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【2022展望】中国碳化硅供应链突破在即,短期Fabless仍占技术和产能优势

时间:2021-12-16 10:44:52 作者:黄兴博士,派恩杰半导体创始人兼总裁 阅读:
对于双碳产业,首当其冲的正是功率半导体的产能。如今,传统硅材料经过数十年的充分验证,作为功率半导体的潜力已到达瓶颈,以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体技术开始接棒、成为突破能效创新、改善产能不足的一把“钥匙”,被寄予厚望和赋予巨大的市场想象空间。
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回顾2021年,“双碳”共识的推力、供应链闭环的缺口在新能源领域的影响十分显著——新能源汽车需求量大幅增加,但汽车芯片产能严重不足,导致汽车出货量骤降。有数据显示,2021年全球汽车市场减产约1000万辆,中国市场减产约300万辆。显然,这是全球汽车半导体供应链不够成熟、抗冲击能力不够完备的体现,很大程度限制了新能源汽车产业的发展。

黄兴博士,派恩杰半导体创始人兼总裁

同时,从近来释放的一系列信号和措施已表明中国在绿色低碳推进道路上的力度和决心,中国也正在加大光伏、风电等绿色能源的平价并网布局,随之而来的储能设施建设也在不断加速,还有就是一些数据中心的节能环节也在发力,这些领域对芯片、尤其是功率芯片的需求迫切程度不亚于新能源汽车领域,因此市场逐渐呈现工业与汽车领域互相争夺产能的情况。

第三代半导体被寄予厚望,2022年“双管齐下”促发展

针对当下的行情,扩充产能是解决问题的根本之道。对于双碳产业,首当其冲的正是功率半导体的产能。如今,传统硅材料经过数十年的充分验证,作为功率半导体的潜力已到达瓶颈,以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体技术开始接棒、成为突破能效创新、改善产能不足的一把“钥匙”,被寄予厚望和赋予巨大的市场想象空间。

在第三代半导体兴起的历史机遇下,立足于第三代半导体技术,派恩杰立志成为“中国的Cree”:我们以车规级碳化硅产品起家,拥有业界领先的芯片设计技术和自主IP,同时拥有成熟、稳定的车规级国际领先代工厂合作伙伴支持。

碳化硅器件在光伏、新能源汽车等高压场景中有着不可替代的优势,包括派恩杰在内的业界厂商针对碳化硅器件在应用端的相关验证也在加速。一般而言,工业级验证需要1-2年,车规级验证则需要3年以上。在沟通产业上下游的过程中,我们深刻感受到无论是工业级还是车规级产品的测试周期都在提速,并通过建立供应链紧密的生态合作形成更高效、更具市场优势的产业闭环,这对于本土供应链体系的构建将是巨大的推动力!

另外,本土碳化硅产业链各环节企业的国际化需要一座桥梁,派恩杰天然具备这种基因。我作为公司创始人,早在2014年博士生阶段就在美国与世界领先的制造商开展了可以说全球最早期的碳化硅产学研项目落地的合作,多年来积累了很深的合作渊源和经验,在美工作期间就曾发布20余款SiC/GaN量产产品,拥有20余项专利发明。创办派恩杰之后,公司目前已经量产650V/1200V/1700V三个电压平台的SiC SBD与SiC MOSFET器件,产品性能指标HDFM全球领先,同时SiC MOSFET产品目录也是国内最全。

目前,派恩杰正在携手中国市场的合作伙伴,以自身与国际大厂的先进合作经验,帮助本土供应链快速成长,且迅速应用在整车厂或Tier-1厂商,真正打通产业上下游。例如,我们看到碳化硅器件的产能瓶颈其实并不在Foundry或Fab,而是在原材料这块。派恩杰已经与中国本土原材料厂商开展深度合作,在第三代半导体原材料的产品研发以及相关测试、验证上进行协同创新,帮助原材料厂商与Foundry厂商对接、完善技术研发的经验闭环,从而更好地实现量产与技术迭代,逐渐达到国际同行业的一线水准。

展望未来,持续培养人才、以技术优势为核心领跑第三代赛道

新的一年,中国本土第三代半导体产业有望得到突破,国产化进程加快,产能开始上量爬坡。不过机遇和挑战并存,除了芯片本身的技术,原材料、设备、制造、封装等各环节如何协同,支撑中国供应链体系的构建以及走向国际化,仍是致力于此的领军企业需要应对的难题。

目前来看,以派恩杰为代表的Fabless厂商,相对一些IDM模式的本土初创公司拥有更好的技术领先优势、国际化和全球联动产能的保障以及品质管控能力,在可预见的碳化硅关键市场突破期更能发挥主导作用。采用IDM模式的碳化硅企业,需要自己建造工厂,这并非资金充足、设备齐全就可以开始高品质的量产计划,而是需要丰富的经验以及长时间的积累、沉淀。因此短期来看,IDM模式的量产突破是比较困难的,Fabless模式在产能和技术迭代上更有优势。当然,若以十年作为企业的发展周期,IDM模式则是具备市场潜力的更优解。

对于派恩杰来说,2022年除了加强供应链合作、保障产能爬坡和供应交付,我们将继续挖掘碳化硅等第三代半导体材料的更多应用潜力以及产品技术的创新迭代,致力于本土人才的培养,以及扩展全球市场的战略布局。例如在现有深圳、杭州、台湾、韩国、德国等区域布局的基础上,将进一步加速全球销售网络和代理体系的构建,为客户提供更快捷的响应、更完备的服务。

此外,关于人才缺口的问题,这已成为制约本土第三代半导体产业链发展的瓶颈。早些年半导体专业的毕业生也不少,但是很多人毕业后转行做其他事情了,现在让他们再转回来做半导体是比较困难的。和派恩杰一样,面对这种人才短缺,业内很多企业在走内部培养的人才路线。

随着整个半导体产业这一波国产化浪潮,最近一两年科班毕业生留在本行业发展的有很多,甚至也有其他专业的学生转过来入行半导体,再加上很多企业也有一些外来的技术和人才输入,所以人才的梯队建设和培养一直在进行中,只是这一过程确实需要时间的积累。对此,我们不必感慨前路难行,马上出发才是硬道理。

从技术发展来看,未来几年,平面型MOS技术依然是车用碳化硅MOS的主流,因为这种结构最可靠。派恩杰作为JEDEC国际标准委员会JC-70会议的主要成员之一,参与制定了宽禁带半导体功率器件的国际标准,在平面型MOS技术方面更是全球领先,已推出全球Qgd x Rds(on)(开关品质因数)最小的SiC MOS产品。我们的一系列高压碳化硅产品均已通过车规级验证,这是区别于很多友商的一大特色,自然也可以“降维”提供工业级的支持,还会带来一些应用和价格的优势。目前,派恩杰推出的1200V、1700V碳化硅产品组合已经广泛应用于中国光伏产业,凭借优异的性能与可靠性实现了可观的市场占有率。

在多年积淀的技术优势基础上,派恩杰正在更多领域、更多应用的开发上帮助客户实现产品创新,力求突破当前产能紧张的掣肘,提高供应交付能力,推动全球碳化硅产业发展,也为助力中国达成“双碳”目标而不懈努力!

展望视频版:

本文同步刊登于《电子工程专辑》2022年1月刊杂志

责编:Luffy Liu

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
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