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在IGBT/SiC功率模塊中，承載芯片的陶瓷基板同時承擔(dān)著機械支撐、導(dǎo)電電路、散熱等多重作用，AMB陶瓷基板憑借顯著的性能優(yōu)勢，在諸多高可靠性要求的應(yīng)用領(lǐng)域正逐漸替代DBC陶瓷基板，成為航空航天、新能源汽車、工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域的核心材料，發(fā)展前景受人矚目。
針對AMB陶瓷基板的發(fā)展趨勢及競爭格局，“行家說三代半” 在PCIM
Asia 2024展中重點采訪了賀利氏電子等眾多企業(yè)，賀利氏電子中國功率市場總監(jiān)董侃向公眾介紹了他們在AMB陶瓷基板領(lǐng)域的最新技術(shù)進展、產(chǎn)品創(chuàng)新以及市場戰(zhàn)略。
行家說三代半：請問貴公司推出的AMB- Si3N4陶瓷基板具有哪些優(yōu)勢？
賀利氏電子：賀利氏電子推出了無銀AMB，對釬料體系進行了變更，同時在生產(chǎn)工藝上進行了大幅的改良，應(yīng)用了很多新的工藝來應(yīng)對市場的變化，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下降低了成本，提升了良率及生產(chǎn)效率，此外，我們也在常熟布局了新的AMB工廠，為進一步服務(wù)本土客戶打下了堅實的基礎(chǔ)，綜上，賀利氏電子新一代的無銀AMB有著高質(zhì)量，更具競爭力的價格，本土化的生產(chǎn)和服務(wù)，快速的響應(yīng)能力，以及我們持續(xù)的研發(fā)能力來保證未來有著更多不同性能AMB的推出。
行家說三代半：目前AMB- Si3N4陶瓷基板尚未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，您認為該工藝還需要克服哪些挑戰(zhàn)？未來如何實現(xiàn)成本與產(chǎn)能之間的平衡？
賀利氏電子：AMB- Si3N4陶瓷基板面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)包括：
1.成本問題：AMB基板的制備成本相對較高，這限制了其在一些成本敏感型市場的應(yīng)用。降低成本是推動AMB基板廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵之一。
2.加工難度：由于陶瓷材料的硬度高、脆性大，AMB基板的加工過程需要更高的技術(shù)水平和精密設(shè)備，這增加了制造的復(fù)雜性和難度。
3.熱膨脹系數(shù)匹配：陶瓷材料與金屬材料的熱膨脹系數(shù)差異較大，可能導(dǎo)致在高溫下產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而產(chǎn)生翹曲，影響基板的可靠性。
4.活性金屬焊接工藝控制：AMB基板的核心工序是活性金屬釬焊，這一工藝的控制難度較大，需要精確控制焊接溫度和時間等參數(shù)以獲得良好的焊接質(zhì)量。
5.界面空洞問題：在AMB基板的制備過程中，釬焊界面的空洞率是影響其性能的重要因素。如何降低界面空洞率，提高焊接質(zhì)量和可靠性是一個技術(shù)挑戰(zhàn)。
6.原料表面質(zhì)量：焊接前的陶瓷和無氧銅表面質(zhì)量，如劃痕、凹坑、氧化和有機污染，都會對焊料的潤濕鋪展造成負面影響，增加空洞風(fēng)險。
7.焊料印刷質(zhì)量：在焊膏印刷過程中，容易出現(xiàn)漏印、印刷不均勻的問題，這會導(dǎo)致焊料熔化后形成空洞。
8.釬焊工藝參數(shù)：釬焊溫度和保溫時間的控制對焊接質(zhì)量至關(guān)重要，不當(dāng)?shù)墓に噮?shù)會導(dǎo)致焊接不充分，影響基板性能。
9.表面線路蝕刻：由于AMB是完全定制化的產(chǎn)品，每家客戶對表面線路的要求是不一樣的，對于窄邊距，低公差等要求對AMB的表面線路蝕刻提出了很高的要求。
目前就國內(nèi)來說，按照各家公布的產(chǎn)能來計算的話，我們的產(chǎn)能是非常過剩的，同時AMB對于質(zhì)量的要求很高，這就需要生產(chǎn)商對原料管控，生產(chǎn)工藝，質(zhì)量控制等需要投入大量人力物力，而產(chǎn)能過剩會導(dǎo)致各家訂單不足，前期投資成本需要更長時間來收回，所以成本在短期內(nèi)很難有大幅的下降，隨著AMB的市場逐步增長以及劣質(zhì)產(chǎn)能的逐步淘汰，市場最終還是會回到一個趨于平衡的狀態(tài)，但目前AMB還是投資熱點，所以這個時間可能會比預(yù)計的更長。
行家說三代半：針對IGBT/SiC功率模塊，貴公司取得了哪些合作、應(yīng)用進展？
賀利氏電子：目前賀利氏電子的AMB在國內(nèi)外市場都得到了大規(guī)模應(yīng)用，我們也和國內(nèi)外很多知名品牌的主機廠取得了合作，尤其在SiC模塊領(lǐng)域，賀利氏電子已經(jīng)擁有相當(dāng)比例的市場份額，與此同時，我們的無銀AMB也在進行積極的前期認證階段，等到明年年初常熟工廠正式量產(chǎn)之后，會有更多的模塊廠，Tier1及主機廠會和我們開展更深入的合作。
行家說三代半：與其它類型陶瓷基板相比，您認為用于主驅(qū)級功率模塊的陶瓷基板有何不同？
賀利氏電子：1.更高的熱導(dǎo)率：AMB基板通常采用氮化硅（Si3N4）或氮化鋁（AlN）作為陶瓷材料，這些材料的熱導(dǎo)率遠高于氧化鋁（Al2O3），能夠更有效地傳導(dǎo)和散發(fā)熱量，尤其在高溫、大功率的工作環(huán)境中表現(xiàn)更為出色。例如，Si3N4 AMB的熱導(dǎo)率可以超過80W/m·K，而AlN AMB的熱導(dǎo)率更是超過170 W/m·K，相比之下，Al2O3 DBC的熱導(dǎo)率大約為24W/m·K 。
2.結(jié)合強度高：AMB基板使用活性金屬焊料，可以在較低的溫度下實現(xiàn)銅箔與陶瓷基片之間的鍵合，這種鍵合強度非常高，提供了更強的金屬-陶瓷鍵合，提高了基板的結(jié)構(gòu)完整性和耐久性。
3.耐高溫性能：AMB基板的制備過程中使用的活性金屬焊料是在900-1000°C的溫度下實現(xiàn)鍵合，這意味著基板可以在高溫環(huán)境中工作而不失去其結(jié)構(gòu)和功能。
4.低熱膨脹系數(shù)：AMB陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)較低，與硅芯片的熱膨脹系數(shù)接近，從而提供了良好的熱匹配性，有助于減少由于溫度變化引起的熱應(yīng)力，提高封裝的可靠性。
5.高載流能力：AMB陶瓷基板能夠承載較大的電流，這對于需要處理高電流的功率半導(dǎo)體器件尤為重要。厚銅層的使用進一步提高了基板的載流能力，使其適用于高功率、大電流的應(yīng)用場景。
行家說三代半：如今AMB- Si3N4陶瓷基板已經(jīng)導(dǎo)入新能源汽車應(yīng)用，您認為AMB- Si3N4陶瓷基板在新能源汽車市場的滲透率將如何變化？目前國產(chǎn)化進程處于哪個階段？
賀利氏電子：根據(jù)相關(guān)報道，目前SiC模塊的國內(nèi)滲透率大概在12%左右，考慮到部分廠家也將AMB應(yīng)用在IGBT上，我們預(yù)估目前AMB的國內(nèi)滲透率大概在15-20%這個區(qū)間，而隨著功率模塊性能的提升以及AMB市場日益加劇的競爭，AMB的滲透率將會逐年增加，而SiC芯片的價格變動也在某種程度上影響了AMB未來的市場份額，目前國內(nèi)AMB的競爭已經(jīng)十分激烈了，據(jù)我們單方面了解，國內(nèi)差不多有近30-40家AMB生產(chǎn)廠家，而且產(chǎn)能明顯過剩，雖然接下來的2-3年仍然會出現(xiàn)更多的新玩家，但整體來說市場已經(jīng)進入到開始淘汰劣質(zhì)產(chǎn)能的階段了。
行家說三代半：與海外主流廠商相比，您認為國內(nèi)陶瓷基板廠商具備哪些優(yōu)勢和劣勢？未來的競爭局面將會如何演變？
賀利氏電子：國內(nèi)制造商在激烈的市場競爭中展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)。他們的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，他們能夠迅速響應(yīng)市場變化，這種敏捷性是他們的一大競爭力。其次，他們能夠提供更具吸引力的價格，這得益于成本控制和規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢。此外，許多國內(nèi)企業(yè)還受益于地方政府的優(yōu)惠政策支持，這為他們的發(fā)展提供了額外的動力。
然而，國內(nèi)制造商也面臨著一些挑戰(zhàn)。許多企業(yè)進入行業(yè)的時間相對較短，這限制了他們在研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新方面的深度和廣度。產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性是另一個需要關(guān)注的問題，這對于建立長期的客戶信任至關(guān)重要。品牌知名度和市場影響力相對較弱，這可能會影響他們的市場滲透和客戶忠誠度。銷售網(wǎng)絡(luò)的局限性可能會限制他們的市場覆蓋范圍，而原材料供應(yīng)鏈的不穩(wěn)定性則可能對生產(chǎn)和成本控制帶來挑戰(zhàn)。
隨著行業(yè)的不斷整合和優(yōu)化，那些能夠適應(yīng)市場變化、提升自身競爭力的企業(yè)將會脫穎而出。他們不僅會擴大現(xiàn)有的優(yōu)勢，還會努力彌補自身的不足。同時，國際制造商也在積極布局中國市場，這預(yù)示著未來將是一個國內(nèi)外企業(yè)共同競爭、相互促進的多元化市場格局。
行家說三代半：針對陶瓷基板的技術(shù)研發(fā)及生產(chǎn)應(yīng)用，貴公司有哪些發(fā)展規(guī)劃？
賀利氏電子：金屬陶瓷基板是賀利氏電子非常看重的產(chǎn)品線，除了目前無銀AMB之外，我們還有很多AMB相關(guān)的孵化器項目，同時我們也在加大國內(nèi)研發(fā)團隊在相關(guān)方面的能力，希望在中國形成研發(fā)-生產(chǎn)-服務(wù)一體化的體系，同時，在保證質(zhì)量穩(wěn)定性的前提下，未來我們在供應(yīng)鏈方面也在考慮部分國產(chǎn)化。
作為AMB最大市場的新能源汽車，中國將是最大的全球市場，我們對此也抱有強烈的信心，相信以賀利氏電子持續(xù)的研發(fā)能力，本土化的體系，穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，我們將會在國內(nèi)市場保持競爭力，和我們的客戶共同發(fā)展。
