晶圓
單管
模塊
IGBT爆賣10KK！看這家國產功率器件廠商怎么做到的
受訪嘉賓 | 蔡銘進
芯達茂微電子CTO
“芯達茂自成立以來，以工業場景作為切入點，并且積極向新能源汽車市場拓展，不斷加大對IGBT等高端功率器件的研發投入，通過‘細分產品+性價比’的自主創新方式逐步形成了自身的競爭力，目前已在部分領域實現對國外大廠的進口替代。當前，芯達茂的IGBT年出貨量已超千萬顆，并保持著較快發展勢頭。”
作者：Joey
編輯：Melody
功率半導體作為電力電子裝置中電能轉換與電路控制的核心，能夠實現變頻、變相、變壓、逆變等功能，在當前的大功率、大電流、高頻高速等應用領域有著無法替代的關鍵作用。
最近，芯八哥“走進產業鏈”欄目記者采訪了國內新興的功率半導體廠商廈門芯達茂微電子有限公司（簡稱“芯達茂”）的CTO蔡銘進，探討在新能源時代功率半導體快速發展的背景下，當前國內新銳廠商如何快速脫穎而出的成長之道。
以工業場景作為切入點，IGBT年出貨量已超千萬顆
據了解，芯達茂成立于2018年，是一家專注于功率半導體的研發、設計和應用的新一代功率半導體企業。經過五年的產業化研發、量產改進及市場驗證，公司已經向市場推出隔離式柵極驅動IC、IGBT單管/模塊、SiC SBD/MOSFET等產品，廣泛應用于電機控制、逆變器、UPS、新能源汽車、光伏逆變、工業電源、家電等領域。
芯達茂產品主要應用場景及客戶
資料來源：芯達茂
作為電力電子技術最具代表性的產品，IGBT是工業控制及自動化領域的核心元器件，能夠根據工業裝置中的信號指令來調節電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實現精準調控的目的，應用場景包括變頻器、UPS電源、工業電源、逆變焊機、電磁感應加熱等。從市場規模來看，根據集邦咨詢數據，2021年全球工業控制IGBT市場規模約為150億元，預計未來4年將保持在3%-5%的穩定增長，到2025年市場規模將達到170億元。
作為當前芯達茂的主打產品，在IGBT領域公司已于2020年順利完成IGBT單管和模塊的量產。具體來看， 在IGBT單管品線上，芯達茂的IGBT產品電壓以650V/1200V為主,電流覆蓋5-100A；而在IGBT模塊品線上，芯達茂的產品以1200V、15-600A為主，并且能夠根據不同場景不同客戶的需求，提供不同的封裝形式。
芯達茂IGBT模塊系列產品
資料來源:芯達茂
蔡銘進表示：
公司自主研發設計的IGBT系列產品，兼具高性能、高可靠度等優勢，其中650V IGBT系列單管產品采用先進的微溝槽結構+場截止技術(Trench+FS),在提升芯片功率密度的同時,也能在開關頻率和開關損耗上獲得最佳平衡。而1200V IGBT系列單管產品采用晶圓元胞區和終端場板的特殊設計,具有高可靠性和電參數一致性優的特點，適用于工業變頻器、伺服電機和UPS等領域。目前，在出貨量上，IGBT單管系列產品可達300K/月，而IGBT模塊出貨量已達600K/月，主要客戶包含廈門鎢業、施耐德、科華技術、華聯電子、愛維達、中航太克、普羅太克等。
業內周知，IPM模塊將IGBT芯片、FRD芯片、驅動電路、保護電路、檢測電路等集成在同一個模塊內，通過調節輸出交流電的幅值和頻率控制電機的轉速來實現變頻，具有封裝體積小、抗干擾能力強、應用便捷等優點，是當下非常具有發展前景的一個賽道。
尤其在變頻家電領域，空調、冰箱、洗衣機等耗電較多的產品普遍具有節能、高效、降噪、智能控制的需求，因此對大功率IPM模塊的需求量也在日益增長。根據產業在線的統計，2021年我國家用空調變頻比例同比增加14%，對應增加4500萬顆IPM模塊，總量達2.5億顆；冰箱變頻增加2000萬顆IGBT芯片需求，總量達1.2億顆；而洗衣機的變頻比例提升至45%，增加700萬顆IPM需求，總量達3300萬顆。
基于在IGBT領域深厚的技術積累，芯達茂研發出的IPM/PIM模塊也已經在變頻器、風機、水泵等家電領域批量應用。
蔡銘進指出：
傳統家電逐漸向變頻化發展，不僅能夠促進IPM市場的持續擴張，更能夠給IGBT提供穩定的市場需求。芯達茂的IPM模塊內置三相全橋高壓柵極驅動和6個低損耗溝道柵-場截止IGBT。通過內部集成增強型濾波器，能夠改善HVIC內部模塊的輸入/輸出脈沖的一致性，有助于濾除尖峰干擾信號和窄脈沖；而公司的PIM模塊采用溝槽結構的場截止技術(Trench+FS)，內部集成整流、制動斬波器和溫度傳感器(NTC)，即使在嚴酷的環境下，產品也具有穩定的一致性和高可靠性等特點。目前該系列產品已經在創維、長虹等知名客戶中批量出貨。隨著市場推廣力度的不斷加大，預計這塊銷量未來將不斷得到增長。
芯達茂功率器件模塊
在IGBT領域取得一定的成功后，隨著第三代半導體材料的興起，芯達茂隨即將目光轉向到了具有禁帶寬度更大（是硅的3倍）、熱導率更高（是硅的4-5倍）、擊穿電壓更高（是硅的8-10倍）的碳化硅領域。
截止目前，芯達茂在碳化硅功率器件上已經研發出了一系列SiC SBD和SiC MOSFET產品。以SiC MOSFET為例，公司研發的650V RDS(ON)/Typ 30mΩ—60mΩ、1200V RDS(ON)/Typ 16mΩ—160mΩ、1700V RDS(ON)/Typ 650mΩ—1000mΩ等系列產品，具有柵極氧化層可靠性高、開關和導通損耗低、短路抗雪崩能力強等特點，已在DC-DC轉換器、馬達驅動、充電模塊等領域實現小批量出貨。
芯達茂SiC MOSFET系列產品
與硅IGBT器件相比，碳化硅器件具有耐高壓、高速開關、低導通電阻、低損耗等眾多優點，使得其在電動汽車、光伏和其他新能源產業應用上極有優勢。不過，由于目前碳化硅功率器件技術和工藝尚不成熟，規模化應用整體較低，導致同等規格的SiC MOSFET的價格是IGBT的3-5倍左右，成本居高不下。我認為隨著時間的推移和技術的進步，上述對碳化硅成本的不利因素將會日漸改善，其價格有望逐年下調。
蔡銘進說。
功率半導體景氣度高企，芯達茂與時俱進將品線由工業向新能源汽車積極拓展
功率半導體是電力電子應用裝備的基礎和核心器件，幾乎用于所有需要電能處理和轉換的場景，下游應用領域廣泛。近年來，隨著新能源汽車、工業自動化、新能源發電、變頻家電、軌道交通等新興應用領域的興起和快速發展，共同推動功率半導體市場空間持續增長。
根據Omdia的數據，2020年全球功率半導體市場規模達452億美元，隨著“雙碳”政策的逐步推進，預計到2024年市場規模將達到522億美元。中國市場方面，作為全球最大的功率半導體消費國，2020年中國功率半導體市場規模為172 億美元，占全球市場的比例高達38%。Omdia預計，未來中國功率半導體將繼續保持平穩增長，到2024年市場規模有望達到206億美元。
資料來源：Omdia
從競爭格局來看，2021年前十大功率半導體廠商為英飛凌、安森美、意法半導體、三菱電機、富士電機、東芝、威世、安世半導體、瑞薩、羅姆。其中，英飛凌以約20%左右的市占率排名第一，安森美緊隨其后以9%的市占率排名第二，第3-10名市占率合計約30%，排名每年發生變化。
值得注意的是，功率器件前十企業中，有一半為日本企業，分別是三菱電機(第4)、富士電機(第5)、東芝(第6)、瑞薩(第9)、羅姆(第10)，五家企業的營收在過去三年內大體保持在榜單總營收的32%~33%左右。而中國僅有安世半導體（聞泰科技）躋身前十之列，但整體市占率較小。
對于當前功率半導體的行業發展現狀，蔡銘進表示：
目前英飛凌、三菱電機、富士電機等國際大廠在功率半導體領域擁有技術及產能優勢，占據了全球主要的高端市場。而我國雖然已在二極管、三極管、晶閘管等中低端功率器件上實現國產化，但是在IGBT、SiC MOSFET等對技術及工藝的復雜度要求較高的器件上，還較大程度依賴進口。芯達茂自成立以來，不斷加大對IGBT等高端功率器件的研發投入，通過‘細分產品+性價比’的自主創新方式逐步形成了自身的競爭力，目前已在部分領域實現對國外大廠的進口替代，并獲得了快速發展。
自2022年Q3以來，全球半導體市場由于經濟下行、通脹上升、需求疲軟等影響，正進入一輪庫存調整的下行周期。不過，縱觀功率半導體細分市場，由于下游光伏、儲能、新能源汽車、工業等領域對IGBT、碳化硅、氮化鎵等功率器件的需求仍然比較旺盛，所以整體來言行業面臨的下行沖擊非常有限。
具體來看，根據最新數據，2023年Q2英飛凌、安森美、意法半導體等功率器件大廠的IGBT交期保持在39-52周左右，并且貨期和價格在2022年的基礎上依然保持著相對穩定的趨勢；而寬帶隙Mosfet交期維持在42-52周左右，目前依然處于供不應求的局面。
資料來源：富昌電子
在行業景氣度持續高企的背景下，芯達茂將業務品線逐漸由工業市場向新能源汽車市場拓展，以加速公司的發展。
中國擁有全球最大的新能源汽車市場，近年來新能源汽車在銷量大幅提升的同時，單車功率半導體價值量也從傳統燃油車的71美元上升到550美元，這給功率半導體廠商帶來了新的機遇。不過，該市場一直以來主要被國際巨頭占據，國內自給率相對較低，因此存在的供需缺口較大。目前，在汽車領域，芯達茂正在進行600A-800A/1200V IGBT模塊以及13mΩ/1200V碳化硅器件的研發，預計不久后就會投入市場。此外，為提高產品迭代速度，補齊委外代工模式的短板，公司也已經啟動大功率模塊封裝生產線的建設，以為公司未來業績的持續穩定增長進一步賦能。
蔡銘進最后說。
bailf@xindamao.com.cn
0592-5738967
IGBT爆賣10KK！看這家國產功率器件廠商怎么做到的
受訪嘉賓 | 蔡銘進
芯達茂微電子CTO
“芯達茂自成立以來，以工業場景作為切入點，并且積極向新能源汽車市場拓展，不斷加大對IGBT等高端功率器件的研發投入，通過‘細分產品+性價比’的自主創新方式逐步形成了自身的競爭力，目前已在部分領域實現對國外大廠的進口替代。當前，芯達茂的IGBT年出貨量已超千萬顆，并保持著較快發展勢頭。”
作者：Joey
編輯：Melody
功率半導體作為電力電子裝置中電能轉換與電路控制的核心，能夠實現變頻、變相、變壓、逆變等功能，在當前的大功率、大電流、高頻高速等應用領域有著無法替代的關鍵作用。
最近，芯八哥“走進產業鏈”欄目記者采訪了國內新興的功率半導體廠商廈門芯達茂微電子有限公司（簡稱“芯達茂”）的CTO蔡銘進，探討在新能源時代功率半導體快速發展的背景下，當前國內新銳廠商如何快速脫穎而出的成長之道。
以工業場景作為切入點，IGBT年出貨量已超千萬顆
據了解，芯達茂成立于2018年，是一家專注于功率半導體的研發、設計和應用的新一代功率半導體企業。經過五年的產業化研發、量產改進及市場驗證，公司已經向市場推出隔離式柵極驅動IC、IGBT單管/模塊、SiC SBD/MOSFET等產品，廣泛應用于電機控制、逆變器、UPS、新能源汽車、光伏逆變、工業電源、家電等領域。
芯達茂產品主要應用場景及客戶
資料來源：芯達茂
作為電力電子技術最具代表性的產品，IGBT是工業控制及自動化領域的核心元器件，能夠根據工業裝置中的信號指令來調節電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實現精準調控的目的，應用場景包括變頻器、UPS電源、工業電源、逆變焊機、電磁感應加熱等。從市場規模來看，根據集邦咨詢數據，2021年全球工業控制IGBT市場規模約為150億元，預計未來4年將保持在3%-5%的穩定增長，到2025年市場規模將達到170億元。
作為當前芯達茂的主打產品，在IGBT領域公司已于2020年順利完成IGBT單管和模塊的量產。具體來看， 在IGBT單管品線上，芯達茂的IGBT產品電壓以650V/1200V為主,電流覆蓋5-100A；而在IGBT模塊品線上，芯達茂的產品以1200V、15-600A為主，并且能夠根據不同場景不同客戶的需求，提供不同的封裝形式。
芯達茂IGBT模塊系列產品
資料來源:芯達茂
蔡銘進表示：
公司自主研發設計的IGBT系列產品，兼具高性能、高可靠度等優勢，其中650V IGBT系列單管產品采用先進的微溝槽結構+場截止技術(Trench+FS),在提升芯片功率密度的同時,也能在開關頻率和開關損耗上獲得最佳平衡。而1200V IGBT系列單管產品采用晶圓元胞區和終端場板的特殊設計,具有高可靠性和電參數一致性優的特點，適用于工業變頻器、伺服電機和UPS等領域。目前，在出貨量上，IGBT單管系列產品可達300K/月，而IGBT模塊出貨量已達600K/月，主要客戶包含廈門鎢業、施耐德、科華技術、華聯電子、愛維達、中航太克、普羅太克等。
業內周知，IPM模塊將IGBT芯片、FRD芯片、驅動電路、保護電路、檢測電路等集成在同一個模塊內，通過調節輸出交流電的幅值和頻率控制電機的轉速來實現變頻，具有封裝體積小、抗干擾能力強、應用便捷等優點，是當下非常具有發展前景的一個賽道。
尤其在變頻家電領域，空調、冰箱、洗衣機等耗電較多的產品普遍具有節能、高效、降噪、智能控制的需求，因此對大功率IPM模塊的需求量也在日益增長。根據產業在線的統計，2021年我國家用空調變頻比例同比增加14%，對應增加4500萬顆IPM模塊，總量達2.5億顆；冰箱變頻增加2000萬顆IGBT芯片需求，總量達1.2億顆；而洗衣機的變頻比例提升至45%，增加700萬顆IPM需求，總量達3300萬顆。
基于在IGBT領域深厚的技術積累，芯達茂研發出的IPM/PIM模塊也已經在變頻器、風機、水泵等家電領域批量應用。
蔡銘進指出：
傳統家電逐漸向變頻化發展，不僅能夠促進IPM市場的持續擴張，更能夠給IGBT提供穩定的市場需求。芯達茂的IPM模塊內置三相全橋高壓柵極驅動和6個低損耗溝道柵-場截止IGBT。通過內部集成增強型濾波器，能夠改善HVIC內部模塊的輸入/輸出脈沖的一致性，有助于濾除尖峰干擾信號和窄脈沖；而公司的PIM模塊采用溝槽結構的場截止技術(Trench+FS)，內部集成整流、制動斬波器和溫度傳感器(NTC)，即使在嚴酷的環境下，產品也具有穩定的一致性和高可靠性等特點。目前該系列產品已經在創維、長虹等知名客戶中批量出貨。隨著市場推廣力度的不斷加大，預計這塊銷量未來將不斷得到增長。
芯達茂功率器件模塊
資料來源:芯達茂
在IGBT領域取得一定的成功后，隨著第三代半導體材料的興起，芯達茂隨即將目光轉向到了具有禁帶寬度更大（是硅的3倍）、熱導率更高（是硅的4-5倍）、擊穿電壓更高（是硅的8-10倍）的碳化硅領域。
截止目前，芯達茂在碳化硅功率器件上已經研發出了一系列SiC SBD和SiC MOSFET產品。以SiC MOSFET為例，公司研發的650V RDS(ON)/Typ 30mΩ—60mΩ、1200V RDS(ON)/Typ 16mΩ—160mΩ、1700V RDS(ON)/Typ 650mΩ—1000mΩ等系列產品，具有柵極氧化層可靠性高、開關和導通損耗低、短路抗雪崩能力強等特點，已在DC-DC轉換器、馬達驅動、充電模塊等領域實現小批量出貨。
芯達茂SiC MOSFET系列產品
資料來源:芯達茂
與硅IGBT器件相比，碳化硅器件具有耐高壓、高速開關、低導通電阻、低損耗等眾多優點，使得其在電動汽車、光伏和其他新能源產業應用上極有優勢。不過，由于目前碳化硅功率器件技術和工藝尚不成熟，規模化應用整體較低，導致同等規格的SiC MOSFET的價格是IGBT的3-5倍左右，成本居高不下。我認為隨著時間的推移和技術的進步，上述對碳化硅成本的不利因素將會日漸改善，其價格有望逐年下調。
蔡銘進說。
功率半導體景氣度高企，芯達茂與時俱進將品線由工業向新能源汽車積極拓展
功率半導體是電力電子應用裝備的基礎和核心器件，幾乎用于所有需要電能處理和轉換的場景，下游應用領域廣泛。近年來，隨著新能源汽車、工業自動化、新能源發電、變頻家電、軌道交通等新興應用領域的興起和快速發展，共同推動功率半導體市場空間持續增長。
根據Omdia的數據，2020年全球功率半導體市場規模達452億美元，隨著“雙碳”政策的逐步推進，預計到2024年市場規模將達到522億美元。中國市場方面，作為全球最大的功率半導體消費國，2020年中國功率半導體市場規模為172 億美元，占全球市場的比例高達38%。Omdia預計，未來中國功率半導體將繼續保持平穩增長，到2024年市場規模有望達到206億美元。
資料來源：Omdia
從競爭格局來看，2021年前十大功率半導體廠商為英飛凌、安森美、意法半導體、三菱電機、富士電機、東芝、威世、安世半導體、瑞薩、羅姆。其中，英飛凌以約20%左右的市占率排名第一，安森美緊隨其后以9%的市占率排名第二，第3-10名市占率合計約30%，排名每年發生變化。
值得注意的是，功率器件前十企業中，有一半為日本企業，分別是三菱電機(第4)、富士電機(第5)、東芝(第6)、瑞薩(第9)、羅姆(第10)，五家企業的營收在過去三年內大體保持在榜單總營收的32%~33%左右。而中國僅有安世半導體（聞泰科技）躋身前十之列，但整體市占率較小。
對于當前功率半導體的行業發展現狀，蔡銘進表示：
目前英飛凌、三菱電機、富士電機等國際大廠在功率半導體領域擁有技術及產能優勢，占據了全球主要的高端市場。而我國雖然已在二極管、三極管、晶閘管等中低端功率器件上實現國產化，但是在IGBT、SiC MOSFET等對技術及工藝的復雜度要求較高的器件上，還較大程度依賴進口。芯達茂自成立以來，不斷加大對IGBT等高端功率器件的研發投入，通過‘細分產品+性價比’的自主創新方式逐步形成了自身的競爭力，目前已在部分領域實現對國外大廠的進口替代，并獲得了快速發展。
自2022年Q3以來，全球半導體市場由于經濟下行、通脹上升、需求疲軟等影響，正進入一輪庫存調整的下行周期。不過，縱觀功率半導體細分市場，由于下游光伏、儲能、新能源汽車、工業等領域對IGBT、碳化硅、氮化鎵等功率器件的需求仍然比較旺盛，所以整體來言行業面臨的下行沖擊非常有限。
具體來看，根據最新數據，2023年Q2英飛凌、安森美、意法半導體等功率器件大廠的IGBT交期保持在39-52周左右，并且貨期和價格在2022年的基礎上依然保持著相對穩定的趨勢；而寬帶隙Mosfet交期維持在42-52周左右，目前依然處于供不應求的局面。
資料來源：富昌電子
在行業景氣度持續高企的背景下，芯達茂將業務品線逐漸由工業市場向新能源汽車市場拓展，以加速公司的發展。
中國擁有全球最大的新能源汽車市場，近年來新能源汽車在銷量大幅提升的同時，單車功率半導體價值量也從傳統燃油車的71美元上升到550美元，這給功率半導體廠商帶來了新的機遇。不過，該市場一直以來主要被國際巨頭占據，國內自給率相對較低，因此存在的供需缺口較大。目前，在汽車領域，芯達茂正在進行600A-800A/1200V IGBT模塊以及13mΩ/1200V碳化硅器件的研發，預計不久后就會投入市場。此外，為提高產品迭代速度，補齊委外代工模式的短板，公司也已經啟動大功率模塊封裝生產線的建設，以為公司未來業績的持續穩定增長進一步賦能。
蔡銘進最后說。