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华润微李虹:第三代半导体增量空间巨大,性价比提升需产业链开诚布公通力合作
2024-01-05   浏览量:112

央广网北京1月5日消息(记者 孙汝祥)“从进口替代角度来讲,今天国内碳化硅器件,特别是高端器件,大部分还是海外进口。”华润微执行董事、总裁李虹日前做客《沪市汇·硬科硬客》时表示,这也给国内第三代半导体厂家提供了一个巨大的未来增量的空间。

李虹认为,国内第三代半导体整个产业链上下游要开诚布公、通力合作,以倍于国际厂家的努力来缩短并赶超国际水平,进一步提升器件良率,降低综合成本。

“可以预期未来一两年碳化硅功率器件市场将有质的变化。”李虹认为,碳化硅市场目前正处于成长期,未来国内行业每年会以双位数的增长率朝前推进。

“中国碳化硅以及至氮化镓的项目很多,但是真正能做好并最终实现产业化的,可能不会太多。”李虹表示,希望政策层面能够积极地鼓励第三代半导体加快发展,同时加大扶持和鼓励头部企业,让头部企业强强联手,把中国第三代半导体真正地高质量地做起来。


大部分高端器件依赖进口 国内厂家增量空间巨大

第三代半导体材料是指以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的宽禁带半导体材料,产业链主要划分为衬底、外延、晶圆、封测四大部分。

据李虹介绍,华润微电子作为专注于功率器件的IDM公司,在多年前就布局了第三代半导体产业。基于自身硅基器件设计、制造和销售优势,在国内建设了第一条6吋碳化硅半导体生产线,覆盖从晶圆制造和成品封装。目前6吋的SiC和GaN晶圆线均已稳定量产,如碳化硅JBS、碳化硅MOS能比肩国际先进水平,在消费、工业和汽车领域的较多标杆客户批量出货。

华润微GaN功率产品也是屈指可数,是同时发展E-MODE和D-MODE技术路线的厂家之一。目前,D-MODE产品已经实现量产,各方面性能直接对标国际品牌;E-MODE产品正处于工程样品阶段,已经有头部企业合作项目,预计2024年中能实现规模量产。

“从整个产业链来说,目前国内厂家在衬底、外延和封测部分进步快,但在晶圆制造方面,对标国际先进水平仍存在明显的差距。”李虹坦承,国产化率最低的还是半导体制造设备,尤其是关键的外延炉、注入机、高温退火和刻蚀设备等。

“从进口替代角度来讲,今天国内碳化硅器件,特别是高端器件,大部分还是海外进口,这个我们必须承认。”李虹表示,但这也是给我们从事第三代半导体的厂家,不管是材料、设备、器件,提供了一个巨大的未来增量的空间。

李虹称,碳化硅衬底和外延的国内头部厂家从产量、质量上已经接近国际先进水平,未来基于规模化、良率提升等成本进一步下降,将非常具有竞争力。SiC功率器件和模块目前在除了主驱外的应用场景,国产产品已经在逐步替代,如OBC、充电桩、逆变器、工业电源等。

“但是最核心同时也是用量最大的汽车主驱应用方面,中国内实现量产的不多。“李虹认为,在一定时间内,国内厂家仍将围绕车规级碳化硅功率器件和模块开展研发和产品提升,是未来必争的市场。

“我相信,国内的厂家很快也会进入国内新能源汽车的主驱系统里面去。”李虹称。


产业链要共同努力提高性价比 提升良率和把器件尽量做小

第三代半导体由于不同于硅基材料的物理特性,使得制造难度大幅提升,比如晶型控制、单晶生长速率、栅氧生长、注入/刻蚀工艺难度等都是很大的挑战,同时第三代半导体的材料的缺陷率也明显高于硅基材料,对于制造过程中的缺陷控制也是业内在努力提升的重要方向。另外在封装阶段,围绕碳化硅特性的新封装材料和封装工艺仍在摸索和攻关。除了制造端的难点,在设计端也是有很多难点要突破的,比如Trench MOS的自有专利结构设计等。

“目前功率器件部分,全球市场超过90%的份额仍掌握在国际大厂手中,较为先进的SiC Trench MOS工艺专利甚至包括一些平面的专利基本也都在国际大厂手中,且国际厂家市场应用比国内起步更早,产业链更成熟。”李虹强调,对于我国产业链来说,还有很多的问题需要去突破。

从技术角度来讲,李虹指出,现在国内很多外延厂或者材料厂的关键设备,在缺陷密度方面,还有很大的提升的空间。

而从器件角度看,李虹认为,三级氧化层的增长、缺陷密度、可靠性以及质量,也均有提升空间。

“我们中国其实不管是做氮化镓,还是做碳化硅,综合成本高,相对的竞争力、性能跟硅基比,还是有很大的差距的。”李虹表示,整个产业链”要共同努力,从设备端到衬底到外延,到器件到封装,共同努力,才有可能把综合成本降下来”。

“中国有着全球最大的应用市场,有着国家的大力支持和浓厚的创新氛围,在第三代半导体产业链的各个领域里通过专业的领头企业专注研发和技术创新,产业链上下游开诚布公、通力合作,以倍于国际厂家的努力来缩短并赶超国际水平。”李虹建议,SiC重点考虑如何降低缺陷率、提升整体良率和产品可靠性,满足汽车电子严苛的应用要求;同时创新产品设计持续降低产品Rsp,提高性价比。

关于降低成本进而提高性价比,李虹表示要从两个方面努力:“一方面进一步提升器件良率,另一方面把器件面积尽量做小。”

“我们相信,整个第三代半导体还是会朝前发展。硅基的发展路径,已经证明我们能够克服各种技术挑战。”李虹表示。


行业年增长率将为双位数 华润微必将成为头部玩家之一

法国知名半导体咨询机构Yole预计,到2028年,整个碳化硅市场规模将达89亿美元,氮化镓市场规模将达47亿美元(功率+射频)。

李虹认为,从应用场景以及市场规模来看,碳化硅走在了氮化镓的前面。目前而言, SIC产品的市场比GaN产品的市场要大,因为碳化硅起步较早,同时因为特斯拉的领先应用而快速上量,且应用场景相对集中,成熟度较高,这也是更多的厂家发展SIC产品的原因。

而氮化镓起步较碳化硅晚一些,但因其产品很高的性价比,也在较多的领域开始应用,特别是D-mode器件,因其可靠性较高,已开始在一些应用场景上量,从市场应用和市场推广的角度看,氮化镓已处于“井喷”的前夜,2024年国内的GaN器件市场很有可能突破10亿。

李虹表示,碳化硅市场目前正处于成长期,近5年年复合增长率超过20%,主要基于一是碳化硅主要的应用市场如新能源汽车、充电桩、光伏、储能等行业正处于快速发展期,二是碳化硅功率器件由于其高压高温高频特性,在很多应用领域在逐步替代硅基产品的市场份额,比如空压机、UPS、射频电源等等。

“越来越多有一定技术能力的公司正在围绕碳化硅功率器件特性设计下一代新产品,可以预期未来一两年碳化硅功率器件市场将有质的变化。”李虹表示,尤其是未来三年碳化硅车型的渗透率会保持快速增长,“我认为到2025年应该能达到40%以上的渗透率”。

而GaN产品属于新兴的产品,目前市场上各家产品的定义还没有形成统一的规格,厂家都会根据自己对应用的认知来定义自家的产品,通常不能够直接替换,更多的是通过整体应用方案的方式来替换。李虹称,随着市场的规模化,以及客户对供应链安全的要求,未来产品也会像传统产品一样,趋于标准化。例如,最先规模化应用的手机快充市场,因为具有了较大的规模,后来的厂家就会跟随先进的厂家,逐步形成相互替代的标准化产品,最终提供附加值高的厂家能胜出。

李虹预计,未来国内行业每年会以双位数的增长率朝前推进。

巨大市场前景使得“老玩家”之外,每年都有很多“新玩家”进场。数据显示,近三年新成立的碳化硅相关的公司有514家,氮化镓相关的公司有32家,竞争态势激烈。

不过,与此同时,“中国碳化硅的项目,乃至氮化镓的项目,真的是太多了,里面大大小小的都有。但是能够最终产业化成功的,可能不会太多。”李虹称,“其实建一个碳化硅的工厂也好,氮化镓的工厂也好,一方面是要有大投资,另外一方面,有很多技术难题在里面。所以一个新成立的公司,其实是很难能够长期持久地成功下去的。”

对于华润微而言,李虹表示,公司对上游材料、自身的器件制造以及下游的市场应用端都有着长远的规划和布局,比如通过投资入股、收购兼并、产业协同等方式来完善和强化产业链。在碳化硅领域,投资入股上游材料厂家保证供应;在氮化镓领域,通过和驱动芯片的厂家合作,实现合封产品,提高产品附加价值等。

“我们将持续保持在第三代半导体的资本投入,特别是产线能力的提升及产能规模的增长,适时启动8吋第三代半导体产业基地建设,利用自身优势在汽车电子产业链中发挥好关键作用。”李虹称。

李虹表示,希望政策层面能够大力地鼓励国内发展集成电路产业,特别是利用现在中国巨大的市场,积极地鼓励第三代半导体加快发展。“同时也希望扶持和鼓励一些头部企业,让这些头部企业强强联手,一起把第三代半导体真正地高质量地做好。”(央广资本眼)

来源:央广网

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