集微網消息,2017年以來,功率半導體市場景氣向好,二極管、MOS管、IGBT等功率器件紛紛出現供需偏緊,導致交期延長,價格數次調漲。
以IGBT為例,由于市場被英飛凌、三菱、富士電機、安森美等少數供應商所壟斷,缺貨漲價更是持續了較長時間,業內甚至一度傳出IGBT供貨周期延長至52周。
隨著全球半導體需求整體下滑,供需緊張情況有所緩解。據富昌電子2020年Q1市場行情報告顯示,目前英飛凌、安森美、Microsemi等IGBT供應商的供貨周期普遍維持在13-30周左右,且交期還有延長趨勢,而IGBT正常的供貨周期在7-8周左右。
上游供應商漲價對于終端廠商而言,或許只是壓低利潤,但拿不到貨卻可能是致命的打擊。同時,中美貿易摩擦持續升級,使得國內客戶對供應鏈的安全愈發關注,國產替代加速也成了國內IGBT供應商打開市場的突破口。
IGBT代工資源緊缺
盡管市場機遇已經到來,但由于 IGBT 行業存在技術門檻較高、人才匱乏、市場開拓難度大、資金投入較大等困難,國內企業在產業化進程中一直進展緩慢。
從20世紀80年代至今,IGBT芯片經歷了7代升級,從早期PT穿通型、NPT非穿通型,發展到最新的增強溝槽柵FS型,芯片面積、工藝線寬、通態飽和壓降、關斷時間、功率損耗等各項指標經歷了不斷的優化,從而使得制造成本、壽命、可靠性及產品性能均得到大幅改善,斷態電壓也從600V提高到6500V以上。
時至今日,英飛凌、三菱電機、富士電機等國際主流廠商基本處于第 7代 IGBT。反觀國內,領先的IGBT廠商也基本處于第5代或第6代IGBT技術。
據集微網此前報道,目前能做IGBT芯片的國內廠商主要有兩類,一類是士蘭微、華潤微、華微電子、比亞迪、中車時代(主要是自產自銷)等IDM廠,這類廠商有fab廠,從芯片到模塊都能自己做。另一類是斯達半導、上海陸芯、中科君芯等芯片設計公司,一般在華虹宏力、先進半導體、中芯國際等fab廠進行生產。
值得注意的是,國內IGBT廠商的發展除了受限于技術人才的緊缺,還受制于fab廠。
目前,在國際IGBT大廠中8英寸已經成為主流生產線,英飛凌甚至已經在12英寸晶圓上量產IGBT,而國內情況卻相差甚遠。據業內人士稱,無論是6英寸還是8英寸,國內目前真正有能力生產IGBT產品的生產線都很少,相對而言,能夠為IGBT設計廠商提供代工服務的生產線就更加少了,因此,國內IGBT代工產能一直是處于供不應求的狀況。
另一名業內人士稱,國內IGBT代工產能主要集中在華虹宏力和上海先進兩家,上海先進主要是6英寸生產線,產品以PT型、NPT型為主,華虹宏力是8英寸生產線,產品以FS型為主。
由此可見,代工資源緊缺也是導致國內IGBT產業發展緩慢的一大制約。不過,隨著國內功率半導體企業競相發力IGBT市場,這一情況正在逐步改變。
中芯紹興產能大幅開出
近期,中芯紹興接連與揚杰科技、捷捷微電簽訂了功率器件戰略合作協議,宣布在MOSFET、IGBT等相關高端功率器件的研發和生產領域展開深度合作。據協議約定,揚杰科技與捷捷微電在中芯紹興的2020年度平均投片分別不低于2000片/月和7000片/月。
眾所周知,中芯國際一直是國內高端工藝技術的領軍者,而特色工藝技術一直是國內另一家晶圓代工廠華虹宏力的強項,此次中芯紹興在功率器件上的舞臺“高調亮相”,與新晉的IGBT從業者揚杰科技以及捷捷微電合作,也給業內提供了更多的想象空間。
據了解,中芯紹興于成立于2018年3月,總部位于浙江紹興,主要工藝平臺是MEMS、IGBT和MOSFET,其紹興生產線在2018年5月奠基開工,2019年12月宣布投產,進展不可謂不快。
在此情況下,作為中芯國際旗下“專注特色工藝代工服務”的平臺,中芯紹興的情況一直頗受業內關注。為此,集微網采訪到了中芯紹興執行副總裁劉煊杰。
劉煊杰表示,中芯紹興的上海/深圳生產線早在2018年就開始量產了。2019年12月,紹興工廠的生產線多個產品平臺都進入量產,包括MOSFET、IGBT、MEMS。
在產能方面,中芯紹興在上海深圳的總月產能是2.5萬片晶圓,現在基本處于滿載。在紹興的工廠一季度月產能達到1-1.5萬片,產能利用率在80%以上,2020年第四季度產能擴產至每月4萬片晶圓。我們在2023年會實現10萬片月產能,MOSFET、IGBT、MEMS產能分配大致是 4:4:2。
在工藝技術方面,劉煊杰還指出,SMEC擁有非常先進的IGBT工藝平臺,電壓范圍覆蓋600-1700V,可應用在消費、工業控制和車載領域,我們和多家國際客戶在車載IGBT上有深入合作,在車載IGBT晶圓及模組封裝代工平臺上有大規模的專注投資。
據了解,國內IGBT芯片的主要工藝設備和襯底片都必須從國外采購,對于可能會面對的進口許可問題,劉煊杰表示,我們嚴格遵守半導體設備和材料的進出口許可協議,同時立足于8英寸成熟設備。此外,公司已經著力并將持續提高設備和材料的國產化。
長期以來,國內8英寸線能夠實現IGBT產品量產的僅有株洲中車、華虹宏力、上海先進等極少數fab廠。2018年,士蘭微逐步建成8英寸生產線,并成功實現IGBT產品量產;中芯紹興產能也大幅開出;積塔半導體8英寸產線預計在一季度投產;比亞迪、華微電子、華潤微也紛紛宣布建設8英寸功率半導體生產線。
據業內人士稱,目前,國內IGBT市場需求旺盛,國內客戶正在逐步接受國產IGBT,國內IGBT的銷量也在持續上漲。隨著國內8英寸fab廠產能大幅開出,國內IGBT廠商在技術、成本等各個方面都將更加具備競爭優勢,國產替代的進程也必將加速。
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