最近，芯八哥“走進產(chǎn)業(yè)鏈”欄目記者采訪了國內(nèi)新興的功率半導(dǎo)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(dǎo)體快速發(fā)展的背景下，當前國內(nèi)新銳廠商如何快速脫穎而出的成長之道。

以工業(yè)場景作為切入點，IGBT年出貨量已超千萬顆

據(jù)了解，芯達茂成立于2018年，是一家專注于功率半導(dǎo)體的研發(fā)、設(shè)計和應(yīng)用的新一代功率半導(dǎo)體企業(yè)。經(jīng)過五年的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)、量產(chǎn)改進及市場驗證，公司已經(jīng)向市場推出隔離式柵極驅(qū)動IC、IGBT單管/模塊、SiC SBD/MOSFET等產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電機控制、逆變器、UPS、新能源汽車、光伏逆變、工業(yè)電源、家電等領(lǐng)域。

芯達茂產(chǎn)品主要應(yīng)用場景及客戶

資料來源：芯達茂

作為電力電子技術(shù)最具代表性的產(chǎn)品，IGBT是工業(yè)控制及自動化領(lǐng)域的核心元器件，能夠根據(jù)工業(yè)裝置中的信號指令來調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實現(xiàn)精準調(diào)控的目的，應(yīng)用場景包括變頻器、UPS電源、工業(yè)電源、逆變焊機、電磁感應(yīng)加熱等。從市場規(guī)模來看，根據(jù)集邦咨詢數(shù)據(jù)，2021年全球工業(yè)控制IGBT市場規(guī)模約為150億元，預(yù)計未來4年將保持在3%-5%的穩(wěn)定增長，到2025年市場規(guī)模將達到170億元。

作為當前芯達茂的主打產(chǎn)品，在IGBT領(lǐng)域公司已于2020年順利完成IGBT單管和模塊的量產(chǎn)。具體來看， 在IGBT單管品線上，芯達茂的IGBT產(chǎn)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(chǎn)品以1200V、15-600A為主，并且能夠根據(jù)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(chǎn)品

資料來源:芯達茂

蔡銘進表示：公司自主研發(fā)設(shè)計的IGBT系列產(chǎn)品，兼具高性能、高可靠度等優(yōu)勢，其中650V IGBT系列單管產(chǎn)品采用先進的微溝槽結(jié)構(gòu)+場截止技術(shù)(Trench+FS),在提升芯片功率密度的同時,也能在開關(guān)頻率和開關(guān)損耗上獲得最佳平衡。而1200V IGBT系列單管產(chǎn)品采用晶圓元胞區(qū)和終端場板的特殊設(shè)計,具有高可靠性和電參數(shù)一致性優(yōu)的特點，適用于工業(yè)變頻器、伺服電機和UPS等領(lǐng)域。目前，在出貨量上，IGBT單管系列產(chǎn)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(yè)、施耐德、科華技術(shù)、華聯(lián)電子、愛維達、中航太克、普羅太克等。

業(yè)內(nèi)周知，IPM模塊將IGBT芯片、FRD芯片、驅(qū)動電路、保護電路、檢測電路等集成在同一個模塊內(nèi)，通過調(diào)節(jié)輸出交流電的幅值和頻率控制電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)變頻，具有封裝體積小、抗干擾能力強、應(yīng)用便捷等優(yōu)點，是當下非常具有發(fā)展前景的一個賽道。

尤其在變頻家電領(lǐng)域，空調(diào)、冰箱、洗衣機等耗電較多的產(chǎn)品普遍具有節(jié)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(jù)產(chǎn)業(yè)在線的統(tǒng)計，2021年我國家用空調(diào)變頻比例同比增加14%，對應(yīng)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(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，芯達茂研發(fā)出的IPM/PIM模塊也已經(jīng)在變頻器、風(fēng)機、水泵等家電領(lǐng)域批量應(yīng)用。

蔡銘進指出：傳統(tǒng)家電逐漸向變頻化發(fā)展，不僅能夠促進IPM市場的持續(xù)擴張，更能夠給IGBT提供穩(wěn)定的市場需求。芯達茂的IPM模塊內(nèi)置三相全橋高壓柵極驅(qū)動和6個低損耗溝道柵-場截止IGBT。通過內(nèi)部集成增強型濾波器，能夠改善HVIC內(nèi)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(jié)構(gòu)的場截止技術(shù)(Trench+FS)，內(nèi)部集成整流、制動斬波器和溫度傳感器(NTC)，即使在嚴酷的環(huán)境下，產(chǎn)品也具有穩(wěn)定的一致性和高可靠性等特點。目前該系列產(chǎn)品已經(jīng)在創(chuàng)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(yù)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(lǐng)域取得一定的成功后，隨著第三代半導(dǎo)體材料的興起，芯達茂隨即將目光轉(zhuǎn)向到了具有禁帶寬度更大（是硅的3倍）、熱導(dǎo)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(lǐng)域。

截止目前，芯達茂在碳化硅功率器件上已經(jīng)研發(fā)出了一系列SiC SBD和SiC MOSFET產(chǎn)品。以SiC MOSFET為例，公司研發(fā)的650V RDS(ON)/Typ 30mΩ—60mΩ、1200V RDS(ON)/Typ 16mΩ—160mΩ、1700V RDS(ON)/Typ 650mΩ—1000mΩ等系列產(chǎn)品，具有柵極氧化層可靠性高、開關(guān)和導(dǎo)通損耗低、短路抗雪崩能力強等特點，已在DC-DC轉(zhuǎn)換器、馬達驅(qū)動、充電模塊等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)小批量出貨。

芯達茂SiC MOSFET系列產(chǎn)品

資料來源:芯達茂

蔡銘進說。

功率半導(dǎo)體景氣度高企，芯達茂與時俱進將品線由工業(yè)向新能源汽車積極拓展

功率半導(dǎo)體是電力電子應(yīng)用裝備的基礎(chǔ)和核心器件，幾乎用于所有需要電能處理和轉(zhuǎn)換的場景，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。近年來，隨著新能源汽車、工業(yè)自動化、新能源發(fā)電、變頻家電、軌道交通等新興應(yīng)用領(lǐng)域的興起和快速發(fā)展，共同推動功率半導(dǎo)體市場空間持續(xù)增長。

根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù)，2020年全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模達452億美元，隨著“雙碳”政策的逐步推進，預(yù)計到2024年市場規(guī)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(dǎo)體消費國，2020年中國功率半導(dǎo)體市場規(guī)模為172 億美元，占全球市場的比例高達38%。Omdia預(yù)計，未來中國功率半導(dǎo)體將繼續(xù)保持平穩(wěn)增長，到2024年市場規(guī)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(dǎo)體廠商為英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)體、三菱電機、富士電機、東芝、威世、安世半導(dǎo)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(fā)生變化。

值得注意的是，功率器件前十企業(yè)中，有一半為日本企業(yè)，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(yè)的營收在過去三年內(nèi)大體保持在榜單總營收的32%~33%左右。而中國僅有安世半導(dǎo)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(dǎo)體的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)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(dǎo)體領(lǐng)域擁有技術(shù)及產(chǎn)能優(yōu)勢，占據(jù)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(xiàn)國產(chǎn)化，但是在IGBT、SiC MOSFET等對技術(shù)及工藝的復(fù)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(fā)投入，通過‘細分產(chǎn)品+性價比’的自主創(chuàng)新方式逐步形成了自身的競爭力，目前已在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對國外大廠的進口替代，并獲得了快速發(fā)展。

自2022年Q3以來，全球半導(dǎo)體市場由于經(jīng)濟下行、通脹上升、需求疲軟等影響，正進入一輪庫存調(diào)整的下行周期。不過，縱觀功率半導(dǎo)體細分市場，由于下游光伏、儲能、新能源汽車、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)GBT、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(yè)面臨的下行沖擊非常有限。

具體來看，根據(jù)最新數(shù)據(jù)，2023年Q2英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)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(chǔ)上依然保持著相對穩(wěn)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(yīng)求的局面。

資料來源：富昌電子

在行業(yè)景氣度持續(xù)高企的背景下，芯達茂將業(yè)務(wù)品線逐漸由工業(yè)市場向新能源汽車市場拓展，以加速公司的發(fā)展。