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来源:宽禁带半导体技术创新联盟发布时间:2023-01-203902浏览
询问 AI导 读
本期我们邀请到基本半导体。一起来聊聊基本半导体2022的碳化硅“故事”，以及公司对2023年的规划与准备。
Q：2022年属于基本半导体的高光时刻？
A：2022年，是基本半导体在汽车和工业市场实现全面拓展的一年。以汽车市场为例，基本半导体的车载产品——碳化硅功率模块的四个系列共十几款产品同步研发并先后全面推向市场，目前已在数十家客户端进行评测和验证，并已收获了10余家整车厂和Tier1电控客户的定点，涉及20余个碳化硅电驱项目，得到了汽车客户的广泛认可。
在广汽埃安2022年9月发布的高端超跑Hyper SSR车型上，共搭载了3个基本半导体的Pcore™6碳化硅功率模块，这是基本半导体在汽车客户的首发上车。
2022年，基本半导体无锡汽车级碳化硅功率模块产线实现全面量产，年产能达25万只模块。已持续1年向客户交付小批量样品，并为2023年的客户项目量产做好了各方面的准备。
截至2022年5月，基本半导体采用自研芯片的碳化硅功率器件已累计出货超过2000万颗，跻身国产碳化硅半导体中的2000万俱乐部成员之一。
Q：今年新能源汽车已经超过了600万辆，碳化硅车型也在不断增加，是否可以预测下未来3年的碳化硅车型渗透率?市场空间有多大？
A：2022年，中国新能源汽车产销量突破600万大关，提前3年完成国务院《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》中“2025年新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%”目标。2022年国内有多款车型陆续量产搭载碳化硅电机控制器，是碳化硅大批量上车应用的“元年”。
进入2023年，国内将有数十家整车厂及Tier1电控企业的碳化硅电驱项目陆续量产。欧美和日本的国际传统车厂也将分别在2024年、2025年加入到碳化硅电驱玩家阵营中。2023-2025年将是国内外各大整车厂碳化硅项目全面量产最关键的三年。
我们预估2025年碳化硅在纯电动汽车应用的渗透率将达到30-40%。这一数字上升或者下降取决于全球的电机控制器用碳化硅芯片的供应能力，市场的空间无限大。在未来5~10年，碳化硅上车应用面临的最主要问题还是在电机控制器用碳化硅芯片供应不足上，IGBT和碳化硅的功率模块在电驱动市场上将会长期并存、共同发展。
按照国际调研机构Yole的预测数据，截至2027年，碳化硅的车载应用将达到60多亿美金的市场规模。目前中国的碳化硅企业正在全力加速研发、扩大产能，以提升产品的技术竞争力和成本竞争力。相信未来的3到5年，中国碳化硅企业将逐步交付电机控制器用碳化硅芯片，成长为具有国际竞争力的车载碳化硅生力军。
Q：在保证供应链稳定性上，基本在2022年做了哪些工作？
A：2022年，基本半导体确定了以车载应用和工业光储充为主的两大市场方向。其中，在车载市场以功率模块为主，光储充领域以分立器件和工业级小功率模块为发展方向。
产品领域，为了确保稳定的供应，首先必须在产品的系列上要有充分的布局，基本半导体研发的汽车级功率模块涵盖了全桥、半桥和单管模块的三大技术路线，基本可以覆盖客户端的应用需求。在工业市场上，基本半导体在丰富碳化硅二极管和MOS管的电压及功率等级的基础上，也在全面推进工业级碳化硅模块和混合模块的开发，来应对光伏储能、高压快充市场对于功率模块的应用需求。
供应链领域，基本半导体面临的两大挑战，是核心原材料和电机控制器用碳化硅芯片的供应保障，以及晶圆代工和封装代工产能的保障。为此，基本半导体建立了国内外的双循环供应链，既打造了一条纯国产的供应链，也继续依托成熟的海外原材料、代工厂的供应链。
首先，在晶圆的原材料供应方面，基本半导体在继续沿用欧美头部大厂的衬底、外延基础上，同时导入国内衬底、外延头部企业的产品，加速国产原材料的测试验证和量产的导入工作，以多方位的供应能力来保证基本半导体在未来几年工业和汽车市场发展所需碳化硅芯片的稳定供应。
第二，对于汽车级碳化硅模块所需的碳化硅芯片和原材料，基本半导体加大与国际头部企业的合作，并签订未来数年的长期供应保障合同，以确保碳化硅芯片的供应能力。基本半导体无锡汽车级功率模块产线也在加速扩大产能，以面对未来三年汽车市场全面爆发时的模块供应需求。
Q：车用碳化硅对可靠性要求极高，2022年在碳化硅模块的可靠性提升方面有什么样的成果？
A：2022年是基本半导体汽车级功率模块加速研发、推进量产的关键一年。基本半导体的功率模块有着严苛的可靠性设计和验证标准，在产品设计方面，我们导入了多项全新的碳化硅专用封装工艺，例如全面银烧结、DTS以及超声波焊接等先进工艺，来提升产品的焊接可靠性、以及耐热、耐高压和耐大电流的应用可靠性。
基本半导体分别在深圳和无锡建设了专业的可靠性测试实验室，在2022年全年，基本半导体对碳化硅功率模块产品进行了完整的可靠性测试验证工作。基本半导体的碳化硅功率模块产品经受住了最严苛的测试，正式完成了车规级的认证，迈入量产阶段。
Q：2022年碳化硅模块已实现上车，2023公司在碳化硅模块产品线预计会有什么样的新进展？
A：基本半导体的汽车级产品路线方向早在2020年就已经全面确定：在灌封全桥、塑封半桥、塑封单管模块三个技术路线上进行拓展。每一个路线都有一个系列的旗舰型模块。在过去两年，基本半导体的主要任务是加强旗舰系列产品的开发和量产。
2023年，基本半导体将继续围绕各款旗舰型产品，向上和向下拓展适配不同电压带、不同功率带、以及不同电性能、热性能的模块产品。在此基础上，还会开发适配不同成本要求的产品，以满足不同客户的应用需求。2023年，基本半导体还将启动第二代功率模块的研发项目，加速全新产品的导入，以支持客户下一代碳化硅电机控制器项目的开发验证工作。
Q：在市场与资本的双重推动下，行业新进入者众多，基本半导体认为产业链上下游应该怎样进行合作，规避市场无序竞争？
A：对碳化硅企业来说，最重要的是能够研发出具有竞争力的产品，并付诸生产和批量交付。所以无论是新进玩家还是像基本半导体这样的头部企业，为了适应市场的高速发展需求，以及客户端的供应保障压力，势必要求产业链上下游企业通力合作，用各自具有竞争力的技术、工艺和生产能力，来加速产品的迭代和保证足量的供应。
国内的碳化硅企业更需要静下心来，修炼内功，提升产品的技术竞争力。在这个过程中，衬底企业的产品必然需要下游企业，例如外延厂和晶圆厂的验证机会，才能不断地去提升良率；同理，在国内新兴的外延企业需要晶圆企业的测试机会，晶圆企业需要模块封装企业的验证机会，而封装企业则需要整车厂的上车搭载机会。只有上下游企业互相联动，通力合作，才能促进产品不断更新迭代，并和国际大厂同台竞技。
在这一方面，基本半导体非常欢迎国内的衬底、外延企业，以及整车厂、电控厂和我们一起进行测试验证，加深产业链企业之间的合作。
Q：2022年行业新进入者众多，产能扩充幅度很大，但实际有效产能却不足，当前汽车用碳化硅芯片的技术要求和难点是什么？国产芯片厂商与海外大厂的差距在哪里？
A：当前汽车客户缺的是电机控制器用碳化硅芯片，因为这个应用对于碳化硅芯片的各方面要求都非常高，体现在以下几个方面：
第一， 芯片面积要求非常小。因为模块的总面积固定，能够封装的芯片面积和数量有限，越小的面积越适合于封装更多的芯片。
第二， 对单芯片的内阻和输出电流能力要求很高。只有更低的内阻和更高的电流输出能力才能使模块的性能得以提升。以5mm*5mm的芯片为例，国际头部大厂当下的内阻已普遍低于15毫欧，罗姆公司的第四代碳化硅产品甚至做到11毫欧。国内的芯片在同面积情况下的芯片内阻与国际大厂还具有一定的差距，需要至少两代的迭代。
第三， 比导通电阻是碳化硅芯片最核心的一项指标。它表示为单位面积上的芯片内阻，反映在芯片上就是成本和性能的关系。只有越低的成本、越高的性能才能更具有竞争力。目前国际大厂的比导通电阻普遍在5以下，甚至有的能做到3以下，国内企业要迈过5这个门槛还需要付出更大的努力。
Q：2023年您认为碳化硅行业依然存在什么样的风险与挑战？
A：主要的风险有两点：第一点是碳化硅二极管产能过剩的风险。因为碳化硅二极管的应用市场规模不如碳化硅MOSFET那么大，市场应用也已处于成熟期，随着应用端的技术进步，现在已经由二极管往MOSFET转换，导致市场需求在逐步下降。同时碳化硅二极管的进入门槛较低，国内的碳化硅企业的产能也在不断扩大，未来可能会有产能严重冗余的风险，将带来价格方面的红海拼杀。目前基本半导体已经提前布局，在做风险规避计划，市场重心也在从二极管往MOSFET逐渐转移。
第二点是碳化硅MOSFET的供应严重不足。因为2023年汽车市场全面爆发，对于碳化硅MOSFET的供应压力非常大。一片6寸的碳化硅MOSFET晶圆预计可提供6台车的碳化硅功率模块所需芯片，一条月产1万片6吋晶圆的产线，也仅仅只能满足60万台车的模块所需。对碳化硅MOSFET来说，市场供应压力会越来越大。
同时，客户对于电压、功率等的应用需求也在节节攀升，从原来的150-180千瓦提升到了300-400千瓦，对碳化硅MOSFET芯片的单芯片电流输出能力，以及整个模块的电流输出能力都提出了更高的要求。这对以基本半导体为代表的碳化硅企业提出了更大的挑战，需要投入更多的研发资源，开发更多符合市场要求的产品。这是一场关于技术、人才以及资本资源持久战争。
Q：给碳化硅行业2023的新年寄语
A：在实现碳达峰、碳中和的伟大进程中，全球新能源市场呈现蓬勃发展的浪潮，对碳化硅的应用需求也水涨船高。如果说2022年是碳化硅大批量上车应用的“元年”，那么2023年则将是碳化硅在汽车市场全面铺开的关键一年。基本半导体很荣幸能够参与其中，我们期待与众多的产业链上下游合作伙伴一起，不断加强协同创新和产业链建设，以优秀的产品能力、制造能力和供应链能力，切实服务于“双碳”战略目标的实现，为中国第三代半导体产业发展贡献力量！
在此，基本半导体向广大客户、合作伙伴和业界同仁致以诚挚的新年问候，祝大家在新的一年身体健康，阖家幸福！
来源：碳化硅芯观察
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