A. 為應對全球晶元短缺 博世在德國開設新的晶元廠
晶元數量在短短幾年時間內就已經翻倍。專家預計駕駛員輔助系統、信息娛樂和動力系統電氣化在未來幾年內將迎來最強勁增長。博世憑借德累斯頓晶圓廠來應對日益增長的半導體需求。
B. 德國英凌飛為什麼願意繼續為華為提供晶元製造產品
華為消費者業務產品全面覆蓋手機、移動寬頻終端、終端雲等,憑借自身的全球化網路優勢、全球化運營能力,致力於將最新的科技帶給消費者,讓世界各地享受到技術進步的喜悅,以行踐言,實現夢想。
對於晶元製造商要求美國商務部解除禁令的說法,英特爾、賽靈思和高通都不予回應,華為主管公共事務的副總裁威廉森(Andrew Williamson)13日在墨西哥受訪時強調,華為沒有要求任何人代表華為進行游說,「他們(晶元製造商)是為了自己的需求才去游說,因為對許多人而言,華為是他們的主要客戶之一」,並稱晶元製造商知道削減華為出口,會帶來「災難性」的後果。
C. 走進「芯」時代
一隻蝴蝶扇動了幾下翅膀,引發了一場龍卷風;一張多米諾骨牌倒下,後面一連串的牌跟著倒下。
當傳統汽車巨頭大眾汽車,都因為晶元短缺面臨停產,自然引發業內外一陣喧嘩。
不過,中國汽車工業協會趕緊進行「滅火」,中汽協副秘書長兼行業發展部部長李邵華表示,晶元供應短缺問題是真實存在的,但並沒有部分媒體報道的那麼嚴重。多重因素的疊加影響,導致晶元供需矛盾在這一時間段集中顯現。
事實上,不光是汽車晶元,手機晶元等也處於緊張的供應狀態,而這一現象並不是突然出現的。只是本次由於大眾汽車停產的消息爆出,而將晶元供應窘境暴露出來。
智能汽車的爆發對創新型企業來說,機遇是顯而易見的。黑芝麻智能CMO楊宇欣對車雲表示,智能汽車產業鏈的巨大變革,讓創新型公司能夠從新技術角度切入市場,迅速縮短與傳統晶元供應商的市場差距,有機會實現彎道超車。
不過,楊宇欣也談到,該領域技術挑戰大,對系統成熟度要求越來越高。公司的優勢是車規級AI晶元的IP都是自主研發,加上團隊核心成員專注於汽車與晶元業務已有二十年的經驗,對汽車行業的理解和對晶元技術壁壘的構建都已經比較充分。
中金研報數據顯示,5G手機半導體價值是4G手機的2倍。而此前有外媒報道,預計從2019到2026年全球自動駕駛汽車市場價值增幅將近10倍,自動駕駛電動車半導體價值將是傳統燃油車的10倍。根據這個測算,未來汽車半導體的想像空間會比手機產業鏈更大。
車雲小結
汽車晶元的短缺已經影響到了汽車生產,這一現象的發生或許會給行業帶來顛覆性改變。
一方面,汽車晶元的價格上漲,相關製造商的營收規模會大幅提高,晶元市場的份額會向汽車領域傾斜。
另一方面,汽車智能化、聯網化的趨勢愈來愈明顯,車載晶元的需求越來越大,新興自主的汽車晶元企業迎來歷史機遇,憑借後發優勢打造汽車產業的「中國芯」。不過由於汽車晶元較高的技術壁壘,很多初創公司切入這個領域還是有難度的,尚需時間的考驗。
本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。
D. 海思晶元和旗艦晶元有什麼不同
1、性質不同
海思(華為旗下半導體公司)一般指深圳市海思半導體有限公司,成立於2004年10月,前身是創建於1991年的華為集成電路設計中心。
麒麟是華為公司於2019年9月6日在德國柏林和北京同時發布的一款新一代旗艦晶元。
2、經營范圍不同
海思的產品覆蓋無線網路、固定網路、數字媒體等領域的晶元及解決方案,成功應用在全球100多個國家和地區;在數字媒體領域,已推出SoC網路監控晶元及解決方案、可視電話晶元及解決方案、DVB晶元及解決方案和IPTV晶元及解決方案。
3、所獲成就不同
「2020華為年度旗艦新品發布盛典」召開。其中華為Mate40 Pro和華為Mate40 Pro+搭載了麒麟9000 5G SoC晶元。作為業界首款5nm 5G SoC晶元,麒麟9000系列晶元讓華為Mate40系列帶來了業界首款5G應用——暢連大文件閃傳,打破5G手機無應用的僵局。
E. 集成電路和晶元的主要供應商有哪些
1、中芯國際集成電路製造有限公司
2、上海華虹(集團)有限公司
3、華潤微電子(控股)有限公司
4、無錫海力士意法半導體有限公司、
5、和艦科技(蘇州)有限公司
6、首鋼日電電子有限公司
7、上海先進半導體製造有限公司
8、台積電(上海)有限公司
9、上海宏力半導體製造有限公司
10、吉林華微電子股份有限公司
2014年中國十大集成電路封裝公司排名
1、 智瑞達科技(蘇州)有限公司
2、 飛思卡爾半導體(中國)有限公司
3、 上海松下半導體有限公司
4、 深圳賽意法微電子有限公司
5、 英飛凌科技(無錫)有限公司
6、 威訊聯合半導體(北京)有限公司
7、 江蘇長電科技股份有限公司
8、 三星電子(蘇州)半導體有限公司
9、 瑞薩半導體(北京)有限公司
10、 星科金朋(上海)有限公司
2013年集成電路十大品牌排行榜
1、 緯創資通(中山)有限公司
2、 威訊聯合半導體(北京)有限公司
3、 沛頓科技(深圳)有限公司
4、 日月光封裝測試(上海)有限公司
5、 上海宏力半導體製造有限公司
6、 東莞技嘉電子有限公司
7、 上海松下半導體有限公司
8、 江蘇新潮科技集團有限公司
9、 深圳賽意法微電子有限公司
10、 惠州大亞灣光弘科技電子有限公司
CSIA發布2013年中國半導體十大集成電路設計企業
1)深圳海思半導體有限公司
2)展訊通訊有限公司
3)銳迪科微電子(上海)有限公司
4)中國華大集成電路設計集團有限公司
5)杭州士蘭微電子股份有限公司
6)格科微電子(上海)有限公司
7)聯芯科技有限公司
8)杭州國微科技有限公司
9)北京中星微電子有限公司
10)北京中電華大電子設計有限責任公司
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F. 世界上能造晶元的國家有哪些
第一,美國「矽谷」,目前全球規模最大,最具影響力的半導體產業中心依然是美國「矽谷」,整體來看,「矽谷」是晶元產業鏈最完整,競爭力最強,同時也是規模最大的晶元產業中心,生產的晶元約佔全美國的三分之一。
全球最大的晶元企業和微處理器製造商-英特爾公司,就位於美國矽谷。在過去長達20多年的時間裡面,英特爾一直是全球最大的晶元企業,英特爾是一家IDM,也就是涵蓋設計,製造,封測等垂直一體化的晶元供應商。
而全球5大晶元設計企業,有4家總部位於「矽谷」,包括博通,高通,英偉達和AMD,當然這裡面還包括自研晶元的蘋果公司,FPGA巨頭賽靈思。由於擁有強大的晶元設計能力,矽谷實際上也是全球晶元代工產業最重要的市場源頭,在半導體設備領域,美國三大晶元設備供應商應用材料公司,科磊,泛林研發的總部也都在「矽谷」。
第二,得克薩斯州,如果說「矽谷」是美國晶元產業的研發和設計中心,那麼得克薩斯州就是美國晶元產業的製造中心。該州的晶圓工廠主要集中在達拉斯和奧斯丁,總共有15家晶圓工廠。達拉斯是TI(德州儀器)的總部所在地,而TI總共在德州擁有5家晶圓工廠。
而中國兩大晶元龍頭企業的台積電,中芯國際的創始人張忠謀,張汝京均出身於德州儀器。作為全球最大的模擬晶元供應商,TI的市場份額遠遠領先於其它廠商。此外,三星電子在該州擁有一座12吋晶圓工廠,Qorvo擁有3座晶圓工廠,恩智浦有3座工廠,英飛凌,高塔半導體,X-Fab各有一座工廠。
第三,韓國京畿道,整體來看,韓國是僅次於美國的全球第二大晶元產業生產國,三星電子,SK海力士在存儲晶元市場處於壟斷地位。而韓國晶元生產的大部分產能又都集中在京畿道。
從三星電子來看,目前在韓國的晶圓工廠有5座(其中12吋晶圓廠4座,8吋晶圓廠1座),分別位於華城,平澤等地,主要產品包括邏輯晶元代工,圖像感測器,存儲晶元等。京畿道的韓國晶元企業大都是IDM,覆蓋從設計,晶圓製造以及封裝測試環節。而從事專業代工的企業有東部高科等。
第四,中國台灣省,台灣地區是全球最大的晶圓代工基地,而主要晶圓工廠分布於北部的新竹,南部和中部的科技園區。在新竹科學園,這里是眾多晶元企業總部所在地。
包括代工企業台積電,聯電,世界先進半導體;晶元設計企業聯發科,聯詠,瑞昱;硅晶圓企業環球晶圓等。而在中部,南部的科技園區,同樣擁有眾多的晶圓工廠。目前代工龍頭台積電在台灣地區擁有12吋晶圓工廠4座,8吋晶圓工廠4座。
第五,日本九州島,日本晶元產業以IDM為主,尤其在功率半導體,圖像感測器,快閃記憶體等領域擁有優勢。日本晶元企業的研發部門大都位於東京等大城市,九州島以晶元生產為主,產值約占日本總產值的30%左右,其中比較大的工廠包括索尼的12吋晶圓工廠,瑞薩電子的8吋晶圓工廠,三菱電機的IGBT工廠等。
第六,德國德累斯頓,德累斯頓也被稱為德國的「矽谷」,這里聚集了美國晶元代工企業格羅方德,本土晶元巨頭英飛凌,博世等。英飛凌是功率半導體市場的領導者,博世在汽車電子,MEMS感測器領域擁有很強的實力,兩家本土企業都以IDM模式為主。格羅方德是全球三大晶圓代工企業之一,德累斯頓工廠也是格芯最早建立的晶圓工廠。
第七,新加坡,新加坡擁有完整的晶元產業體系,涵蓋晶元設計,製造及封測等環節,其中大部分是外資企業,包括有存儲晶元巨頭美光科技,晶圓代工企業格羅方德,台積電,聯電等。其中美光科技擁有三座NAND快閃記憶體工廠,包括部分研發業務,目前該工廠是美光在亞洲地區的主要研發和生產中心。
G. 求「中芯國際」的創業歷史
中芯國際總裁張汝京在全球晶元業享有盛譽,地位僅次於"台灣半導體之父"張忠謀。1997年,張汝京在台灣創辦了世大積體電路公司,成為僅次於台積電和聯電的第三大晶元代工、廠。遺憾的是,大股東中華開發竟於1999年底把世大賣給了台積電。對於張汝京來說,這是一個哭笑不得的結果,好在他的身價竟讓這一賣給抬得更高。
一年之後,張汝京出現在上海,創辦了中國大陸第一家晶圓代工廠——中芯國際集成電路製造公司。從建廠到投產,一切都是高速度。就在美國實行技術封殺的同時,中芯國際繞道荷蘭和瑞典,從這兩個市場采購大量半導體生產設備。目前,中芯國際已在上海擁有三家製造廠,去年1月正式實現量產,產品多達80餘種,設定的月產目標是8.5萬片,絕大部分產品的良品率達到90%以上,全球約65家公司擬委託中芯國際代工。去年底,中芯國際在北京建立新廠,總共籌資約為12.5億美元,在建設8英寸生產線的同時,12英寸生產線也在規劃之中。
中芯國際高速發展,完全得力於技術上的"拿來主義".首先,中芯國際與全球第三大晶元代工廠商新加坡特許半導體合作,成為國內第一家0.18微米晶元製造商。緊接著,中芯國際與美國德州儀器達成合作協議,擴大其半導體晶元的生產規模。作為全球最大手機晶元製造商之一,德州儀器首次與中國公司合作就選擇中芯國際,並授權使用0.13微米製造工藝,這給中芯國際帶來了天賜良機。
先進的設備有了,先進的工藝也有了,中芯國際開始向海外擴張。一方面,中芯國際100%全資子公司"日本中芯國際(SMIC Japan)"在日完成注冊,目的在於:一是掌握日本半導體工業行情與客戶需求;二是發展日本客戶;三是充實對於日本客戶的支持;四是從日本高效采購半導體製造設備、材料以及原料。
另一方面,中芯國際與歐洲IC設計廠Accent S.r.l宣布合作,向歐洲市場提供IC設計、光罩生產、晶圓製造以及測試等一整套服務。中芯國際由此奠定了在歐洲市場發展的基礎。
坐南北上,東進西出,中芯國際四面出擊,其勢咄咄逼人。今年1月,中芯國際與世界晶元巨頭爾必達、東芝、英飛凌達成技術轉讓及代工協議,3月,中芯國際又與德國億恆科技簽署一項擴大DRAM內存晶元生產合作的協議,億恆將向中芯國際轉讓其0.11微米溝槽式(trench)動態內存(DRAM)工藝和300毫米生產技術。
中芯國際在引進技術的同時,還獲得了大量訂單,一舉兩得,但是,在競爭日益激烈的晶元代工業,技術上完全依賴引進,並非長久之計,而且會在很大程度上受到限制,因為合作方一般不會允許中芯國際利用其轉讓技術為別的企業服務。張汝京意識技術引進所潛伏的危機,以極其優惠的條件,從台積電召回原世大公司的眾多舊部,加強了中芯國際的研發隊伍,目前已建立一支近300人的研發團隊,致力於自主技術的研發。
H. 最緊缺的晶元,功率半導體行業的情況:比亞迪、斯達半導、士蘭微
IGBT長文
功率半導體行業情況
預測2025年國內功率半導體500億市場,目前國產化滲透率很低。預測未來整個功率三大塊: 汽車 、光伏、工控 。還有一些白電、高壓電網、軌交。
(1)工控市場: 國內功率半導體2018年以前主要還是集中工控領域,國內規模100億;
(2)車載新能源車市場: 2025年預測電動車國內市場達到100-150億以上;2019-2020年新能源 汽車 銷量沒怎麼漲,但是2020年10月開始又開始增長 ,一輛車功率半導體價值量3000元,預測2021年國內200萬輛(60億市場空間),2025年國內目標達到500萬台(150億市場空間)。
(3)光伏逆變器市場: 從130GW漲到去年180GW。光伏逆變器也是迅速發展,1GW對應用功率半導體產業額4000萬元人民幣,所以, 光伏這塊2020年180GW也有70多億功率半導體產業額。國內光伏逆變器廠商佔到全球60%市場份額(固德威、陽光電源、錦浪、華為等)。
Q:功率半導體景氣情況
A:今年的IGBT功率半導體漲價來自於:(1)新能源車和光伏市場對IGBT的需求快速增長;(2)疫情影響,IGBT目前大部分仰賴進口,而且很多封測都在東南亞(馬來西亞等),目前處於停擺階段,加劇缺貨狀態。(3)現在英飛凌工控IGBT交期半年、 汽車 IGBT交期一年。 2022-2023年後疫情緩解了工廠復工,英飛凌交期可能會緩解;但是,對IGBT模組來說, 汽車 和光伏市場成長很快,缺貨可能會一直持續下去。 直到英飛凌12英寸,還有國內幾條12英寸(士蘭微、華虹、積塔、華潤微等)產線投出來才有可能緩解。
Q:新能源車IGBT市場和國內主要企業優劣勢?
A: 第一比亞迪, 國內最早開始做的;
(1) 2008年收購了寧波中瑋的IDM晶圓廠開始自己做,2010-2011年組織團隊開始開發車載IGBT;2012年導入自家比亞迪車,2015年自研的IGBT開始上量。
(2)2015年以前,比亞迪80%晶元都是外購英飛凌的,然後封裝用在自己的車上,比如唐、宋等;
(3)2015年之後自產的IGBT 2.5代晶元出來,80%晶元開始用自己,20%外購;
(4)2017-2018年IGBT 4.0代晶元出來以後,基本100%用自己的晶元。 他現在IGBT裝車量累計最多,累計100萬台用自己的晶元,2017年開始往外推廣自己的晶元和模塊, 但是,比亞迪IGBT 4.0隻能對標英飛凌IGBT 2.5為平面型+FS結構,比國內企業溝槽型的晶元性能還差一些 (對比斯達、宏微、士蘭微的4代都落後一代;導致飽和壓降差2V,溝槽型的薄和壓降差1.4V,所以平面結構的損耗大,最終影響輸出功率效率)。所以, 目前外部採用比亞迪IGBT量產的客戶只有深圳的藍海華騰,做商用物流車 ;乘用車其他廠商沒用一個是性能比較落後,另一個是比亞迪自研的模塊是定製化封裝,比目前標准化封裝A71、A72等模塊不一樣;
(5)2020年底比亞迪最新的IGBT 5.0推出來 ,能對標國內同行溝槽型的晶元(對標英飛凌4.0代IGBT,還有斯達、士蘭微的溝槽型產品),就看他今年推廣新產品能不能取得進展了。
第二斯達半導: (1)2008年開始做IGBT,原本也是外購晶元,自己做封裝;
(2)2015年英飛凌收購了IR(international rectifier),把IR原本晶元團隊解散了,斯達把這個團隊接手過來,在IR第7代晶元(對標英飛凌第4代)基礎上迭代開發;
(3)2016年開始推廣自己研發的晶元,客戶如匯川、英威騰進行推廣。這款是在別人基礎上開發的,走了捷徑,所以一次成功,迅速在國內主機廠進行推廣;
(4)2017年開始用在電控、整車廠;
(5)斯達現在廠內自研的晶元佔比70%,但是在車規上A00級、大巴、物流車這些應用比較多 。但是他的750V那款A級車模塊還沒有到車規級,壽命僅有4-5年(要求10年以上),失效率也沒有達標(年失效率50ppm的等級); A級車的整車廠對車載IGBT模塊導入更傾向於IDM,因為對晶元壽命、可靠性、失效率要求高,IDM在Fab廠端對工藝、參數自己把控。斯達的晶元是Fabless,沒法證明自己的晶元來料是車規級;(雖然最終模塊出廠是車規級,但是晶元來料不能保證)
Fabless做車規級的限制: 斯達給華虹下單,是晶圓出來以後,晶元還有經過多輪篩選,經過測試還有質量篩選,然後再拿去封裝,封裝完以後在拿去老化測試,動態負載測試等,最後才會出給整機客戶;但是,IDM模式在Fab廠那端就可以做到很多質量控制,把參數做到一致,就可以讓晶元達到車規等級,出來以後不需要經過很多輪的篩選;
第三中車電氣:(1) 2012年收購英國的丹尼克斯,開始進行IGBT開發。
(2)2015年成立Fab廠,一開始開發應用於軌交的IGBT高壓模塊6500V/7500V。2017年因為在驗證所以產能比較閑置,所以開始做車規級的IGBT模塊650V/750V/1200V的產品;
(3)2018年國產開始有機會導入大巴車、物流車、A00級別的模塊(當時國內主要是中車、比亞迪、斯達三家導入,中車的報價是裡面最低的;但是受限於中車原來不是做工控產品,所以對於車規IGBT的應用功放,還有加速功放理解不深;例如:IGBT要和FRD並聯使用,斯達和比亞迪是IGBT晶元和FRD晶元面積都是1:1使用,中車當時不太了解,卻是用1:0.5,在特殊工況下,二極體電流會很大,失效導致炸機,所以當時中車第一版的模塊推廣不是很順利。
2019-2021年中車進行晶元改版,以及和Tier-1客戶緊密合作,目前匯川、小鵬、理想都對中車進行了兩年的質量驗證,今年公司IGBT有機會上乘用車放量。 我們覺得中車目前的產品質量達到車規要求,比斯達、比亞迪都好;中車的Fab廠和封裝廠也達到車規等級,今年中車上量以後還要看他的失效率。如果今年數據OK的話,後面中車有機會占據更大份額。
第四士蘭微:(1) 2018年之前主要做白電產品;
(2)2018年以後成立工業和車載IGBT。四家裡面士蘭微是最晚開始做的;
(3)目前為止,士蘭微 車載IGBT有些樣品出來,而且有些A00級別客戶已經開始採用了,零跑、菱電採用了士蘭微模塊 。士蘭微要走的路線是中車、斯達的路徑,先從物流、大巴、A00級進入。 士蘭微雖然起步慢,但是優勢是在於IDM,自有6、8、12英寸產線產品迭代非常塊(迭代一版產品只要3個月,Fabless要6個月)。 工業領域方面,士蘭未來是斯達最大的競爭對手,車載這塊主要看他從A00級車切入A級車的情況。
Q:國內幾家廠商車規晶元參數差異?
A:比亞迪IGBT的4.0平面型飽和壓降在2V以上,但是斯達、士蘭微、中車的溝槽型工藝能做到1.4V-1.6V,平面損耗大,最終影響輸出功率差;
如果以A級車750V模塊為例,士蘭微是目前國內做最好的,能對標英飛凌輸出160KW-180KW, 然後是中車,也能做到160KW但是到不了180KW,斯達半導產品出來比較早做到140-150kW的功率,比亞迪用平面型工藝最高智能做到140kW,所以最後會體現在輸出功率;
比亞迪晶元工藝落後的原因:收購寧波中瑋的廠是台積電的二手廠,這條線只能做6英寸平面型工藝,做不了溝槽的工藝;所以比亞迪新一代的5.0溝槽工藝的晶元是在華虹代工的 (包括6.0對標英飛凌7代的晶元估計也是找帶動)。
Q:國內幾家廠商封裝工藝的差異?
A:車規封裝有四代產品:
(1)第一代是單面間接水冷: 模塊採用銅底板,模塊下面塗一層導熱硅脂,打在散熱器底板上,散熱器下面再通水流,因此模塊不直接跟水接觸。這種模塊主要用在經濟型方案,如A00、物流車等;這個封裝模塊國內廠商比亞迪、斯達、宏微等都可以量產,從工業級封裝轉過來沒什麼技術難度。
(2)第二代是單面直接水冷: 會在底板上長散熱齒(Pin Fin結構),在散熱器上開一個槽,把模塊插進去,下面直接通水,跟水直接接觸,周圍封住,散熱效率和功率密度會比上一代提升30%以上;這種模塊主要用在A00和A級車以上,乘用車主要用這種方案。國內也是大家都可以量產,細微區別在於斯達、中車用的銅底板,比亞迪用的鋁硅鈦底板,比亞迪這個底板更可靠,但是散熱沒有銅好。他是講究可靠性,犧牲了一些性能。
(3)第三代是雙面散熱: 模塊從灌膠工藝轉為塑封工藝,兩面都是間接水冷,散熱跟抽屜一樣把模塊插進去;這種模塊最早是日系Denso做得(給豐田普銳斯),國內華為塞力斯做的車,也是採用這個雙面水冷散熱的方案。國外安森美、英飛凌、電樁都是這個方案,國內是比亞迪(2016年開始做)和斯達在做,但是對工藝要求比較高(散熱器模塊封裝工藝比較復雜,晶元需要特殊要求,要求晶元兩面都能焊,所以晶元上表面還需要電鍍),國內比亞迪、斯達距離量產還有一段距離(一年左右);
(4)第四代是雙面直接水冷: 兩面銅底加上長pinfin雙面散熱,目前全球只有日本的日立可以量產,給奧迪etron、雷克薩斯等高端車型在供應,國內這塊沒有量產,還處於技術開發階段。
Q:國內企業現在還有外采英飛凌的晶元嗎,國內這四家距離英飛凌的代差
A:目前斯達、宏微、比亞迪還是有部分產品外采英飛凌的晶元;斯達外採的晶元主要是做一些工業級別IGBT產品,例如:在電梯、起重機、工業冶金行業,客戶會指定要求模塊可以國產,但是裡面晶元必須要進口(例如:匯川的客戶蒂森克虜伯,德國電梯公司);還有一些特殊工業冶煉,這些晶元頻率很高,國內還做不到,就需要外采晶元;
車載外采英飛凌再自己做封裝的話,價格拼不過英飛凌;(英飛凌第七代晶元不賣給國內器件廠,只賣四代);國內來講, 斯達、士蘭微、中車等,不管他們自己宣傳第幾代,實際上都是對標英飛凌第四代 (溝槽+FS的結構),目前英飛凌最新做到第七代,英飛凌第五代(大功率版第四代)、第六代(高頻版第四代)第五和第六代是擠牙膏基於第四代的升級迭代,沒有質量飛躍;第七代相對第四代是線徑減少(5微米縮小到3微米,減小20%面積),晶元減薄(從120微米減少到80微米,導通壓降會更好),性能更好(1200V產品的導通壓降從1.7V降到1.4V)。而且,英飛凌第七代IGBT是在12寸上做,單顆面積減小,成本可能是第四代的一半。但是,英飛凌在國內銷售策略,第七代售價跟第四代差不多,保持大客戶年降5%(但是第七代性能比第四代有優勢);國內士蘭微、中車、斯達能夠量產的都是英飛凌四代、比亞迪4.0對標英飛凌2.5代,5.0對標英飛凌4代;
2018年底,英飛凌推出7代以後因為性能很好,國內士蘭微、斯達、宏微當時就朝著第七代產品開發,目前士蘭微、斯達有第七代樣品出來了,但是離量產有些距離。第七代IGBT的關鍵設備是離子注入機等,這個設備受到進口限制,目前就國內的華虹、士蘭微和積塔半導體有。 士蘭微除了英飛凌第七代,還走另一條路子,Follow日本的富士,走RC IGBT(把IGBT和二極體集成到一顆IC用在車上),還沒有量產。
Q:斯達IGBT跟華虹的關系和進展如何?
A:斯達跟華虹一直都是又吵又合作。2018年英飛凌缺貨的時候,對斯達來講是個非常好的國產替代機會,斯達採取策略切斷小客戶專供大客戶,在匯川起量(緊急物料快速到貨),在匯川那邊去年做到2個億,今年可能做到3個億;缺貨漲價對國產化是很好的機會,但是,華虹當時對斯達做了個不好的事情,當年漲了三次價格,一片wafer從2800漲到3500,所以,2019年斯達後面找海內外的代工廠,包括中芯紹興、日本的Fab等。所以斯達和華虹都是相愛相殺的狀態。
斯達自己規劃IDM做的產品,是1700V高壓IGBT和SiC的晶元,這塊業務在華虹是沒有量產的新產品,華虹那邊的業務量不會受到影響(12英寸針對斯達1200V以下IGBT)。 但是,從整個功率半導體模式來說,大家都想往IDM轉,第一個是實現成本控制提高毛利率,擴大份額。第二個是產品工藝能力,斯達往A級車推廣不利,主要就是因為受限於Fabless模式,追求質量和可靠性,未來還是要走IDM模式。
Q:士蘭微、斯達半導體的12寸IGBT的下游應用有區別嗎?
A: 目前國內12英寸主要是讓廠家成本降低,但是做得產品其實一樣。 12寸晶圓工藝更難控制,晶圓翹曲更大,更容易裂片,尤其是減薄以後的離子注入,工藝更難控制。 士蘭微、斯達在12寸做IGBT,主要還是對標英飛凌第四代產品,厚度120微米。如果做到對標英飛凌的第七代,要減薄到80微米,更容易翹曲和裂開。 士蘭微、斯達12寸IGBT產品主要用在工業場景,英飛凌12英寸在2016、2017年出來,首先切入工業產線,後面再慢慢切入車規,因為車規變更產線所有車規等級需要重新認證。
Q:電動車裡面IGBT的價值量?
A:電控是電動車裡面IGBT價值量最大頭;
(1)物流車: 用第一代封裝技術,一般使用1200V 450A模塊,屬於半橋模塊,單個模塊價格300元(中車報價280),一輛車電控系統要用三個,單車價值量1000元;
(2)大巴車: 目前用物流車一樣的封裝方案(第一代);但是不同等級大巴功率也不一樣,8米大巴用1200V 600A;大巴一般是四驅,前後各有一個電控,一個電控用3個模塊,總共要用6個模塊,單個價格450-500,單車價值量3000元左右;10米大巴功率等級更高用1200V 800A,一個模塊600塊,也用6個,單車價值量3600元左右。
(3)A00級(小車): 用80KW以下,使用第二代封裝(HP1模塊),模塊英飛凌900左右(斯達報價600)。
(4)A級車以上: 15萬左右車型用單電控方案,用第二代直接水冷的HP Drive模塊,英飛凌報價從2000-1300元(斯達1000元);20-30萬一般是四驅,前後各有一個電機,進口2600(國產2000);高級車型:蔚來ES8(硅基電控單個160-180KW,後驅需要240KW),前驅一個,後驅並聯用兩個模塊;所以共需要三個,合計3000-3900元。
(5)車上OBC: 6.6kW慢充用IGBT單管,20多顆分立器件,總體成本300元以下;
(6)車載空調: 4kW左右用IPM第一類封裝,價值量100元以內;
(7)電子助力轉向, 功率在15-20kW,主要用的75A模塊,價值量200元以內;
(8)充電樁 :慢充20kW以內用半橋工業IGBT,200元以內。未來的話要做到超級快充100KW以上,越大功率去做會採用SiC方案,成本成倍增加,可能到1000元以上;
Q:國內SiC主要企業優劣勢?
A:國內SiC產業鏈不完整。做晶圓這塊國內能夠量產的是碳化硅二極體, SiC二極體已經量產的是三安光電、瑞能、泰科天潤。 士蘭和華潤目前的進度還沒有量產(還在建設產線);
SiC MOS的IDM模式要等更久,相對更快的反而是Fabless企業, 瞻芯、瀚薪等fabless,找台灣的漢磊代工,開始有些碳化硅MOS在OBC和電源上面量產了, 主要因為國內Fab廠商不成熟(柵氧化層、晶元減薄還不成熟),相對海外廠商工藝更好,國內落後三年以上。海外的羅姆已經在做溝槽型SiC MOS的第三代了,ST的SiC都在特斯拉車上量產了;
SiC應用來講,整個全球市場6-7億美金,成本太高所以應用行業主要分兩個:
第一個、是高頻高效的場景,如光伏、高端通信電源, 採用SiC二極體而不是SiC MOSFET,可以降低成本; 把跟IGBT並聯的硅基二極體換成SiC二極體,可以提升效率兼顧成本;
第二塊、就是車載, (1)OBC強調充電效率(超過12KW、22KW)的高端車型,已經開始批量採用SiC MOSFET,因為碳化硅充電效率比較高,充電快又剩電;(2)車載主驅逆變的話主要用在高端車型,保時捷Taycan、蔚來ET7,效率比較高可以提升續航,功率密度比較高;20-30萬中段車型主要是 Tesla model 3 和比亞迪漢在用SiC MOS模塊,因為特斯拉、比亞迪是垂直一體化的整車廠(做電控、做電池、又做整車),所以可以清楚知道效能提升的幅度;
相對來說,其他車企是分工的,模塊廠也講不清楚用了SiC的收益具體有多少(如節省電池成本),而且IGBT模塊的價格也在降低成本。 雖然SiC可以提高續航,但是SiC節省溫高的優點還沒發揮,節省溫高可以把散熱系統做小,優勢才會提升。 目前特斯拉SiC模塊成本在5000元,是國產硅基IGBT的1300-1500元5-8倍區間,所以國產車企還在觀望;但是,預計到2023年SiC成本有希望縮減到硅基IGBT的3倍差距,整車廠看到更多收益以後才會推動去用SiC。
Q:比亞迪的SiC采購誰的
A:比亞迪采購Cree模塊; 英飛凌主要是推動IGBT7,沒有積極推SiC;因為推SiC會革自己硅基產品的命。目前積極推廣碳化硅的是羅姆、科瑞(全球襯底佔比80%-90%);
Q:工控、光伏領域裡面,國產IGBT廠商的進展
A:以匯川為例,會要求至少兩家供應商,工控裡面一個用斯達,另一個宏微(匯川是宏微股東);目前上量比較多的就是斯達; (1)斯達 的IGBT去年2個億,今年採用規模可能達3億以上(整個IGBT采購額約15億); (2)宏微 的IGBT晶元和封裝在廠內出現過重大事故,質量問題比較大,導致量上不去,去年3000-4000萬;伺服方面去年缺貨,小功率IPM引入了士蘭微, (3)士蘭微隨著小批量上量,後面工控模塊也有機會對士蘭微進行質量驗證;
Q:匯川使用士蘭微的情況怎麼樣?
A: 目前還是可以的,去年口罩機上量,用了士蘭微的IPM模塊,以前用ST的IPM模塊。目前,士蘭微的失效率保持3/1000以內,後面考慮對士蘭微模塊產品上量(因為我們模塊采購額一直在提升,只有兩個國產企業供應不來)。 匯川內部有零部件的國產化率目標,工業產品設定2022年達到60%的國產化率,英威騰定的2022年80%,所以國產功率企業還是有很大空間去做。
Q:匯川給士蘭微的體量
A:如果對標國產化率目標, 今年采購15億,60%國產化率就是9個億的產品國產化,2-3家份額分一下。(可能斯達4個億;宏微、士蘭微各自2-3個億;) 具體看他們做得水平
Q:SiC二極體在光伏採用情況?
A:光伏裡面也有IGBT模塊,IGBT會並聯二極體,現在是用SiC二極體替代IGBT裡面的硅基FRD,SiC可以大幅減少開關損耗,提升光伏逆變器的效率。所以換成SiC二極體可以少量成本增加,換取大量效益; 國產SiC二極體主要用在通信站點、大型UPS裡面;目前在光伏裡面的IGBT模塊還是海外壟斷,所以裡面的SiC二極體還是海外為主, 未來如果斯達、宏微開發碳化硅模塊,也會考慮國產化的。
Q:華潤微、新潔能、揚傑、捷捷這些的IGBT實力?
A:這裡面比較領先的是華潤微;(1)華潤微在2018年左右開始做IGBT,今年有1、2個億左右收入主要是單管產品,應該還沒有模塊;(2)新潔能是純Fabless,沒有自己的Fab和模塊工廠,要做到工業和車規比較難(匯川不會考慮導入),可能就是做消費級或是白電這種應用。(3)捷捷、揚傑有些SiC二極體樣品,實際沒多少銷售額,IGBT產品市場上還看不太到,主要用在相對低端的工控,像焊機,高端工業類應用看不到;比亞迪其實也是,工業也主要在焊機、電磁爐,往高端工業走還是需要個積累過程。
Q:比亞迪半導體其他產品的實力?
A:之前是晶元代數有差距,所以一直上不了量,毛利率也比較低,比如工業領域外銷就5000萬(比不過國內任何IGBT企業),用在變焊機等。所以關鍵是, 看比亞迪今年能不能把溝槽型的晶元推廣到變頻器廠等高端工業領域以及車載的外部客戶突破 。如果今年外銷還是只有4-5000萬的話,那麼說明他的晶元還是沒有升級。
Q:吉利的人說士蘭微的產品迭代很快,是國內最接近英飛凌的,怎麼評價?
A:這個確實是這樣,自己有fab廠三個月就能迭代一個版本,沒有fab廠要六個月。 士蘭微750V晶元能對標英飛凌,做到160-180kW的功率。他的飽和壓降確實是國內最低的,目前他最大的劣勢在於做車規比較晚,基本是零數據,需要這兩年車載市場爆發背景下,在A00級別(零跑採用了,但是屬於小批量,功率80KW以內,壽命要求也低一些;)和物流車上面發貨來取得質量數據, 國內的車廠後面可能用他的產品 。(借鑒中車走過的路,除了性能還要有質量的積累) 。
Q:士蘭微IPM起量的情況?
A: 國內市場主要針對白電的變頻模塊,國內一年6-7億只;單價按照12-13元/個去算,國內70-80億規模, 這塊價格和毛利率比較低一些,國內主要是士蘭微和吉林華微在做,斯達也開始設計但是量不大一年才幾千萬,所以, 士蘭微是目前最大的,目前導入了格力、美的,量很大,今年有可能做到8個億以上,是國產化的過程,把安森美替代掉 (一旦導入了就有很大機會可以上量);但是,這塊IPM毛利率不會太高。要提毛利率的話還是要做工業和車規級(斯達毛利率40%以上就是因為只做工控和 汽車 等級,風電,碳化硅這些都是毛利率50%以上的)
Q:士蘭微12英寸的情況?
A:去年底開始量產,士蘭微12英寸前期跑MOS產品,公司去年工業1200V的IGBT做了一個億,今年能做2-3億;目前MOS能做到收入10億。
I. 晶元製造的核心材料,被美法德日四國壟斷,國產替代計劃全面加速
2018 年全球集成電路用電子氣體的市場規模達到 45.12 億美元,同比增長 16%,中國集成電路用電子特氣的市場規模約 4.89 億美元。半導體用電子特氣行業增速高,龐大的市場規模,讓電子特氣的國產替代計劃全面加速!
什麼是電子特氣呢?電子氣體是指用於半導體及相關電子產品生產的特種氣體。
通常半導體生產行業,將氣體劃分成常用氣體和特殊氣體兩類。其中,常用氣體指集中供給而且使用非常 多的氣體,比如 N2、H2、O2、Ar、He 等。特種氣體指半導體生產環節中,比如延伸、離子注進、摻和、洗滌、遮掩膜形成過程中使用到一些化學氣體,也就是我們現在所說的電子特氣,比如高純度的 SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等,
電子特氣按其本身化學成分可分為:硅系、砷系、磷系、硼系、金屬氫化物、鹵化物和金屬烴化物七類。按在集成電路中不同應用途徑可分為摻雜用氣體、外延用氣體、離子注入氣、發光二極體用氣、刻蝕用氣體、化學氣相沉積氣和平衡氣。在半導體工業中應用的有110餘種單元特種氣體,其中常用的有超過30種。
除了半導體產業,電子特氣廣泛應用於太陽能電池、移動通訊、 汽車 導航及車載音像系統、航空航天、軍事工業等諸多領域,所以也被稱為電子工業的「血液」。
可以說,如果想要發展半導體產業,電子特氣不可或缺。電子特氣貫穿半導體各步工藝製程,尤其在半導體薄膜沉積環節發揮不可取代的作用,是形成薄膜的主要原材料之一。又決定了集成電路的性能、集成度、成品率,特氣若不合格輕則導致產品嚴重缺陷,重則導致整條生產線被污染乃至全面癱瘓。
在半導體領域,電子特氣在半導體製造的材料成本中佔比高達 13%,是僅次於矽片的第二大材料。之所以成本如此高,是因為電子特氣的技術難度不低。
電子特氣對純度的要求很高,因為純度如果沒有達到要求的話,電子特氣中水汽、氧等雜質組就容易使半導體表面生成氧化膜,影響電子器件的使用壽命,而電子特氣中含有的顆粒雜質會造成半導體短路及線路損壞。可以說純度的提高,對電子器件生產的良率和性能起到了至關重要的作用。
伴隨半導體工業的不斷發展,晶元製程不斷提高,如今已經做到了5nm,快要逼近摩爾定律的極限,,相當於頭發絲直徑(約為0.1毫米)的二萬分之一。所以這也對半導體生產的電子特氣純度亦提出了更高的要求。
電子特氣純度提升的影響因素主要包括「氣體的分離和提純」、「氣體雜質檢測和監控」、「氣體的運輸和儲存」三個方面,以「氣體的運輸和儲存」為例,高純特氣在儲存和運輸過程中要求使用高質量的氣體包裝儲運容器、以及相應的氣體輸送管線、閥門和介面,確保避免二次污染,而且一些電子特氣還具有自燃性、腐蝕性、毒性等,所以運輸和存儲都要特別小心。
目前全球特氣市場包括美國空氣化工、普萊克斯、德國林德集團、法國液化空氣、日本大陽日酸株式會社等公司占據了全球電子特氣90%以上的市場份額。國內市場也被這幾大企業控制了85%的份額。
隨著中國對半導體產業的扶持加大,晶元國產化率的不斷提高,電子特氣也要跟上步伐,能夠做到自給自足。
以昊華 科技 為例,是國內唯一具有4N高純硒化氫產品研製及批量生產能力的企業。高純硒化氫產品填補了國內空白,指標達到國外先進水平。此外,它們企業的特種氣體產品還包括綠色四氧化二氮、高純硫化氫、二氧化碳-環氧乙烷混合氣(熏蒸劑)、標准混合氣體等。昊華 科技 與韓國大成合作建設的 2,000 噸/年三氟化氮項目,廣泛應用於蝕刻、清洗、 離子注入等半導體生產工藝。
目前,昊華 科技 部分產品已實現 進口替代。公司工業級六氟化硫國內市佔率約為 30%,電子級六氟 化硫市佔率約為 70%,三氟化氮市佔率約為 30%。
但目前的難題是,電子特氣種類太多,如果要全部做到高端化,難度比較高,目前也缺乏領軍型的企業。
2014年,國家集成電路產業投資基金成立,首期募集資金規模達1387億元。基金二期募資於2019年完成,募資2000億,也就是目前中國共募資3387億,對設備製造、晶元設計和材料領域加大投資。
中國也立下了宏偉目標,明確提出在2020年之前,90-32nm設備國產化率達到50%,2025年之前,20-14nm設備國產化率達到30%,而國產晶元自給率要在2020年達到40%,2025年達到70%。
國家目前也開始對電子特氣領域進行投資扶持,可以說隨著中國對半導體產業的不斷重視,國產全面替代計劃終會成功!
J. 英偉達將向中國推出晶元A800,可用於替代A100,這款晶元有何優勢
這款晶元的優勢就是價格便宜,可以繞開美國的管制政策,向中國大量生產。
A800的主要性能與A100完全一樣,只把高速互連匯流排的帶寬降低了一些,A800晶元會應用到自動駕駛,用於超級計算機、量子計算等的尖端晶元、技術、設備等。
這件事我的看法。
自動駕駛技術開發,是一項需要大量算力進行AI模型訓練、作為AI模型訓練的核心之一,英偉達的GPU產品一直以來都是自動駕駛玩家的主要選擇,高端GPU的供應限制給未來國內自動駕駛行業帶來了很大的不確定性未來,順利出現有可能成為抑制自動駕駛技術發展的關鍵因素,這也是美國這么做的原因。