中国IGBT发展的这20年,诞生了许多优秀的企业。
除了比亚迪、斯达半导和中车时代电气,还有拥有国内第一条全内资8英寸专注功率器件晶圆生产线的华润微;全球首家提供场截止型绝缘栅双极型晶体管(FS IGBT)量产技术的8英寸集成电路芯片的华虹半导体以及在全球IGBT分立器件市场份额排名第十的士兰微。
尽管中国的IGBT市场份额和业务量有所增加,但与海外龙头英飞凌在IGBT分立器件和模组市占率相比,仍有一些差距。
但是中国IGBT企业却也在此时看到了新的曙光。
第三代半导体材料——碳化硅(SiC)的机会来了。
半导体迭代的区别只取决于其材料。如果说第一代硅材料半导体已经接近完美晶体,那么以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体具备更优异的材料物理特性,为进一步提升电力电子器件的性能提供了更大的空间。
目前的车规级半导体都以硅基IGBT为主,但近年来,SiC半导体材料迅速崛起。相比于硅基IGBT,SiC器件性能更优、体积更小、能耗更低,缺点则在于成本较高,同等级别的SiC MOSFET芯片,其成本是硅基IGBT的8~12倍。
据IHS Markit数据,受新能源汽车庞大需求的驱动以及电力设备等领域的带动,预计到2027年SiC功率器件的市场规模将超过100亿美元,SiC衬底的市场需求也将大幅增长。
在庞大市场需求的吸引下,英飞凌、意法半导体、 罗姆半导体等功率半导体主要供应商纷纷布局SiC功率产品,新能源相关的SiC功率器件应用也在不断落地。
最早的SiC器件出现在2001年,但是直到2010年人们才实现SiC的MOSFET结构。目前全球SiC器件还处于刚刚起步的阶段,即使海外龙头企业具有一些先发优势,但这个技术差距远远小于IGBT数十年积累的“迭代鸿沟”,国内企业仍有弯道超车的机会。
2020年开始,不少的中国IGBT企业,不仅在产能上进行了扩张,更是在SiC布局上开始发力。
2020年底,比亚迪半导体宣布自建一条SiC产线,成为国内首家拥有SiC自有产线的整车厂,比亚迪汉EV便是用SiC MOSFET来控制电机的。
士兰微在2021年二季度时宣布公司SiC功率器件的中试线已实现通线。
2021年9月24日,斯达半导宣布定增获得发审委通过,将募资35亿元用于IGBT芯片、SiC芯片的研发及生产。预计将会达成6英寸IGBT产能30万片/年, 6英寸SiC芯片产能6万片/年。
中国的半导体产业在发展史上经历了几个重要阶段。
从60年代初的艰难求生到90年代引进六寸生产线和八寸生产线;从2000年在政策支持下建立中芯国际,到2008年开始的“02”专项资金;从2014年开始的大基金,再到2020年的“十四五”计划。
而在其中,政策扶持起到了至关重要的作用。
也正因为有了政策的倾斜,我们才迎来了比亚迪、斯达半导和中车株洲等优秀IGBT企业。
现在,这个已过甲子之年的产业正随着国家对第三代半导体材料的重视迎来新的发展机遇。
当全新的国产半导体产业链完备之时,国产IGBT或可屹立于世界前列。
所以,不要着急,让子弹飞一会儿,或许未来五年才是IGBT厂商们真正腾飞的时代。
原创 应依汝 全天候见闻
