整個產(chǎn)業(yè)鏈上下游要開誠布公、通力合作,以倍于國際廠家的努力來縮短并趕超國際水平,進(jìn)一步提升器件良率,降低綜合成本。
“可以預(yù)期未來一兩年功率器件市場將有質(zhì)的變化?!崩詈缯J(rèn)為,市場目前正處于成長期,未來國內(nèi)行業(yè)每年會以雙位數(shù)的增長率朝前推進(jìn)。
“中國碳化硅以及至氮化鎵的項目很多,但是真正能做好并最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的,可能不會太多。”李虹表示,希望政策層面能夠積極地鼓勵加快發(fā)展,同時加大扶持和鼓勵頭部企業(yè),讓頭部企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,把中國第三代半導(dǎo)體真正地高質(zhì)量地做起來。
第三代材料是指以碳化硅(SiC)、(GaN)為代表的寬禁帶材料,產(chǎn)業(yè)鏈主要劃分為襯底、外延、晶圓、封測四大部分。
據(jù)李虹介紹,電子作為專注于功率器件的IDM公司,在多年前就布局了第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)?;谧陨砉杌骷O(shè)計、制造和銷售優(yōu)勢,在國內(nèi)建設(shè)了第一條6繼薊硅半導(dǎo)體生產(chǎn)線,覆蓋從晶圓制造和成品封裝。目前6嫉SiC和GaN晶圓線均已穩(wěn)定量產(chǎn),如碳化硅JBS、碳化硅MOS能比肩國際先進(jìn)水平,在消費、工業(yè)和汽車領(lǐng)域的較多標(biāo)桿客戶批量出貨。
GaN功率產(chǎn)品也是屈指可數(shù),是同時發(fā)展E-MODE和D-MODE技術(shù)線的廠家之一。目前,D-MODE產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn),各方面性能直接對標(biāo)國際品牌;E-MODE產(chǎn)品正處于工程樣品階段,已經(jīng)有頭部企業(yè)合作項目,預(yù)計2024年中能實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。
“從整個產(chǎn)業(yè)鏈來說,目前國內(nèi)廠家在襯底、外延和封測部分進(jìn)步快,但在晶圓制造方面,對標(biāo)國際先進(jìn)水平仍存在明顯的差距?!崩詈缣钩?,國產(chǎn)化率最低的還是半導(dǎo)體制造設(shè)備,尤其是關(guān)鍵的外延爐、注入機(jī)、高溫退火和刻蝕設(shè)備等。
“從進(jìn)口替代角度來講,今內(nèi)碳化硅器件,特別是高端器件,大部分還是海外進(jìn)口,這個我們必須承認(rèn)。”李虹表示,但這也是給我們從事第三代半導(dǎo)體的廠家,不管是材料、設(shè)備、器件,提供了一個巨大的未來增量的空間。
李虹稱,碳化硅襯底和外延的國內(nèi)頭部廠家從產(chǎn)量、質(zhì)量上已經(jīng)接近國際先進(jìn)水平,未來基于規(guī)?;⒘悸侍嵘瘸杀具M(jìn)一步下降,將非常具有競爭力。SiC功率器件和模塊目前在除了主驅(qū)外的應(yīng)用場景,國產(chǎn)產(chǎn)品已經(jīng)在逐步替代,如OBC、充電樁、逆變器、工業(yè)電源等。
“但是最核心同時也是用量最大的汽車主驅(qū)應(yīng)用方面,中國內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)的不多。”李虹認(rèn)為,在一定時間內(nèi),國內(nèi)廠家仍將圍繞車規(guī)級碳化硅功率器件和模塊開展研發(fā)和產(chǎn)品提升,是未來必爭的市場。
“我相信,國內(nèi)的廠家很快也會進(jìn)入國內(nèi)新能源汽車的主驅(qū)系統(tǒng)里面去?!崩詈绶Q。
第三代半導(dǎo)體由于不同于硅基材料的物理特性,使得制造難度大幅提升,比如晶型控制、單晶生長速率、柵氧生長、注入/刻蝕工藝難度等都是很大的挑戰(zhàn),同時第三代半導(dǎo)體的材料的缺陷率也明顯高于硅基材料,對于制造過程中的缺陷控制也是業(yè)內(nèi)在努力提升的重要方向。另外在封裝階段,圍繞碳化硅特性的新封裝材料和封裝工藝仍在摸索和攻關(guān)。除了制造端的難點,在設(shè)計端也是有很多難點要突破的,比如Trench MOS的自有專利結(jié)構(gòu)設(shè)計等。
“目前功率器件部分,全球市場超過90%的份額仍掌握在國際大廠手中,較為先進(jìn)的SiC Trench MOS工藝專利甚至包括一些平面的專利基本也都在國際大廠手中,且國際廠家市場應(yīng)用比國內(nèi)起步更早,產(chǎn)業(yè)鏈更成熟?!崩詈鐝?qiáng)調(diào),對于我國產(chǎn)業(yè)鏈來說,還有很多的問題需要去突破。
從技術(shù)角度來講,李虹指出,現(xiàn)在國內(nèi)很多外延廠或者材料廠的關(guān)鍵設(shè)備,在缺陷密度方面,還有很大的提升的空間。
而從器件角度看,李虹認(rèn)為,氧化層的增長、缺陷密度碳化硅、可靠性以及質(zhì)量,也均有提升空間。
“我們中國其實不管是做,還是做碳化硅,綜合成本高,相對的競爭力、性能跟硅基比,還是有很大的差距的?!崩詈绫硎荆麄€產(chǎn)業(yè)鏈“要共同努力,從設(shè)備端到襯底到外延,到器件到封裝,共同努力,才有可能把綜合成本降下來”。
“中國有著全球最大的應(yīng)用市場,有著國家的大力支持和濃厚的創(chuàng)新氛圍,在第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的各個領(lǐng)域里通過專業(yè)的領(lǐng)頭企業(yè)專注研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新,產(chǎn)業(yè)鏈上下游開誠布公、通力合作,以倍于國際廠家的努力來縮短并趕超國際水平?!崩詈纾琒iC重點考慮如何降低缺陷率、提升整體良率和產(chǎn)品可靠性,滿足汽車電子嚴(yán)苛的應(yīng)用要求;同時創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計持續(xù)降低產(chǎn)品Rsp,提高性價比。
關(guān)于降低成本進(jìn)而提高性價比,李虹表示要從兩個方面努力:“一方面進(jìn)一步提升器件良率,另一方面把器件面積盡量做小?!?/p>
“我們相信,整個第三代半導(dǎo)體還是會朝前發(fā)展。硅基的發(fā)展徑,已經(jīng)證明我們能夠克服各種技術(shù)挑戰(zhàn)?!崩詈绫硎?。
法國知名半導(dǎo)體咨詢機(jī)構(gòu)Yole預(yù)計,到2028年,整個碳化硅市場規(guī)模將達(dá)89億美元,氮化鎵市場規(guī)模將達(dá)47億美元(功率+射頻)。
李虹認(rèn)為,從應(yīng)用場景以及市場規(guī)模來看,碳化硅走在了氮化鎵的前面。目前而言, SIC產(chǎn)品的市場比GaN產(chǎn)品的市場要大,因為碳化硅起步較早,同時因為特斯拉的領(lǐng)先應(yīng)用而快速上量,且應(yīng)用場景相對集中,成熟度較高,這也是更多的廠家發(fā)展SIC產(chǎn)品的原因。
而氮化鎵起步較碳化硅晚一些,但因其產(chǎn)品很高的性價比,也在較多的領(lǐng)域開始應(yīng)用,特別是D-mode器件,因其可靠性較高,已開始在一些應(yīng)用場景上量,從市場應(yīng)用和市場推廣的角度看,氮化鎵已處于“井噴”的前夜,2024年國內(nèi)的GaN器件市場很有可能突破10億。
李虹表示,碳化硅市場目前正處于成長期,近5年年復(fù)合增長率超過20%,主要基于一是碳化硅主要的應(yīng)用市場如汽車、、光伏、儲能等行業(yè)正處于快速發(fā)展期,二是碳化硅功率器件由于其高壓高溫高頻特性,在很多應(yīng)用領(lǐng)域在逐步替代硅基產(chǎn)品的市場份額,比如空壓機(jī)、UPS、射頻電源等等。
“越來越多有一定技術(shù)能力的公司正在圍繞碳化硅功率器件特性設(shè)計下一代新產(chǎn)品,可以預(yù)期未來一兩年碳化硅功率器件市場將有質(zhì)的變化?!崩詈绫硎?,尤其是未來三年碳化硅車型的滲透率會保持快速增長,“我認(rèn)為到2025年應(yīng)該能達(dá)到40%以上的滲透率”。
而GaN產(chǎn)品屬于新興的產(chǎn)品,目前市場上各家產(chǎn)品的定義還沒有形成統(tǒng)一的規(guī)格,廠家都會根據(jù)自己對應(yīng)用的認(rèn)知來定義自家的產(chǎn)品,通常不能夠直接替換,更多的是通過整體應(yīng)用方案的方式來替換。李虹稱,隨著市場的規(guī)?;约翱蛻魧?yīng)鏈安全的要求,未來產(chǎn)品也會像傳統(tǒng)產(chǎn)品一樣,趨于標(biāo)準(zhǔn)化。例如,最先規(guī)?;瘧?yīng)用的手機(jī)快充市場,因為具有了較大的規(guī)模,后來的廠家就會跟隨先進(jìn)的廠家,逐步形成相互替代的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,最終提供附加值高的廠家能勝出。
巨大市場前景使得“老玩家”之外,每年都有很多“新玩家”進(jìn)場。數(shù)據(jù)顯示,近三年新成立的碳化硅相關(guān)的公司有514家,氮化鎵相關(guān)的公司有32家,競爭態(tài)勢激烈。
不過,與此同時,“中國碳化硅的項目,乃至氮化鎵的項目,真的是太多了,里面大大小小的都有。但是能夠最終產(chǎn)業(yè)化成功的,可能不會太多?!崩詈绶Q,“其實建一個碳化硅的工廠也好,氮化鎵的工廠也好,一方面是要有大投資,另外一方面,有很多技術(shù)難題在里面。所以一個新成立的公司,其實是很難能夠長期持久地成功下去的?!?/p>
對于華潤微而言,李虹表示,公司對上游材料、自身的器件制造以及下游的市場應(yīng)用端都有著長遠(yuǎn)的規(guī)劃和布局,比如通過投資入股、收購兼并、產(chǎn)業(yè)協(xié)同等方式來完善和強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈。在碳化硅領(lǐng)域,投資入股上游材料廠家供應(yīng);在氮化鎵領(lǐng)域,通過和驅(qū)動芯片的廠家合作,實現(xiàn)合封產(chǎn)品,提高產(chǎn)品附加價值等。
“我們將持續(xù)保持在第三代半導(dǎo)體的資本投入,特別是產(chǎn)線能力的提升及產(chǎn)能規(guī)模的增長,適時啟動8嫉諶代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)建設(shè),利用自身優(yōu)勢在汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮好關(guān)鍵作用。”李虹稱。
李虹表示,希望政策層面能夠大力地鼓勵國內(nèi)發(fā)展集成電產(chǎn)業(yè),特別是利用現(xiàn)在中國巨大的市場,積極地鼓勵第三代半導(dǎo)體加快發(fā)展?!巴瑫r也希望扶持和鼓勵一些頭部企業(yè),讓這些頭部企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,一起把第三代半導(dǎo)體真正地高質(zhì)量地做好?!保ㄑ霃V資本眼)