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    功率半導體領域殺出的一匹黑馬

    Sep,05,2022 << Return list

    功率半導體被認為是中國半導體產業崛起的突破口。最近幾年發展下來,中國功率半導體供應商已經在當下的功率電子“生態系統”中扮演著重要的角色,而且發展勢頭強勁。在本土乃至全球功率半導體市場中,一家擁有12英寸功率半導體晶圓制造和封測產線的IDM廠商不容小覷。

    功率半導體行業在電子產業發展中占據重要地位,主要用于電力設備的電能轉換和電路控制,是進行電能處理的核心器件。功率半導體細分產品主要有MOSFET、IGBT、BJT等,主要材料是Si和SiC等。近年來,隨著全球對節能減排的需求愈發迫切,功率半導體的應用領域已從傳統的工業控制和 4C(通信、計算機、消費電子、汽車)領域邁向新能源、新能源汽車、軌道交通、智能電網、變頻家電等諸多產業,行業市場規模呈現穩健增長態勢。


    從2015年開始,為了推動功率半導體產業健康快速發展,國家相關部門不斷加大扶持力度。從2015 年 5 月備受關注的《中國制造 2025 規劃綱要》到2016年3月全國兩會發布的“十三五規劃”,2017年 2月出臺的《戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄》,2021年1月29日工信部印發的《基礎電子元器件產業發展行動計劃(2021-2023 年)》,再到2021年12月中央網絡安全和信息化委員會印發的《“十四五”國家信息化規劃》中都指出了發展功率半導體的明確要求、支持和重要性地位。國家出臺的一系列產業政策為我國功率半導體領域的快速發展提供了充分的保障,推動了我國功率半導體領域的技術進步和產業升級。


    根據Omdia的數據統計,2021年中國功率半導體市場規模將達到159億美元,到2024年有望達到190億美元。不過目前全球功率半導體市場格局主要由英飛凌、安森美、意法半導體、富士、三菱等國外廠商主導,下圖是全球功率半導體十強的榜單,國內僅有安世半導體一家入圍??傮w而言,我國的功率半導體國產化率仍然處于較低水平,具有廣闊的國產替代空間。


    發展功率半導體,IDM模式為王

    對于功率半導體這樣的特色工藝產品來說,它不追求制程方面的極致線寬,不遵循摩爾定律,不易受周期波動,而是專注于結構和技術改進以及材料迭代。其工藝平臺繁多、產品種類龐雜,多種工藝平臺共存,因此差別和需求主要體現在制造端的工藝方面,例如SGT和IGBT對工藝的要求都較高。功率器件的形貌,參數,特殊要求的工藝技術等也都需要與制造端密切結合才能實現,產能更是王道。國際一線廠商如英飛凌和安森美等均采用IDM模式,不僅更有利于設計和制造工藝的積累,而且也能加快推出新產品的速度,以及產能的控制,從而在市場上可以獲得更強的競爭力。


    重慶萬國半導體(以下簡稱“重慶萬國”)是功率半導體領域快速崛起的一匹黑馬,其是國內最早開始建立12英寸功率半導體芯片制造及封裝測試產線的企業。時間撥回到2016年,彼時國內并沒有任何一家12英寸的功率半導體產線,對于整個功率半導體行業而言,8英寸是主流,12英寸則頗具有挑戰性。重慶萬國為何要當第一個吃螃蟹的人?據重慶萬國總經理助理/對外合作總監甘露茜博士告訴筆者,重慶萬國的誕生和產線的順利建成是“天時地利人和”的產物。

    首先,重慶具有先天的區位優勢,而且重慶的工業、汽車、筆電對功率半導體都有巨大市場需求,重慶市政府也希望將重慶打造成為功率半導體重鎮。于是,2016年4月,重慶政府與美國的Alpha and Omega Semiconductor合作成立了重慶萬國,計劃建設12英寸功率半導體芯片制造及封裝測試項目,該項目落戶于重慶兩江新區水土高新城,項目總投資10億美元,占地340畝。


    選擇建設12英寸功率半導體產線是基于技術、成本和發展趨勢這幾方面的考量。從成本和效率角度來看,晶圓的面積越大,則能制作出更多的芯片,有利于攤薄單芯片的成本;從設備角度看,12英寸的晶圓線設備更先進,自動化程度更高,所生產出的產品的質量更加穩定,有利于提升產品性能和一致性;12英寸產線主要用來制造更復雜、對性能和穩定性要求更高的IGBT、MOSFET等功率半導體產品。所以綜合考量12英寸功率半導體產線的經濟、技術和先進性等因素,重慶萬國開始了從無到有的探索。


    重慶萬國的12英寸產線自2017年2月動工建設,2017年11月13日,該項目主體建筑封頂;2018年下半年開始第一片12英寸晶圓生產,用時僅20個月,重慶萬國就將生產出的第一片晶圓片交給客戶驗證;2019年12英寸晶圓廠與封裝測試廠雙雙進入正式量產。這樣快的進度離不開團隊的專業技術和經驗積累。


    重慶萬國擁有過硬的人才隊伍,無論是晶圓廠、封測廠還是市場銷售的核心人員均來自業內一流大廠,具有人均30多年的半導體行業經驗,財務負責人亦深耕硬科技領域20多年,中層人員的平均工作經驗17年有余。整個公司的人員配備都是本行業的專業人才,實現360度無死角全方位覆蓋。團隊的專業、高效和穩定促使公司的產線順利建成并開始運營。


    重慶萬國功率半導體產品的“三大利器”

    重慶萬國的12英寸功率半導體產線建設眼光長遠,步步為營,不僅為公司產能擴張打開空間,更為公司提升產品品質、擴充產品品類打下堅實的基礎。


    目前,公司具有全球前沿的電源管理及功率器件的芯片制造與封裝測試技術。其中,晶圓制造產線目前可以生產從低壓12V到高壓700V的功率半導體MOSFET產品,IGBT產線已于今年上半年通線,計劃本年底進入量產;封測產線已經具備MOSFET、IGBT、Power IC、GaN、SiC等產品的封測能力。與此同時,重慶萬國的功率半導體產品研發與產線并行,目前已開發、設計并自行完成晶圓制造與封裝測試的MOSFET與IGBT元件,成功推向市場;這些產品廣泛用于消費、工業、汽車等領域。


    重慶萬國半導體科技有限公司的銷售經理張云山告訴半導體行業觀察記者,基于晶圓產線和封測產線兩個產業鏈條的支持,重慶萬國在功率半導體領域致勝的“三大利器”是性能、產能和品質管控。


    從產品性能上來看,內阻是衡量MOSFET性能的其中一個重要參數,這樣的產品對工藝和品質要求都較高。重慶萬國自研的MOSFET元件對標國際一線功率半導體廠商,其重點項目包括一個毫歐以內超低內阻的的業界天花板產品。該元件具有導通內阻低,開關損耗小,電流短路能力強等特點。

    在產能方面,重慶萬國擁有每月約一萬片12英寸晶圓制造的產能,以及每月近4億顆功率器件的封測產能。未來的規劃是,在3-5年內形成月產5萬片12英寸功率半導體晶圓和12.5億顆封測的生產能力,并且擴充到更高更尖更優的MOSFET產品、IGBT產品和規劃中BCD產品的應用;在第三代半導體領域重慶萬國亦有布局,將對GaN/SiC等產品進行研發并拓展到工業、通信、汽車等重點市場的應用。


    在品質管控方面,重慶萬國已通過四部委國家集成電路企業認定及數項ISO體系認證和環保認證,其中包括汽車生產供應鏈IATF16949認證。


    產品的質量穩定和產能的爬坡讓重慶萬國收獲了較好的業績回報。2021年重慶萬國實現營收13億元人民幣。目前已有包括蘋果、富士康、中興、三星、索尼、佳能等在內的多家行業標桿客戶正在對重慶萬國進行驗廠。


    實現本土化的蛻變,邁向更廣闊的市場

    2019年,經過對國內外市場需求和政策的判斷,重慶萬國董事會達成共識,將重慶萬國建設為本土優秀的功率半導體IDM企業;2021年末,為了讓重慶萬國持續快速發展,公司進一步調整股權結構,從外資控股轉向無實控人股權結構,實現獨立化的運營,進一步獲取重慶萬國發展所需求的資源。重慶萬國也在朝著本土一流的集設計、制造、封測于一體的功率半導體企業的方向迅速邁進。


    2022年迄今,重慶萬國已獲得了京東方、湖杉資本等產業巨頭及專業機構的戰略融資,并正式開啟了上市相關籌備,迎接更廣闊的功率半導體市場。

    與此同時,對于功率半導體市場來說,碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)在電動汽車(EV)和電池快充市場具有相當大的發展潛力。預計第三代功率半導體的產值將從 2021 年的 9.8 億美元、增長到 2025 年的 47.1億美元,年復合增長率(CAGR)為48%。重慶萬國目前已經具備了生產第三代半導體的封測能力,未來會陸續推出汽車和工業領域所需的低損耗和大功率等特點的碳化硅、氮化鎵等產品解決方案,助力中國半導體發展的戰略布局和綠色節能的市場方向。

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