功率半导体介绍
功率半導(dǎo)體介紹
“半導(dǎo)體”，指同時(shí)具有容易導(dǎo)電的“導(dǎo)體”和不導(dǎo)電的“絕緣體”兩方面特性的物質(zhì)。
能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)為直流電——“整流”、增大電信號——“增幅”、導(dǎo)通或者阻斷電——“開關(guān)”等。
功率半導(dǎo)體是能夠支持高電壓、大電流的半導(dǎo)體。具有不同于一般半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，在使用高電壓、大電流時(shí)也不會損壞。另外，由于使用大功率容易發(fā)熱產(chǎn)生高溫，成為故障發(fā)生的原因。 因此，正努力減少功率半導(dǎo)體本身因發(fā)熱而導(dǎo)致的功率損失，有效地將其產(chǎn)生的熱量釋放到外部。
功率半導(dǎo)體主要用于改變電壓和頻率；或?qū)⒅绷鬓D(zhuǎn)換為交流,交流轉(zhuǎn)換為直流等的電力轉(zhuǎn)換。可精準(zhǔn)的將發(fā)動機(jī)從低速到高速的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)；或用太陽能電池發(fā)電的電力毫不浪費(fèi)的轉(zhuǎn)送給電站；或給各家電,電器等提供安定的電源。在這些情況下功率半導(dǎo)體作為不可缺少的主要角色而發(fā)揮著極大的作用。節(jié)能化、省電化意識的不斷提高，功率半導(dǎo)體因其能夠極力減少電能浪費(fèi)而需求量不斷提高。
功率半導(dǎo)體廠商
第三代半導(dǎo)體材料的發(fā)展逐漸成熟，產(chǎn)品也逐漸應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，華潤微、泰科天潤、瑞能半導(dǎo)體等功率半導(dǎo)體廠商就有推出新品及應(yīng)用案例。
華潤微
華潤微是一家以IDM模式為主運(yùn)營的半導(dǎo)體企業(yè)，旗下有四大事業(yè)群板塊，五大業(yè)務(wù)戰(zhàn)略組合。在功率器件板塊，華潤微電子此次以高、低壓MOSFET和IGBT產(chǎn)品線，其中高壓產(chǎn)品線600V-700高壓超結(jié)產(chǎn)品，低壓產(chǎn)品線展示了低壓溝槽平臺85-135V系列以及低壓溝槽二代平臺30V系列，IGBT展示了600V、1200VTrenchFS結(jié)構(gòu)的系列產(chǎn)品。
華潤微電子召開SiC新品發(fā)布會，正式向市場投入1200V和650V工業(yè)級SiC肖特基二極管功率器件產(chǎn)品系列，同時(shí)宣布國內(nèi)首條6英寸商用SiC晶圓生產(chǎn)線正式量產(chǎn)。華潤微全系列1200V/650VSiC二極管產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于太陽能、UPS、充電樁、儲能和車載電源等領(lǐng)域。
泰科天潤
泰科天潤除了優(yōu)秀的半導(dǎo)體器件系列產(chǎn)品外，適配器、醫(yī)療電源、礦機(jī)電源、AD/DC電源、PFC等方向的解決方案，這些解決方案都采用了泰科天潤第三代半導(dǎo)體材料的功率半導(dǎo)體器件。
這些產(chǎn)品由于使用了第三代半導(dǎo)體材料的功率器件，使得整機(jī)的工作頻率得到提升，電感等元件的體積得到顯著降低，提高整機(jī)的功率密度和效率。
瑞能半導(dǎo)體
瑞能半導(dǎo)體源自恩智浦標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品事業(yè)部，公司較早就推出了第三代半導(dǎo)體材料的功率器件，功率半導(dǎo)體產(chǎn)品組合包括：碳化硅二極管，可控硅整流器和三端雙向可控硅、功率二極管、高壓晶體管等。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、智能家電、照明、汽車和電源管理應(yīng)用等市場領(lǐng)域。
Pt摻雜的快恢復(fù)二極管，具有優(yōu)化的效率和EMI特性；采用平面工藝的1200VSCR，具有150℃的高結(jié)溫和良好的抗沖擊能力。
被動元器件、元器件電商平臺、連接器等。
功率半導(dǎo)體人人PK標(biāo)英飛凌
全球功率半導(dǎo)體龍頭英飛凌正在醞釀新一輪產(chǎn)品漲價(jià)，MOSFET的漲幅將有12%，預(yù)計(jì)6月中旬執(zhí)行。
從第三方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，截至6月15日，納入統(tǒng)計(jì)范圍的26家全球知名功率器件廠商的108種產(chǎn)品中，交期穩(wěn)定的產(chǎn)品約占總數(shù)的15%，交期延長的占總數(shù)的85%，像IGBT、MOSFET等熱門器件無一例外都存在交期延長的情況，部分進(jìn)口產(chǎn)品的交期長達(dá)52周；同時(shí)，價(jià)格穩(wěn)定的產(chǎn)品僅占21%，以晶閘管、二極管為主，而其他器件都處于漲價(jià)的狀態(tài)。
這一背景之下，國內(nèi)功率半導(dǎo)體IDM廠商紛紛擴(kuò)產(chǎn)，前有士蘭微（600460.SH）的12英寸廠2020年底投產(chǎn)，后有華潤微（688396.SH）與大基金聯(lián)合投資75億新建12英寸廠，還有捷捷微電（300623.SZ）發(fā)行可轉(zhuǎn)債募資近12億元，投資于功率半導(dǎo)體“車規(guī)級”封測產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。
那么，在一眾功率半導(dǎo)體IDM廠商和采用Fabless模式的設(shè)計(jì)廠商中，誰的技術(shù)、產(chǎn)能具備競爭力？誰又能在這次千載難逢的國產(chǎn)替代機(jī)遇中拔得頭籌呢？
第一梯隊(duì)和第二梯隊(duì)
功率半導(dǎo)體國產(chǎn)替代進(jìn)程明顯加快。
在功率半導(dǎo)體分類中，晶閘管以及二極管等市場非常分散且價(jià)值量較低；MOSFET和IGBT技術(shù)門檻更高，具備更高的市場集中度，是功率半導(dǎo)體市場未來的主要驅(qū)動力。所以，將重點(diǎn)討論MOSFET和IGBT廠商。
功率半導(dǎo)體采用非尺寸依賴的特色工藝，即不追求7nm、5nm等先進(jìn)制程，因此功率半導(dǎo)體相對邏輯IC工藝技術(shù)難度低，同時(shí)不需要動輒百億美金的產(chǎn)線投入，國產(chǎn)廠商更容易實(shí)現(xiàn)技術(shù)追趕。舉例來說，意法半導(dǎo)體最先進(jìn)的BCD工藝也只是65nm，國內(nèi)士蘭微總投資170億元建設(shè)兩條12英寸90-65nm的特色工藝芯片生產(chǎn)線，該產(chǎn)線尺寸和制程都處于先進(jìn)水平。
這就使得國內(nèi)企業(yè)在中高端功率半導(dǎo)體上不斷取得突破。
MOSFET領(lǐng)域，聞泰科技（600745.SH）和華潤微較為領(lǐng)先。聞泰科技2019年推出了針對5G電信基礎(chǔ)設(shè)施的高耐用的功率MOSFET產(chǎn)品，又在2020上半年推出了尺寸縮小36％、RDS（on）最低的超微型MOSFET和采用堅(jiān)固材料、更節(jié)省空間的LFPAK56封裝的P溝道MOSFET。華潤微可以提供-100V至1500V范圍內(nèi)低、中、高壓全系列MOSFET產(chǎn)品，中低壓功率SGT MOSFET產(chǎn)品性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。
目前國內(nèi)市場，根據(jù)Omdia的統(tǒng)計(jì)，以2019 年度銷售額計(jì)，MOSFET前三為英飛凌、安森美和華潤微。不過參考IHS 2019年數(shù)據(jù)，聞泰科技汽車類POWER MOSFET 預(yù)計(jì)市場地位僅次于英飛凌；芯謀研究數(shù)據(jù)則顯示聞泰科技旗下的安世半導(dǎo)體，在2021年一季度成為國內(nèi)功率半導(dǎo)體第一，全球第九大功率半導(dǎo)體公司。
如果按照聞泰科技年中披露的數(shù)據(jù)推測，其MOSFET產(chǎn)品銷售額占安世營收的30%，那么約為29億元，華潤微在年報(bào)中提及其MOSFET營收突破20億元，對比之下，聞泰科技的營收規(guī)模更大。
從產(chǎn)品下游應(yīng)用領(lǐng)域來看，華潤微正在拓展工控和汽車領(lǐng)域，這兩個(gè)領(lǐng)域認(rèn)證時(shí)間較長，而聞泰科技已覆蓋汽車（動力轉(zhuǎn)向、制動、引擎等）、工業(yè)、通訊以及消費(fèi)電子等領(lǐng)域，聞泰科技具備先發(fā)優(yōu)勢。
IGBT領(lǐng)域，據(jù)IHS數(shù)據(jù)，國內(nèi)IGBT前三為英飛凌、三菱電機(jī)、安森美，比亞迪（002594.SZ）、斯達(dá)半導(dǎo)（603290.SH）排進(jìn)前十。
值得一提的是，在車規(guī)級IGBT領(lǐng)域，2019年比亞迪排名僅次于英飛凌，市占率達(dá)18%。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會資料，國2020年新能源汽車銷量為136.7萬輛，斯達(dá)半導(dǎo)車規(guī)級IGBT模塊合計(jì)配套超過20萬輛新能源汽車，按照該數(shù)據(jù)估算，斯達(dá)半導(dǎo)在國內(nèi)車規(guī)級IGBT領(lǐng)域市占率約為5%。
聞泰科技、華潤微、比亞迪和斯達(dá)半導(dǎo)基本屬于國內(nèi)MOSFET、IGBT領(lǐng)域第一梯隊(duì)的公司，緊隨其后的公司還包括士蘭微、新潔能（605111.SH）、捷捷微電（300623.SZ）、揚(yáng)杰科技（300373.SZ）、中車時(shí)代等。
現(xiàn)階段產(chǎn)能為王
短期看已有產(chǎn)能，長期看在建產(chǎn)能，不過需警惕半導(dǎo)體周期性風(fēng)險(xiǎn)。
除了因?yàn)楣β拾雽?dǎo)體本身的特質(zhì)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代加速，另一方面，這次“缺芯潮”也給國內(nèi)廠商帶來了機(jī)會。
國產(chǎn)產(chǎn)品的交期約為12周，顯著高于國際廠商26周- 52周的交期，這是一個(gè)明顯的優(yōu)勢。
功率半導(dǎo)體的產(chǎn)品性能與應(yīng)用場景密切相關(guān)，一家公司有百余種產(chǎn)品是常態(tài)，這就需要企業(yè)對市場有敏感度同時(shí)能夠及時(shí)上線新產(chǎn)品。因此很多功率半導(dǎo)體廠商都采用“反映靈敏”的IDM模式。
在技術(shù)實(shí)力外，有產(chǎn)能的IDM廠更是投資者眼中的香饃饃。下面就對比下幾家IDM廠商的已有和在建產(chǎn)能情況。
聞泰科技目前在全球擁有2座晶圓廠和3座封測廠，自有產(chǎn)能為90-100萬片每年。其曼徹斯特晶圓工廠正在增加8英寸產(chǎn)線的產(chǎn)能，自有產(chǎn)能可以提高超過10%，第一階段計(jì)劃于2021年第三季度完成。后端封測廠也在同步進(jìn)行改造升級，東莞、菲律賓和馬來西亞三地封測廠的產(chǎn)能都在擴(kuò)張。
另外，聞泰科技還有一條優(yōu)大股東出資建設(shè)的12英寸車規(guī)級半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)線，在2021年1月初正式開工，總投資120億元，預(yù)計(jì)年產(chǎn)晶圓片40萬片，后續(xù)將會注入上市公司。
華潤微6英寸、8英寸等晶圓制造產(chǎn)能合計(jì)約為390萬片/年。與大基金合資建設(shè)的12英寸功率半導(dǎo)體晶圓生產(chǎn)線，建成后預(yù)計(jì)將形成年產(chǎn)36萬片的產(chǎn)能。
士蘭微5英寸、6英寸、8英寸晶圓產(chǎn)能總共312萬片/年，其12英寸廠2020年底投產(chǎn)，成為國內(nèi)IDM企業(yè)中第一條投產(chǎn)的12英寸功率半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)線，并且預(yù)計(jì)2021年四季度將實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)3萬片的目標(biāo)。已明確在建的產(chǎn)能是24萬片/年。
綜合來看，華潤微已有產(chǎn)能最高，聞泰科技產(chǎn)能最低，士蘭微產(chǎn)能介于前兩者之間，不過士蘭微在建產(chǎn)能規(guī)模大。
在IGBT這塊，比亞迪半導(dǎo)體的產(chǎn)能布局，將會獲得比國內(nèi)同行更高的國產(chǎn)替代速度。
2020年，比亞迪投資10億元，在長沙建立了比亞迪IGBT項(xiàng)目，據(jù)悉該項(xiàng)目設(shè)計(jì)年產(chǎn)25萬片8英寸晶圓的生產(chǎn)線，達(dá)產(chǎn)后可滿足年裝50萬輛新能源汽車的產(chǎn)能需求。2020年，比亞迪IGBT芯片圓晶的產(chǎn)能已經(jīng)超過了5萬片/月，2021年將達(dá)到10萬片/月，一年可供應(yīng)超過120萬輛新能源汽車。
實(shí)際上，比亞迪2020年的新能源汽車銷量為18.97萬輛，樂觀估計(jì)2021年銷售翻倍的話，增加量是不及芯片產(chǎn)能增加量的，換句話說，比亞迪IGBT芯片外供的比例將會增加。
斯達(dá)半導(dǎo)2020年545萬只的產(chǎn)量不算低，約是中車時(shí)代IGBT產(chǎn)能的6倍，但沒有產(chǎn)能，主要是找華虹做代工，在產(chǎn)能自主可控這塊就有些“吃虧”，這次“缺芯”危機(jī)下，可能被比亞迪拉開差距。
華潤微和士蘭微雖然有產(chǎn)能，但是也在建設(shè)中，兩者2020年在IGBT上的收入分別為1億、2億，這樣的量級，難以撼動比亞迪的位置。
產(chǎn)能可以作為判斷公司實(shí)力的要素之一，不過高產(chǎn)能也意味著高資本投入，需要警惕的是，半導(dǎo)體是個(gè)周期性行業(yè)，景氣過后可能大手筆投資會變成一地雞毛，投資者還要結(jié)合各公司盈利能力、營運(yùn)能力、償債能力等做綜合考量。
存儲芯片廠商
本次參展的存儲芯片廠商有兆易創(chuàng)新、東芯半導(dǎo)體、聚辰半導(dǎo)體等，電子發(fā)燒友了解到，目前兆易創(chuàng)新和東芯半導(dǎo)體的NOR Flash在5G基站和汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展明顯。
兆易創(chuàng)新
在此次展會上，兆易創(chuàng)新重點(diǎn)展示了存儲器、MCU和傳感器三大產(chǎn)品線及解決方案，覆蓋工業(yè)、汽車、5G、消費(fèi)電子等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。兆易創(chuàng)新是國內(nèi)領(lǐng)先的NOR Flash供應(yīng)商，其NOR Flash產(chǎn)品已進(jìn)入汽車市場，在5G基站方面，也已經(jīng)進(jìn)入客戶測試階段。
展會上，兆易創(chuàng)新展示了多款采用GD25SPI NOR Flash的車載數(shù)字組合儀表解決方案。采用GD NOR Flash10.25寸雙聯(lián)屏車載虛擬儀表是一款基于2顆GD25S513MD的512Mbit SPI NOR Flash并聯(lián)的大容量高數(shù)據(jù)吞吐率存儲解決方案。
展會同期，兆易創(chuàng)新還宣布推出國內(nèi)首款容量高達(dá)2Gb、高性能SPINORFlash——GD25/GD55B/T/X系列產(chǎn)品，該系列可提供512Mb至2Gb的不同容量選擇，支持高速4通道以及兼容JEDECxSPI和Xccela規(guī)格的高速8通道，主要面向需要大容量存儲、高可靠性與超高速數(shù)據(jù)吞吐量的工業(yè)、車載、AI以及5G等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。
兆易創(chuàng)新表示，此次推出的GD25/55B/T/X系列產(chǎn)品代表了SPINORFlash行業(yè)的最高水準(zhǔn)，提供512Mb、1Gb和2Gb的容量選擇，分別采用3.3V和1.8V供電，具有多達(dá)18個(gè)主要型號的組合，并支持多種封裝形式。
東芯半導(dǎo)體
在此次展會上，東芯半導(dǎo)體展示的產(chǎn)品線包括SPINOR、SPINAND、PPINAND、DRAM、MCP系列產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以應(yīng)用在符合科技智能化生活的產(chǎn)品上，如TWS耳機(jī)、共享單車、IPcamera、10G-PON、WIFI6等。
東芯半導(dǎo)體是一家Fabless芯片企業(yè)，聚焦中小容量NAND、NOR內(nèi)存芯片的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售，是目前國內(nèi)可以同時(shí)提供NAND/NOR/DRAM設(shè)計(jì)工藝和產(chǎn)品方案的本土存儲芯片研發(fā)設(shè)計(jì)公司。
東芯半導(dǎo)體半導(dǎo)體副總經(jīng)理陳磊在接受電子發(fā)燒友采訪的時(shí)候表示，“公司的NOR FLASH產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入國內(nèi)領(lǐng)先5G基站供應(yīng)商的供應(yīng)鏈中。”
聚辰半導(dǎo)體
聚辰半導(dǎo)體是一家擁有超過20年經(jīng)驗(yàn)的模擬/數(shù)字芯片設(shè)計(jì)高科技公司，主營業(yè)務(wù)為集成電路產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)和銷售，并提供應(yīng)用解決方案和技術(shù)支持服務(wù)，目前擁有EEPROM、音圈馬達(dá)驅(qū)動芯片和智能卡芯片三條主要產(chǎn)品線。
根據(jù)研究機(jī)構(gòu)最新數(shù)據(jù)，2019年聚辰半導(dǎo)體為全球排名第三、國內(nèi)排名第一的的EEPROM存儲器供應(yīng)商，是智能手機(jī)攝像頭模組、液晶模組等細(xì)分領(lǐng)域存儲器的主流EEPROM供應(yīng)商。
在此次展會上，聚辰半導(dǎo)體展示了汽車級串行EEPROM存儲器。
聚辰半導(dǎo)體表示，隨著ADAS汽車輔助駕駛、信息化和智能化等概念的不斷升溫，汽車電子市場迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
聚辰汽車級EEPROM擁有耐久性高、可靠性高、溫度適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，可用以存儲配置和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以滿足更廣泛的駕駛功能。目標(biāo)應(yīng)用于車身控制模塊、駕駛輔助系統(tǒng)以及信息娛樂與車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等模塊。
模擬芯片廠商
本次參展的模擬芯片廠商主要有廣芯電子、思瑞浦、賽微微電子等，模擬芯片中的電源芯片產(chǎn)品也是比較受關(guān)注的部分，這次展會上就有廠商在電源芯片領(lǐng)域進(jìn)展情況的相關(guān)展示。
廣芯電子
在此次展會上，廣芯電子展出產(chǎn)品包括Switch、Power Management、LED Driver、Level shifter、Amplifiers、HomeAppliance。
廣芯電子技術(shù)（上海）股份有限公司是由美國硅谷的華人創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)于2007年底在上海創(chuàng)立的集成電路芯片設(shè)計(jì)公司，公司專注于高性能的模擬和混合信號集成電路芯片產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)和銷售，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板、可穿戴設(shè)備、POS機(jī)、GPS、電腦、液晶電視、物聯(lián)網(wǎng)、NB/WIFI/藍(lán)牙等模塊、智能家居、小家電等通用的消費(fèi)類電子產(chǎn)品以及通信、工業(yè)控制等領(lǐng)域。
公司自成立以來，成功開發(fā)出十余類系列，數(shù)百款型號產(chǎn)品。
廣芯電子在展會現(xiàn)場的工作人員介紹道，“廣芯此次展出的MIPI Switch產(chǎn)品，BCT642、BCT644、BCT646等型號幾乎在市面上所有品牌手機(jī)的攝像頭中都有應(yīng)用。”
思瑞浦
思瑞浦（3PEAK）主要聚焦高性能模擬芯片設(shè)計(jì)，在信號鏈模擬芯片和電源管理模擬芯片領(lǐng)域，積累了大量技術(shù)儲備，并持續(xù)開發(fā)、升級，實(shí)現(xiàn)模擬芯片產(chǎn)品大規(guī)模量產(chǎn)。
產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外品牌客戶，涵蓋信息通訊、工業(yè)控制、監(jiān)控安全、醫(yī)療健康、儀器儀表和家用電器等多種應(yīng)用領(lǐng)域。
思瑞浦在展會現(xiàn)場的工作人員對電子發(fā)燒友表示，“公司早期主要專注于信號鏈模擬芯片，從2017年開始研發(fā)電源產(chǎn)品，2018年開始大量出貨，其中電源監(jiān)控類產(chǎn)品在2017年就開始有出貨，目前海康、大華等廠商都有用公司的電源監(jiān)控類產(chǎn)品。”
思瑞浦此次展示的電源管理產(chǎn)品主要有線性穩(wěn)壓電源、開關(guān)電源、充電管理、電源監(jiān)控和復(fù)位芯片、電源時(shí)序控制、馬達(dá)驅(qū)動等。
賽微微電子
賽微微電子有限公司是一家電源和電池管理芯片無晶圓廠半導(dǎo)體公司，產(chǎn)品線包括電池電量計(jì)芯片、電池管理芯片、電池保護(hù)芯片、BMS前端采集芯片以及USB充電控制芯片。
公司主要專注市場領(lǐng)域涵蓋移動通信、平板計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、電動工具、電動交通工具、電池儲能設(shè)備等諸多領(lǐng)域。
在此次展會上，賽微電子展示的電源芯片產(chǎn)品有電量計(jì)、電池保護(hù)IC、USB端口充電和保護(hù)、電源管理等。電量計(jì)產(chǎn)品主要應(yīng)用于手機(jī)、TWS耳機(jī)、平板和POS機(jī)；電池保護(hù)IC主要應(yīng)用于電動工具、電動自行車、扭扭車、吸塵器；
USB端口充電和保護(hù)產(chǎn)品主要應(yīng)用于移動電源、車充、旅充、墻充、排插等；電源管理產(chǎn)品主要應(yīng)用于智能手表、智能手環(huán)、TWS耳機(jī)、智能手環(huán)、IoT設(shè)備等。
參考鏈接：
https://www.fujielectric.com/products/semiconductor/cn/about/index.html
http://www.elecfans.com/d/1240599.html
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1703349550200738335&wfr=spider&for=pc
總結(jié)
- 上一篇： CPU三级缓存技术解析
- 下一篇： 晶体管逻辑芯片设计微缩图形化