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回首2023，碳化硅和氮化鎵行業(yè)取得了哪些進(jìn)步？出現(xiàn)了哪些變化？2024將迎來哪些新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)？為更好地解讀產(chǎn)業(yè)格局，探索未來的前進(jìn)方向，行家說三代半、行家極光獎(jiǎng)聯(lián)合策劃了《行家瞭望——2024，火力全開》專題報(bào)道。本期嘉賓是中科漢韻副總經(jīng)理 陳剛。接下來還將有更多的領(lǐng)軍企業(yè)參與《行家瞭望》，敬請(qǐng)期待。
車規(guī)SiC晶圓出貨超1000片?6大戰(zhàn)略助力營業(yè)收入增長
行家說三代半：過去一年，貴公司主要做了哪些關(guān)鍵性工作？
陳剛：公司專注于高可靠碳化硅器件設(shè)計(jì)、工藝研發(fā)、器件制造三方面協(xié)同研究，形成了全系列碳化硅 JBS、碳化硅 MOSFET 等功率器件及解決方案，已擁有完整的碳化硅功率器件4吋SiC量產(chǎn)產(chǎn)線，月綜合產(chǎn)能500片/月。
我們的產(chǎn)線制程能力優(yōu)良、質(zhì)量控制體系完善，突破了車規(guī)級(jí)電驅(qū)大電流 MOS 器件多項(xiàng)工藝制造技術(shù)難點(diǎn)，已面向新能源汽車、能源、家電等領(lǐng)域開展自研產(chǎn)品銷售及代工服務(wù)，已成功交付車規(guī)級(jí)SiC MOSFET晶圓超1000片，營業(yè)收入增長2426%。中科漢韻已成為國內(nèi)為數(shù)不多的從碳化硅器件研發(fā)、工藝、制造車規(guī)級(jí)MOSFET且通過用戶車規(guī)級(jí)驗(yàn)證的閉環(huán)企業(yè)之一，為后續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
行家說三代半：2023年貴公司取得了哪些成績？
陳剛：技術(shù)水平不斷提升，功率密度、效率、可靠性等性能持續(xù)改善。應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，涵蓋電驅(qū)逆變器、車載充電機(jī)、直流/直流變換器（DC-DC）等。
在自研產(chǎn)品研發(fā)方面，中科漢韻持續(xù)在高效的模擬仿真能力、獨(dú)特的元胞架構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)勢(shì)的門柵技術(shù)等領(lǐng)域開拓研究并取得突出進(jìn)展。自研產(chǎn)品1200V 40mΩ碳化硅 MOSFET 開發(fā)項(xiàng)目芯片面積13.46mm2，有較強(qiáng)的市場競爭力。
根據(jù)測試結(jié)果，我們自研產(chǎn)品的耐壓值及導(dǎo)通電阻等核心指標(biāo)符合設(shè)計(jì)預(yù)期，比導(dǎo)通電阻3.66毫歐cm2，較有競爭力。1200V 17mΩ?碳化硅MOSFET正在研發(fā)改進(jìn)推動(dòng)良率提升過程中。1700V 40mΩ?碳化硅MOSFET正在設(shè)計(jì)中，預(yù)計(jì)2024年Q1完成。下一步，溝槽型碳化硅MOSFET產(chǎn)品正在預(yù)研中，并計(jì)劃與相關(guān)設(shè)備廠商開展聯(lián)合研發(fā)關(guān)鍵工藝。
在器件制造能力方面，已成功交付車規(guī)碳化硅 MOSFET晶圓超1000片，包括1200V/17mΩ?、750V/13mΩ?等多種型號(hào)產(chǎn)品。該產(chǎn)品應(yīng)用在電動(dòng)汽車的主驅(qū)系統(tǒng)，已完成了近百天的極端氣候條件測試，無任何不良反饋，持續(xù)獲得客戶追加訂單，累計(jì)合同額達(dá)數(shù)千萬元。中科漢韻已正式啟動(dòng)IATF 16949 ：2016 汽車生產(chǎn)件及相關(guān)服務(wù)件組織體系認(rèn)證，計(jì)劃于2024年第一季度完成認(rèn)證，以期正式進(jìn)入汽車供應(yīng)鏈。
在人才團(tuán)隊(duì)方面，我們引進(jìn)凝聚了一批具有國內(nèi)外一流半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)人員，并引進(jìn)多位具有豐富行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的高管，目前已建設(shè)形成了研發(fā)、制造、市場營銷等130人的全建制團(tuán)隊(duì)。
行家說三代半：你們實(shí)現(xiàn)增長的戰(zhàn)略是什么？
陳剛：展望后期，公司實(shí)現(xiàn)增長戰(zhàn)略主要有以下幾個(gè)方面：
(1)繼續(xù)擴(kuò)大市場規(guī)模：隨著新能源汽車市場的快速增長，碳化硅車規(guī)級(jí)芯片的市場需求將持續(xù)增長，公司加緊繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能，降低成本，滿足市場需求。
(2)拓展應(yīng)用領(lǐng)域：碳化硅車規(guī)級(jí)芯片在電驅(qū)逆變器領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，未來還可拓展到車載充電機(jī)、直流/直流變換器（DC-DC）等領(lǐng)域，并且，在電力系統(tǒng)、光伏儲(chǔ)能、焊機(jī)、白色家電等領(lǐng)域，工業(yè)級(jí)的碳化硅芯片也有大量的應(yīng)用需求和拓展空間。
(3)提升技術(shù)水平：碳化硅芯片的性能仍有進(jìn)一步提升的空間，公司仍堅(jiān)持本位思想，持續(xù)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提升芯片的功率密度、效率、可靠性等性能，優(yōu)化工藝、原材料成本，降低芯片價(jià)格，滿足未來多樣的應(yīng)用需求。
(4)加強(qiáng)與下游模塊廠的合作：深度了解客戶需求，開發(fā)針對(duì)性的碳化硅車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)品。
(5)積極參與國內(nèi)及國際標(biāo)準(zhǔn)制定：積極參與國內(nèi)與國際標(biāo)準(zhǔn)制定，推動(dòng)碳化硅車規(guī)級(jí)芯片的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
(6)加強(qiáng)國際交流合作：加強(qiáng)與國際先進(jìn)企業(yè)的交流合作，提升技術(shù)水平。
總而言之，碳化硅車規(guī)級(jí)芯片具有廣闊的市場前景，未來幾年將迎來快速增長。公司通過科技創(chuàng)新、降本增效、凝結(jié)團(tuán)隊(duì)、產(chǎn)業(yè)鏈上下游緊密合作等多種方式，積極應(yīng)對(duì)市場變化，采取有效措施，搶占市場先機(jī)。
擴(kuò)充SiC晶圓產(chǎn)能?致力成為一流IDM廠商
行家說三代半：2024年，貴司定下來了哪些規(guī)劃和目標(biāo)？
陳剛：我們公司主要有以下幾個(gè)方面的規(guī)劃：
(1)產(chǎn)能擴(kuò)張：全球碳化硅功率器件市場需求旺盛，預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到20億美元左右。目前我們公司已有需求與產(chǎn)線制造能力差距較大，為了滿足市場需求，公司計(jì)劃產(chǎn)線建設(shè)與成果產(chǎn)出并行，最終實(shí)現(xiàn)在5年內(nèi)建設(shè)成為國內(nèi)一流的碳化硅IDM企業(yè)。
(2)技術(shù)創(chuàng)新：碳化硅功率器件在性能、可靠性和成本等方面仍有待進(jìn)一步提升。從下面3方面進(jìn)行，①器件結(jié)構(gòu)：開發(fā)新的器件結(jié)構(gòu)，以提高器件的性能和可靠性；②工藝技術(shù)：開發(fā)新的工藝技術(shù)，進(jìn)一步進(jìn)行工藝集成設(shè)計(jì)，以降低器件的成本；③封裝技術(shù)：與封測伙伴聯(lián)合開發(fā)新的封裝技術(shù)，以提高器件的散熱性能和可靠性，保證后期開拓的多類市場型應(yīng)用。
(3)應(yīng)用拓展：公司目前碳化硅功率器件目前主要應(yīng)用于新能源汽車、光伏儲(chǔ)能等領(lǐng)域。2024年，將在更多領(lǐng)域推廣應(yīng)用，如工業(yè)電機(jī)、消費(fèi)電子等。工業(yè)電機(jī)應(yīng)用碳化硅功率器件可以提高工業(yè)電機(jī)的效率和功率密度，因此在工業(yè)電機(jī)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。消費(fèi)電子應(yīng)用中，碳化硅功率器件可以提高消費(fèi)電子產(chǎn)品的效率和續(xù)航能力，因此在消費(fèi)電子領(lǐng)域也具有一定的應(yīng)用前景。
總體而言，2024年是碳化硅功率器件行業(yè)的重要發(fā)展階段。隨著產(chǎn)能擴(kuò)張、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用拓展的不斷推進(jìn)，碳化硅功率器件將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，并在電力電子領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用。
SiC市場穩(wěn)步向好、技術(shù)持續(xù)進(jìn)步?中科漢韻4大策略促行業(yè)健康發(fā)展
行家說三代半：您認(rèn)為2023年整個(gè)行業(yè)取得了哪些新的進(jìn)步（包括市場、技術(shù)等）？
陳剛：在市場方面，碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值量倒掛，關(guān)鍵部分主要集中在上游端，其中襯底生產(chǎn)成本占總成本的47%，外延環(huán)節(jié)成本占23%，合計(jì)上游成本占到碳化硅生產(chǎn)鏈總成本的70%左右。其中襯底制造技術(shù)壁壘最高、價(jià)值量最大，既決定了上游原材料制備的方式及相關(guān)參數(shù)，同時(shí)也決定著下游器件的性能，是未來碳化硅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的核心。
當(dāng)前碳化硅下游市場需求依舊旺盛，特別是車用級(jí)碳化硅襯底產(chǎn)能仍偏緊，國產(chǎn)碳化硅正在從產(chǎn)業(yè)化向商業(yè)化加速邁進(jìn)。與此同時(shí)，今年國內(nèi)碳化硅成本將加速下降，中低端產(chǎn)品競爭激烈，尚需加速縮小與國際巨頭的技術(shù)差距。
碳化硅受汽車電動(dòng)化以及光伏產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)，行業(yè)依然持續(xù)升溫。碳化硅下游應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，尤其是新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用取得了突破性進(jìn)展。碳化硅器件成本進(jìn)一步降低，推動(dòng)了其在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。
在SiC功率器件方面，國產(chǎn)廠商在2023年也迎來了車規(guī)產(chǎn)品大爆發(fā)，眾多廠商宣布入局或推出車規(guī)級(jí)SiC MOSFET產(chǎn)品，SiC在新能源汽車領(lǐng)域上大放異彩，800V車型開始下沉到20萬元市場，SiC模塊的滲透率迎來大幅增長。這也使得市場上對(duì)車規(guī)SiC MOSFET需求量高速膨脹，同時(shí)以往海外巨頭壟斷的車規(guī)SiC MOSFET市場，也開始有越來越多的Tier 1和整車廠接受國產(chǎn)車規(guī)SiC MOSFET產(chǎn)品，給國產(chǎn)SiC器件廠商帶來了新的機(jī)遇。
此外，碳化硅器件新型應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，例如在海上光伏逆變器、高可靠軌道交通、智能電網(wǎng)輸變電、艦船電力系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用得到了積極探索。
在技術(shù)方面，碳化硅襯底技術(shù)取得了重大突破，6英寸和8英寸襯底的產(chǎn)能快速提升。碳化硅襯底制造工藝難度大，研發(fā)時(shí)間長，存在較高的技術(shù)門檻和人才門檻。目前，美國在全球碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)格局中占龍頭地位。
但近幾年國內(nèi)企業(yè)在大規(guī)模擴(kuò)充碳化硅襯底產(chǎn)能，包括天岳先進(jìn)、天科合達(dá)、露笑科技、三安光電、晶盛機(jī)電、東尼電子、科友半導(dǎo)體等眾多企業(yè)，總規(guī)劃產(chǎn)能的規(guī)模龐大，擴(kuò)產(chǎn)速度快，但良率問題才是關(guān)鍵，目前這一點(diǎn)，國內(nèi)外企業(yè)之間仍有較大差距，因此，國內(nèi)企業(yè)距離真正意義上的碳化硅襯底環(huán)節(jié)突破還有一段時(shí)間要走。
碳化硅器件工藝不斷優(yōu)化，器件性能和可靠性持續(xù)提升。例如，國內(nèi)企業(yè)飛锃半導(dǎo)體展出了車規(guī)級(jí)SiC MOSFET產(chǎn)品，其中包括1200V 35/70/160mΩ和650V 30/45/60mΩ；芯塔電子1200V/80mΩ SiC MOSFET在頭部OBC企業(yè)通過測試，已進(jìn)入批量導(dǎo)入階段；杰平方半導(dǎo)體發(fā)布了自主研發(fā)的SiC MOSFET產(chǎn)品JPM120020B，該產(chǎn)品規(guī)格為1200V/20mΩ；中汽創(chuàng)智首批自主研發(fā)的1200V 20mΩ SiC MOSFET在積塔工廠正式下線；國聯(lián)萬眾半導(dǎo)體電驅(qū)用1200V SiC MOSFET芯片已研發(fā)成功交客戶上車驗(yàn)證中；南瑞半導(dǎo)體宣布其自主研發(fā)的1200V/40mΩ SiC MOSFET器件（NCM40S12T4K2）順利通過AEC-Q101車規(guī)級(jí)可靠性認(rèn)證；中科漢韻宣布車規(guī)級(jí)SiC MOSFET晶圓成功實(shí)現(xiàn)交付，該產(chǎn)品包括1200V/17mΩ、750V/13mΩ兩種型號(hào)產(chǎn)品，并且將應(yīng)用于電動(dòng)汽車主驅(qū)系統(tǒng)中。
目前國產(chǎn)化應(yīng)用的SiC MOSFET芯片都仍然采用平面柵型結(jié)構(gòu)，一方面是技術(shù)可靠，量產(chǎn)穩(wěn)定性有優(yōu)勢(shì)，另一方面，涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)限制可控。但是，為了提高功率密度和降低成本，自主設(shè)計(jì)的臺(tái)面結(jié)構(gòu)芯片的開發(fā)和量產(chǎn)應(yīng)用也是必須進(jìn)行的，目前國內(nèi)都已經(jīng)在開展相關(guān)工作。
行家說三代半：在降本增效方面，2023年最值得關(guān)注和重視的新變化是什么？
陳剛：碳化硅芯片行業(yè)的低價(jià)和同質(zhì)化競爭是行業(yè)發(fā)展的必然階段，也是行業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)。
規(guī)模效應(yīng)：隨著碳化硅車規(guī)級(jí)芯片市場規(guī)模的擴(kuò)大，規(guī)模效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，進(jìn)一步降低了成本。其中，襯底產(chǎn)能提升是降本增效的關(guān)鍵。襯底是碳化硅器件的基底，占據(jù)了碳化硅器件成本的大部分。隨著襯底產(chǎn)能的提升，成本將進(jìn)一步降低，有利于碳化硅車規(guī)級(jí)芯片的普及。
在芯片制造方面：工藝優(yōu)化和規(guī)模效應(yīng)也為碳化硅車規(guī)級(jí)芯片的降本增效提供助力。工藝優(yōu)化可以提高器件的良率和可靠性，減少返工次數(shù)，降低成本。規(guī)模效應(yīng)可以攤薄固定成本，降低單位成本。
行家說三代半：成本是把雙刃劍，行業(yè)規(guī)模化發(fā)展需要接近硅器件的低成本，但也要防止被低價(jià)所反噬，您如何看待行業(yè)的低價(jià)和同質(zhì)化競爭？貴公司有哪些好的做法和建議？
陳剛：一方面，碳化硅芯片的成本優(yōu)勢(shì)是其市場競爭力的重要體現(xiàn)。隨著碳化硅襯底產(chǎn)能和工藝的不斷提升，碳化硅芯片的成本將逐步降低，接近甚至低于硅器件的成本。這將為碳化硅芯片的普及和推廣創(chuàng)造有利條件。另一方面，低價(jià)競爭會(huì)導(dǎo)致行業(yè)利潤下降，甚至惡性競爭。此外，同質(zhì)化競爭會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品競爭力下降，不利于行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。
公司應(yīng)對(duì)行業(yè)的低價(jià)和同質(zhì)化競爭的策略如下：
(1)聚焦差異化競爭：碳化硅芯片的優(yōu)勢(shì)在于其高功率密度、高耐熱性、高開關(guān)頻率等特性。因此，聚焦差異化競爭，在性能、可靠性、應(yīng)用領(lǐng)域等方面進(jìn)行差異化布局，避免同質(zhì)化競爭。
(2)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新：技術(shù)創(chuàng)新是降低成本和提升競爭力的根本途徑，是碳化硅芯片行業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力。加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品性能、可靠性、良率，開發(fā)出具有差異化優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品，從而脫穎而出，為行業(yè)發(fā)展提供新動(dòng)力。
(3)加強(qiáng)行業(yè)合作，完善產(chǎn)業(yè)鏈：碳化硅芯片行業(yè)是一個(gè)新興行業(yè)，需要各方的共同努力才能發(fā)展壯大。碳化硅芯片企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)行業(yè)合作，共同制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范行業(yè)競爭。碳化硅芯片產(chǎn)業(yè)鏈的完善有助于降低成本和提升效率。碳化硅芯片企業(yè)應(yīng)積極參與產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。
(4)積極參與研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目：追蹤政府出臺(tái)的相關(guān)政策，通過項(xiàng)目、設(shè)備補(bǔ)貼等多種方式，技術(shù)創(chuàng)新，降低成本，促進(jìn)碳化硅芯片行業(yè)健康發(fā)展。
總體而言，碳化硅芯片行業(yè)的低價(jià)和同質(zhì)化競爭是行業(yè)發(fā)展的必然階段，也是行業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)。碳化硅芯片企業(yè)應(yīng)積極應(yīng)對(duì)，采取有效措施，避免被低價(jià)所反噬，以促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展。
SiC市場前景廣闊? 多項(xiàng)措施開拓市場?
行家說三代半：經(jīng)過前些年的鋪墊，SiC / GaN技術(shù)目前在許多應(yīng)用場景都很活躍，展望2024年，您認(rèn)為行業(yè)最大的機(jī)會(huì)在哪里？貴公司將如何開拓這些市場？
陳剛：2024年，行業(yè)最大的機(jī)會(huì)在新能源汽車及光伏儲(chǔ)能領(lǐng)域。SiC 功率器件在新能源汽車領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，可顯著提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程、加速性能和效率。隨著新能源汽車市場的快速增長，SiC 功率器件的市場需求將持續(xù)增長。SiC / GaN功率器件在光伏儲(chǔ)能領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可提高逆變器的效率和可靠性。隨著光伏發(fā)電市場的快速發(fā)展，SiC / GaN功率器件的市場需求也將不斷增長。
我司開拓這些市場，從以下幾個(gè)方面入手：
(1)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新：持續(xù)提高SiC功率器件的性能、可靠性、良率，降低成本，滿足客戶需求。
(2)完善產(chǎn)業(yè)鏈：加快產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同和完善，提高上下游供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性和可靠性。
(3)加強(qiáng)市場宣傳：積極宣傳SiC 功率器件的優(yōu)勢(shì)，提高客戶認(rèn)知度。
總而言之，SiC 技術(shù)具有廣闊的市場前景，未來幾年將迎來快速增長。行業(yè)應(yīng)積極應(yīng)對(duì)市場變化，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，完善產(chǎn)業(yè)鏈，加強(qiáng)市場宣傳，搶占市場先機(jī)。
行家說三代半：未來幾年，整個(gè)行業(yè)將面臨的挑戰(zhàn)有哪些？貴公司將如何面對(duì)并解決挑戰(zhàn)？
陳剛：未來幾年，碳化硅功率器件行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)主要有以下幾個(gè)方面：
(1)成本：碳化硅功率器件目前的成本仍然較高，這主要是由于碳化硅材料和制造工藝的成本較高。
(2)可靠性：碳化硅功率器件在可靠性方面需要進(jìn)一步驗(yàn)證，尤其是在高溫和高電壓條件下的可靠性。
(3)標(biāo)準(zhǔn)：碳化硅功率器件還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這會(huì)影響其在市場上的推廣。
為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，公司需要采取以下措施：
(1)降低成本：通過優(yōu)化材料質(zhì)量管控和器件加工工藝，降低碳化硅器件的制造成本。
(2)提高可靠性：通過開展大量的測試和驗(yàn)證，提高碳化硅功率器件的可靠性。
(3)制定標(biāo)準(zhǔn)：推動(dòng)碳化硅功率器件行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)其在市場上的推廣。
具體來說，在成本方面，可以通過以下措施來降低：
(1)完善碳化硅材料質(zhì)量管控和器件加工工藝，提高良率和降低成本。
(2)采用先進(jìn)的封裝技術(shù)，減少器件尺寸和提高良率。
(3)通過規(guī)?；a(chǎn)，降低單位成本。
在可靠性方面，可以通過以下措施來提高：
(1)開展大量的測試和驗(yàn)證，包括高溫、高電壓、高頻等條件下的測試。
(2)采用先進(jìn)的材料和工藝，提高器件的耐熱性、耐電壓性和耐輻射性。
在標(biāo)準(zhǔn)方面，可以通過以下措施來制定：
(1)由政府部門、行業(yè)組織和企業(yè)共同參與，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
(2)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的宣傳和推廣，提高行業(yè)的認(rèn)知度。
總體而言，碳化硅功率器件行業(yè)具有廣闊的市場前景，但也面臨著一定的挑戰(zhàn)。通過采取積極的措施，可以有效應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，促進(jìn)碳化硅功率器件行業(yè)的發(fā)展。
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