A. 为应对全球芯片短缺 博世在德国开设新的芯片厂
芯片数量在短短几年时间内就已经翻倍。专家预计驾驶员辅助系统、信息娱乐和动力系统电气化在未来几年内将迎来最强劲增长。博世凭借德累斯顿晶圆厂来应对日益增长的半导体需求。
B. 德国英凌飞为什么愿意继续为华为提供芯片制造产品
华为消费者业务产品全面覆盖手机、移动宽带终端、终端云等,凭借自身的全球化网络优势、全球化运营能力,致力于将最新的科技带给消费者,让世界各地享受到技术进步的喜悦,以行践言,实现梦想。
对于芯片制造商要求美国商务部解除禁令的说法,英特尔、赛灵思和高通都不予回应,华为主管公共事务的副总裁威廉森(Andrew Williamson)13日在墨西哥受访时强调,华为没有要求任何人代表华为进行游说,“他们(芯片制造商)是为了自己的需求才去游说,因为对许多人而言,华为是他们的主要客户之一”,并称芯片制造商知道削减华为出口,会带来“灾难性”的后果。
C. 走进“芯”时代
一只蝴蝶扇动了几下翅膀,引发了一场龙卷风;一张多米诺骨牌倒下,后面一连串的牌跟着倒下。
当传统汽车巨头大众汽车,都因为芯片短缺面临停产,自然引发业内外一阵喧哗。
不过,中国汽车工业协会赶紧进行“灭火”,中汽协副秘书长兼行业发展部部长李邵华表示,芯片供应短缺问题是真实存在的,但并没有部分媒体报道的那么严重。多重因素的叠加影响,导致芯片供需矛盾在这一时间段集中显现。
事实上,不光是汽车芯片,手机芯片等也处于紧张的供应状态,而这一现象并不是突然出现的。只是本次由于大众汽车停产的消息爆出,而将芯片供应窘境暴露出来。
智能汽车的爆发对创新型企业来说,机遇是显而易见的。黑芝麻智能CMO杨宇欣对车云表示,智能汽车产业链的巨大变革,让创新型公司能够从新技术角度切入市场,迅速缩短与传统芯片供应商的市场差距,有机会实现弯道超车。
不过,杨宇欣也谈到,该领域技术挑战大,对系统成熟度要求越来越高。公司的优势是车规级AI芯片的IP都是自主研发,加上团队核心成员专注于汽车与芯片业务已有二十年的经验,对汽车行业的理解和对芯片技术壁垒的构建都已经比较充分。
中金研报数据显示,5G手机半导体价值是4G手机的2倍。而此前有外媒报道,预计从2019到2026年全球自动驾驶汽车市场价值增幅将近10倍,自动驾驶电动车半导体价值将是传统燃油车的10倍。根据这个测算,未来汽车半导体的想象空间会比手机产业链更大。
车云小结
汽车芯片的短缺已经影响到了汽车生产,这一现象的发生或许会给行业带来颠覆性改变。
一方面,汽车芯片的价格上涨,相关制造商的营收规模会大幅提高,芯片市场的份额会向汽车领域倾斜。
另一方面,汽车智能化、联网化的趋势愈来愈明显,车载芯片的需求越来越大,新兴自主的汽车芯片企业迎来历史机遇,凭借后发优势打造汽车产业的“中国芯”。不过由于汽车芯片较高的技术壁垒,很多初创公司切入这个领域还是有难度的,尚需时间的考验。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
D. 海思芯片和旗舰芯片有什么不同
1、性质不同
海思(华为旗下半导体公司)一般指深圳市海思半导体有限公司,成立于2004年10月,前身是创建于1991年的华为集成电路设计中心。
麒麟是华为公司于2019年9月6日在德国柏林和北京同时发布的一款新一代旗舰芯片。
2、经营范围不同
海思的产品覆盖无线网络、固定网络、数字媒体等领域的芯片及解决方案,成功应用在全球100多个国家和地区;在数字媒体领域,已推出SoC网络监控芯片及解决方案、可视电话芯片及解决方案、DVB芯片及解决方案和IPTV芯片及解决方案。
3、所获成就不同
“2020华为年度旗舰新品发布盛典”召开。其中华为Mate40 Pro和华为Mate40 Pro+搭载了麒麟9000 5G SoC芯片。作为业界首款5nm 5G SoC芯片,麒麟9000系列芯片让华为Mate40系列带来了业界首款5G应用——畅连大文件闪传,打破5G手机无应用的僵局。
E. 集成电路和芯片的主要供应商有哪些
1、中芯国际集成电路制造有限公司
2、上海华虹(集团)有限公司
3、华润微电子(控股)有限公司
4、无锡海力士意法半导体有限公司、
5、和舰科技(苏州)有限公司
6、首钢日电电子有限公司
7、上海先进半导体制造有限公司
8、台积电(上海)有限公司
9、上海宏力半导体制造有限公司
10、吉林华微电子股份有限公司
2014年中国十大集成电路封装公司排名
1、 智瑞达科技(苏州)有限公司
2、 飞思卡尔半导体(中国)有限公司
3、 上海松下半导体有限公司
4、 深圳赛意法微电子有限公司
5、 英飞凌科技(无锡)有限公司
6、 威讯联合半导体(北京)有限公司
7、 江苏长电科技股份有限公司
8、 三星电子(苏州)半导体有限公司
9、 瑞萨半导体(北京)有限公司
10、 星科金朋(上海)有限公司
2013年集成电路十大品牌排行榜
1、 纬创资通(中山)有限公司
2、 威讯联合半导体(北京)有限公司
3、 沛顿科技(深圳)有限公司
4、 日月光封装测试(上海)有限公司
5、 上海宏力半导体制造有限公司
6、 东莞技嘉电子有限公司
7、 上海松下半导体有限公司
8、 江苏新潮科技集团有限公司
9、 深圳赛意法微电子有限公司
10、 惠州大亚湾光弘科技电子有限公司
CSIA发布2013年中国半导体十大集成电路设计企业
1)深圳海思半导体有限公司
2)展讯通讯有限公司
3)锐迪科微电子(上海)有限公司
4)中国华大集成电路设计集团有限公司
5)杭州士兰微电子股份有限公司
6)格科微电子(上海)有限公司
7)联芯科技有限公司
8)杭州国微科技有限公司
9)北京中星微电子有限公司
10)北京中电华大电子设计有限责任公司
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F. 世界上能造芯片的国家有哪些
第一,美国“硅谷”,目前全球规模最大,最具影响力的半导体产业中心依然是美国“硅谷”,整体来看,“硅谷”是芯片产业链最完整,竞争力最强,同时也是规模最大的芯片产业中心,生产的芯片约占全美国的三分之一。
全球最大的芯片企业和微处理器制造商-英特尔公司,就位于美国硅谷。在过去长达20多年的时间里面,英特尔一直是全球最大的芯片企业,英特尔是一家IDM,也就是涵盖设计,制造,封测等垂直一体化的芯片供应商。
而全球5大芯片设计企业,有4家总部位于“硅谷”,包括博通,高通,英伟达和AMD,当然这里面还包括自研芯片的苹果公司,FPGA巨头赛灵思。由于拥有强大的芯片设计能力,硅谷实际上也是全球芯片代工产业最重要的市场源头,在半导体设备领域,美国三大芯片设备供应商应用材料公司,科磊,泛林研发的总部也都在“硅谷”。
第二,得克萨斯州,如果说“硅谷”是美国芯片产业的研发和设计中心,那么得克萨斯州就是美国芯片产业的制造中心。该州的晶圆工厂主要集中在达拉斯和奥斯丁,总共有15家晶圆工厂。达拉斯是TI(德州仪器)的总部所在地,而TI总共在德州拥有5家晶圆工厂。
而中国两大芯片龙头企业的台积电,中芯国际的创始人张忠谋,张汝京均出身于德州仪器。作为全球最大的模拟芯片供应商,TI的市场份额远远领先于其它厂商。此外,三星电子在该州拥有一座12吋晶圆工厂,Qorvo拥有3座晶圆工厂,恩智浦有3座工厂,英飞凌,高塔半导体,X-Fab各有一座工厂。
第三,韩国京畿道,整体来看,韩国是仅次于美国的全球第二大芯片产业生产国,三星电子,SK海力士在存储芯片市场处于垄断地位。而韩国芯片生产的大部分产能又都集中在京畿道。
从三星电子来看,目前在韩国的晶圆工厂有5座(其中12吋晶圆厂4座,8吋晶圆厂1座),分别位于华城,平泽等地,主要产品包括逻辑芯片代工,图像传感器,存储芯片等。京畿道的韩国芯片企业大都是IDM,覆盖从设计,晶圆制造以及封装测试环节。而从事专业代工的企业有东部高科等。
第四,中国台湾省,台湾地区是全球最大的晶圆代工基地,而主要晶圆工厂分布于北部的新竹,南部和中部的科技园区。在新竹科学园,这里是众多芯片企业总部所在地。
包括代工企业台积电,联电,世界先进半导体;芯片设计企业联发科,联咏,瑞昱;硅晶圆企业环球晶圆等。而在中部,南部的科技园区,同样拥有众多的晶圆工厂。目前代工龙头台积电在台湾地区拥有12吋晶圆工厂4座,8吋晶圆工厂4座。
第五,日本九州岛,日本芯片产业以IDM为主,尤其在功率半导体,图像传感器,闪存等领域拥有优势。日本芯片企业的研发部门大都位于东京等大城市,九州岛以芯片生产为主,产值约占日本总产值的30%左右,其中比较大的工厂包括索尼的12吋晶圆工厂,瑞萨电子的8吋晶圆工厂,三菱电机的IGBT工厂等。
第六,德国德累斯顿,德累斯顿也被称为德国的“硅谷”,这里聚集了美国芯片代工企业格罗方德,本土芯片巨头英飞凌,博世等。英飞凌是功率半导体市场的领导者,博世在汽车电子,MEMS传感器领域拥有很强的实力,两家本土企业都以IDM模式为主。格罗方德是全球三大晶圆代工企业之一,德累斯顿工厂也是格芯最早建立的晶圆工厂。
第七,新加坡,新加坡拥有完整的芯片产业体系,涵盖芯片设计,制造及封测等环节,其中大部分是外资企业,包括有存储芯片巨头美光科技,晶圆代工企业格罗方德,台积电,联电等。其中美光科技拥有三座NAND闪存工厂,包括部分研发业务,目前该工厂是美光在亚洲地区的主要研发和生产中心。
G. 求“中芯国际”的创业历史
中芯国际总裁张汝京在全球芯片业享有盛誉,地位仅次于"台湾半导体之父"张忠谋。1997年,张汝京在台湾创办了世大积体电路公司,成为仅次于台积电和联电的第三大芯片代工、厂。遗憾的是,大股东中华开发竟于1999年底把世大卖给了台积电。对于张汝京来说,这是一个哭笑不得的结果,好在他的身价竟让这一卖给抬得更高。
一年之后,张汝京出现在上海,创办了中国大陆第一家晶圆代工厂——中芯国际集成电路制造公司。从建厂到投产,一切都是高速度。就在美国实行技术封杀的同时,中芯国际绕道荷兰和瑞典,从这两个市场采购大量半导体生产设备。目前,中芯国际已在上海拥有三家制造厂,去年1月正式实现量产,产品多达80余种,设定的月产目标是8.5万片,绝大部分产品的良品率达到90%以上,全球约65家公司拟委托中芯国际代工。去年底,中芯国际在北京建立新厂,总共筹资约为12.5亿美元,在建设8英寸生产线的同时,12英寸生产线也在规划之中。
中芯国际高速发展,完全得力于技术上的"拿来主义".首先,中芯国际与全球第三大芯片代工厂商新加坡特许半导体合作,成为国内第一家0.18微米芯片制造商。紧接着,中芯国际与美国德州仪器达成合作协议,扩大其半导体芯片的生产规模。作为全球最大手机芯片制造商之一,德州仪器首次与中国公司合作就选择中芯国际,并授权使用0.13微米制造工艺,这给中芯国际带来了天赐良机。
先进的设备有了,先进的工艺也有了,中芯国际开始向海外扩张。一方面,中芯国际100%全资子公司"日本中芯国际(SMIC Japan)"在日完成注册,目的在于:一是掌握日本半导体工业行情与客户需求;二是发展日本客户;三是充实对于日本客户的支持;四是从日本高效采购半导体制造设备、材料以及原料。
另一方面,中芯国际与欧洲IC设计厂Accent S.r.l宣布合作,向欧洲市场提供IC设计、光罩生产、晶圆制造以及测试等一整套服务。中芯国际由此奠定了在欧洲市场发展的基础。
坐南北上,东进西出,中芯国际四面出击,其势咄咄逼人。今年1月,中芯国际与世界芯片巨头尔必达、东芝、英飞凌达成技术转让及代工协议,3月,中芯国际又与德国亿恒科技签署一项扩大DRAM内存芯片生产合作的协议,亿恒将向中芯国际转让其0.11微米沟槽式(trench)动态内存(DRAM)工艺和300毫米生产技术。
中芯国际在引进技术的同时,还获得了大量订单,一举两得,但是,在竞争日益激烈的芯片代工业,技术上完全依赖引进,并非长久之计,而且会在很大程度上受到限制,因为合作方一般不会允许中芯国际利用其转让技术为别的企业服务。张汝京意识技术引进所潜伏的危机,以极其优惠的条件,从台积电召回原世大公司的众多旧部,加强了中芯国际的研发队伍,目前已建立一支近300人的研发团队,致力于自主技术的研发。
H. 最紧缺的芯片,功率半导体行业的情况:比亚迪、斯达半导、士兰微
IGBT长文
功率半导体行业情况
预测2025年国内功率半导体500亿市场,目前国产化渗透率很低。预测未来整个功率三大块: 汽车 、光伏、工控 。还有一些白电、高压电网、轨交。
(1)工控市场: 国内功率半导体2018年以前主要还是集中工控领域,国内规模100亿;
(2)车载新能源车市场: 2025年预测电动车国内市场达到100-150亿以上;2019-2020年新能源 汽车 销量没怎么涨,但是2020年10月开始又开始增长 ,一辆车功率半导体价值量3000元,预测2021年国内200万辆(60亿市场空间),2025年国内目标达到500万台(150亿市场空间)。
(3)光伏逆变器市场: 从130GW涨到去年180GW。光伏逆变器也是迅速发展,1GW对应用功率半导体产业额4000万元人民币,所以, 光伏这块2020年180GW也有70多亿功率半导体产业额。国内光伏逆变器厂商占到全球60%市场份额(固德威、阳光电源、锦浪、华为等)。
Q:功率半导体景气情况
A:今年的IGBT功率半导体涨价来自于:(1)新能源车和光伏市场对IGBT的需求快速增长;(2)疫情影响,IGBT目前大部分仰赖进口,而且很多封测都在东南亚(马来西亚等),目前处于停摆阶段,加剧缺货状态。(3)现在英飞凌工控IGBT交期半年、 汽车 IGBT交期一年。 2022-2023年后疫情缓解了工厂复工,英飞凌交期可能会缓解;但是,对IGBT模组来说, 汽车 和光伏市场成长很快,缺货可能会一直持续下去。 直到英飞凌12英寸,还有国内几条12英寸(士兰微、华虹、积塔、华润微等)产线投出来才有可能缓解。
Q:新能源车IGBT市场和国内主要企业优劣势?
A: 第一比亚迪, 国内最早开始做的;
(1) 2008年收购了宁波中玮的IDM晶圆厂开始自己做,2010-2011年组织团队开始开发车载IGBT;2012年导入自家比亚迪车,2015年自研的IGBT开始上量。
(2)2015年以前,比亚迪80%芯片都是外购英飞凌的,然后封装用在自己的车上,比如唐、宋等;
(3)2015年之后自产的IGBT 2.5代芯片出来,80%芯片开始用自己,20%外购;
(4)2017-2018年IGBT 4.0代芯片出来以后,基本100%用自己的芯片。 他现在IGBT装车量累计最多,累计100万台用自己的芯片,2017年开始往外推广自己的芯片和模块, 但是,比亚迪IGBT 4.0只能对标英飞凌IGBT 2.5为平面型+FS结构,比国内企业沟槽型的芯片性能还差一些 (对比斯达、宏微、士兰微的4代都落后一代;导致饱和压降差2V,沟槽型的薄和压降差1.4V,所以平面结构的损耗大,最终影响输出功率效率)。所以, 目前外部采用比亚迪IGBT量产的客户只有深圳的蓝海华腾,做商用物流车 ;乘用车其他厂商没用一个是性能比较落后,另一个是比亚迪自研的模块是定制化封装,比目前标准化封装A71、A72等模块不一样;
(5)2020年底比亚迪最新的IGBT 5.0推出来 ,能对标国内同行沟槽型的芯片(对标英飞凌4.0代IGBT,还有斯达、士兰微的沟槽型产品),就看他今年推广新产品能不能取得进展了。
第二斯达半导: (1)2008年开始做IGBT,原本也是外购芯片,自己做封装;
(2)2015年英飞凌收购了IR(international rectifier),把IR原本芯片团队解散了,斯达把这个团队接手过来,在IR第7代芯片(对标英飞凌第4代)基础上迭代开发;
(3)2016年开始推广自己研发的芯片,客户如汇川、英威腾进行推广。这款是在别人基础上开发的,走了捷径,所以一次成功,迅速在国内主机厂进行推广;
(4)2017年开始用在电控、整车厂;
(5)斯达现在厂内自研的芯片占比70%,但是在车规上A00级、大巴、物流车这些应用比较多 。但是他的750V那款A级车模块还没有到车规级,寿命仅有4-5年(要求10年以上),失效率也没有达标(年失效率50ppm的等级); A级车的整车厂对车载IGBT模块导入更倾向于IDM,因为对芯片寿命、可靠性、失效率要求高,IDM在Fab厂端对工艺、参数自己把控。斯达的芯片是Fabless,没法证明自己的芯片来料是车规级;(虽然最终模块出厂是车规级,但是芯片来料不能保证)
Fabless做车规级的限制: 斯达给华虹下单,是晶圆出来以后,芯片还有经过多轮筛选,经过测试还有质量筛选,然后再拿去封装,封装完以后在拿去老化测试,动态负载测试等,最后才会出给整机客户;但是,IDM模式在Fab厂那端就可以做到很多质量控制,把参数做到一致,就可以让芯片达到车规等级,出来以后不需要经过很多轮的筛选;
第三中车电气:(1) 2012年收购英国的丹尼克斯,开始进行IGBT开发。
(2)2015年成立Fab厂,一开始开发应用于轨交的IGBT高压模块6500V/7500V。2017年因为在验证所以产能比较闲置,所以开始做车规级的IGBT模块650V/750V/1200V的产品;
(3)2018年国产开始有机会导入大巴车、物流车、A00级别的模块(当时国内主要是中车、比亚迪、斯达三家导入,中车的报价是里面最低的;但是受限于中车原来不是做工控产品,所以对于车规IGBT的应用功放,还有加速功放理解不深;例如:IGBT要和FRD并联使用,斯达和比亚迪是IGBT芯片和FRD芯片面积都是1:1使用,中车当时不太了解,却是用1:0.5,在特殊工况下,二极管电流会很大,失效导致炸机,所以当时中车第一版的模块推广不是很顺利。
2019-2021年中车进行芯片改版,以及和Tier-1客户紧密合作,目前汇川、小鹏、理想都对中车进行了两年的质量验证,今年公司IGBT有机会上乘用车放量。 我们觉得中车目前的产品质量达到车规要求,比斯达、比亚迪都好;中车的Fab厂和封装厂也达到车规等级,今年中车上量以后还要看他的失效率。如果今年数据OK的话,后面中车有机会占据更大份额。
第四士兰微:(1) 2018年之前主要做白电产品;
(2)2018年以后成立工业和车载IGBT。四家里面士兰微是最晚开始做的;
(3)目前为止,士兰微 车载IGBT有些样品出来,而且有些A00级别客户已经开始采用了,零跑、菱电采用了士兰微模块 。士兰微要走的路线是中车、斯达的路径,先从物流、大巴、A00级进入。 士兰微虽然起步慢,但是优势是在于IDM,自有6、8、12英寸产线产品迭代非常块(迭代一版产品只要3个月,Fabless要6个月)。 工业领域方面,士兰未来是斯达最大的竞争对手,车载这块主要看他从A00级车切入A级车的情况。
Q:国内几家厂商车规芯片参数差异?
A:比亚迪IGBT的4.0平面型饱和压降在2V以上,但是斯达、士兰微、中车的沟槽型工艺能做到1.4V-1.6V,平面损耗大,最终影响输出功率差;
如果以A级车750V模块为例,士兰微是目前国内做最好的,能对标英飞凌输出160KW-180KW, 然后是中车,也能做到160KW但是到不了180KW,斯达半导产品出来比较早做到140-150kW的功率,比亚迪用平面型工艺最高智能做到140kW,所以最后会体现在输出功率;
比亚迪芯片工艺落后的原因:收购宁波中玮的厂是台积电的二手厂,这条线只能做6英寸平面型工艺,做不了沟槽的工艺;所以比亚迪新一代的5.0沟槽工艺的芯片是在华虹代工的 (包括6.0对标英飞凌7代的芯片估计也是找带动)。
Q:国内几家厂商封装工艺的差异?
A:车规封装有四代产品:
(1)第一代是单面间接水冷: 模块采用铜底板,模块下面涂一层导热硅脂,打在散热器底板上,散热器下面再通水流,因此模块不直接跟水接触。这种模块主要用在经济型方案,如A00、物流车等;这个封装模块国内厂商比亚迪、斯达、宏微等都可以量产,从工业级封装转过来没什么技术难度。
(2)第二代是单面直接水冷: 会在底板上长散热齿(Pin Fin结构),在散热器上开一个槽,把模块插进去,下面直接通水,跟水直接接触,周围封住,散热效率和功率密度会比上一代提升30%以上;这种模块主要用在A00和A级车以上,乘用车主要用这种方案。国内也是大家都可以量产,细微区别在于斯达、中车用的铜底板,比亚迪用的铝硅钛底板,比亚迪这个底板更可靠,但是散热没有铜好。他是讲究可靠性,牺牲了一些性能。
(3)第三代是双面散热: 模块从灌胶工艺转为塑封工艺,两面都是间接水冷,散热跟抽屉一样把模块插进去;这种模块最早是日系Denso做得(给丰田普锐斯),国内华为塞力斯做的车,也是采用这个双面水冷散热的方案。国外安森美、英飞凌、电桩都是这个方案,国内是比亚迪(2016年开始做)和斯达在做,但是对工艺要求比较高(散热器模块封装工艺比较复杂,芯片需要特殊要求,要求芯片两面都能焊,所以芯片上表面还需要电镀),国内比亚迪、斯达距离量产还有一段距离(一年左右);
(4)第四代是双面直接水冷: 两面铜底加上长pinfin双面散热,目前全球只有日本的日立可以量产,给奥迪etron、雷克萨斯等高端车型在供应,国内这块没有量产,还处于技术开发阶段。
Q:国内企业现在还有外采英飞凌的芯片吗,国内这四家距离英飞凌的代差
A:目前斯达、宏微、比亚迪还是有部分产品外采英飞凌的芯片;斯达外采的芯片主要是做一些工业级别IGBT产品,例如:在电梯、起重机、工业冶金行业,客户会指定要求模块可以国产,但是里面芯片必须要进口(例如:汇川的客户蒂森克虏伯,德国电梯公司);还有一些特殊工业冶炼,这些芯片频率很高,国内还做不到,就需要外采芯片;
车载外采英飞凌再自己做封装的话,价格拼不过英飞凌;(英飞凌第七代芯片不卖给国内器件厂,只卖四代);国内来讲, 斯达、士兰微、中车等,不管他们自己宣传第几代,实际上都是对标英飞凌第四代 (沟槽+FS的结构),目前英飞凌最新做到第七代,英飞凌第五代(大功率版第四代)、第六代(高频版第四代)第五和第六代是挤牙膏基于第四代的升级迭代,没有质量飞跃;第七代相对第四代是线径减少(5微米缩小到3微米,减小20%面积),芯片减薄(从120微米减少到80微米,导通压降会更好),性能更好(1200V产品的导通压降从1.7V降到1.4V)。而且,英飞凌第七代IGBT是在12寸上做,单颗面积减小,成本可能是第四代的一半。但是,英飞凌在国内销售策略,第七代售价跟第四代差不多,保持大客户年降5%(但是第七代性能比第四代有优势);国内士兰微、中车、斯达能够量产的都是英飞凌四代、比亚迪4.0对标英飞凌2.5代,5.0对标英飞凌4代;
2018年底,英飞凌推出7代以后因为性能很好,国内士兰微、斯达、宏微当时就朝着第七代产品开发,目前士兰微、斯达有第七代样品出来了,但是离量产有些距离。第七代IGBT的关键设备是离子注入机等,这个设备受到进口限制,目前就国内的华虹、士兰微和积塔半导体有。 士兰微除了英飞凌第七代,还走另一条路子,Follow日本的富士,走RC IGBT(把IGBT和二极管集成到一颗IC用在车上),还没有量产。
Q:斯达IGBT跟华虹的关系和进展如何?
A:斯达跟华虹一直都是又吵又合作。2018年英飞凌缺货的时候,对斯达来讲是个非常好的国产替代机会,斯达采取策略切断小客户专供大客户,在汇川起量(紧急物料快速到货),在汇川那边去年做到2个亿,今年可能做到3个亿;缺货涨价对国产化是很好的机会,但是,华虹当时对斯达做了个不好的事情,当年涨了三次价格,一片wafer从2800涨到3500,所以,2019年斯达后面找海内外的代工厂,包括中芯绍兴、日本的Fab等。所以斯达和华虹都是相爱相杀的状态。
斯达自己规划IDM做的产品,是1700V高压IGBT和SiC的芯片,这块业务在华虹是没有量产的新产品,华虹那边的业务量不会受到影响(12英寸针对斯达1200V以下IGBT)。 但是,从整个功率半导体模式来说,大家都想往IDM转,第一个是实现成本控制提高毛利率,扩大份额。第二个是产品工艺能力,斯达往A级车推广不利,主要就是因为受限于Fabless模式,追求质量和可靠性,未来还是要走IDM模式。
Q:士兰微、斯达半导体的12寸IGBT的下游应用有区别吗?
A: 目前国内12英寸主要是让厂家成本降低,但是做得产品其实一样。 12寸晶圆工艺更难控制,晶圆翘曲更大,更容易裂片,尤其是减薄以后的离子注入,工艺更难控制。 士兰微、斯达在12寸做IGBT,主要还是对标英飞凌第四代产品,厚度120微米。如果做到对标英飞凌的第七代,要减薄到80微米,更容易翘曲和裂开。 士兰微、斯达12寸IGBT产品主要用在工业场景,英飞凌12英寸在2016、2017年出来,首先切入工业产线,后面再慢慢切入车规,因为车规变更产线所有车规等级需要重新认证。
Q:电动车里面IGBT的价值量?
A:电控是电动车里面IGBT价值量最大头;
(1)物流车: 用第一代封装技术,一般使用1200V 450A模块,属于半桥模块,单个模块价格300元(中车报价280),一辆车电控系统要用三个,单车价值量1000元;
(2)大巴车: 目前用物流车一样的封装方案(第一代);但是不同等级大巴功率也不一样,8米大巴用1200V 600A;大巴一般是四驱,前后各有一个电控,一个电控用3个模块,总共要用6个模块,单个价格450-500,单车价值量3000元左右;10米大巴功率等级更高用1200V 800A,一个模块600块,也用6个,单车价值量3600元左右。
(3)A00级(小车): 用80KW以下,使用第二代封装(HP1模块),模块英飞凌900左右(斯达报价600)。
(4)A级车以上: 15万左右车型用单电控方案,用第二代直接水冷的HP Drive模块,英飞凌报价从2000-1300元(斯达1000元);20-30万一般是四驱,前后各有一个电机,进口2600(国产2000);高级车型:蔚来ES8(硅基电控单个160-180KW,后驱需要240KW),前驱一个,后驱并联用两个模块;所以共需要三个,合计3000-3900元。
(5)车上OBC: 6.6kW慢充用IGBT单管,20多颗分立器件,总体成本300元以下;
(6)车载空调: 4kW左右用IPM第一类封装,价值量100元以内;
(7)电子助力转向, 功率在15-20kW,主要用的75A模块,价值量200元以内;
(8)充电桩 :慢充20kW以内用半桥工业IGBT,200元以内。未来的话要做到超级快充100KW以上,越大功率去做会采用SiC方案,成本成倍增加,可能到1000元以上;
Q:国内SiC主要企业优劣势?
A:国内SiC产业链不完整。做晶圆这块国内能够量产的是碳化硅二极管, SiC二极管已经量产的是三安光电、瑞能、泰科天润。 士兰和华润目前的进度还没有量产(还在建设产线);
SiC MOS的IDM模式要等更久,相对更快的反而是Fabless企业, 瞻芯、瀚薪等fabless,找台湾的汉磊代工,开始有些碳化硅MOS在OBC和电源上面量产了, 主要因为国内Fab厂商不成熟(栅氧化层、芯片减薄还不成熟),相对海外厂商工艺更好,国内落后三年以上。海外的罗姆已经在做沟槽型SiC MOS的第三代了,ST的SiC都在特斯拉车上量产了;
SiC应用来讲,整个全球市场6-7亿美金,成本太高所以应用行业主要分两个:
第一个、是高频高效的场景,如光伏、高端通信电源, 采用SiC二极管而不是SiC MOSFET,可以降低成本; 把跟IGBT并联的硅基二极管换成SiC二极管,可以提升效率兼顾成本;
第二块、就是车载, (1)OBC强调充电效率(超过12KW、22KW)的高端车型,已经开始批量采用SiC MOSFET,因为碳化硅充电效率比较高,充电快又剩电;(2)车载主驱逆变的话主要用在高端车型,保时捷Taycan、蔚来ET7,效率比较高可以提升续航,功率密度比较高;20-30万中段车型主要是 Tesla model 3 和比亚迪汉在用SiC MOS模块,因为特斯拉、比亚迪是垂直一体化的整车厂(做电控、做电池、又做整车),所以可以清楚知道效能提升的幅度;
相对来说,其他车企是分工的,模块厂也讲不清楚用了SiC的收益具体有多少(如节省电池成本),而且IGBT模块的价格也在降低成本。 虽然SiC可以提高续航,但是SiC节省温高的优点还没发挥,节省温高可以把散热系统做小,优势才会提升。 目前特斯拉SiC模块成本在5000元,是国产硅基IGBT的1300-1500元5-8倍区间,所以国产车企还在观望;但是,预计到2023年SiC成本有希望缩减到硅基IGBT的3倍差距,整车厂看到更多收益以后才会推动去用SiC。
Q:比亚迪的SiC采购谁的
A:比亚迪采购Cree模块; 英飞凌主要是推动IGBT7,没有积极推SiC;因为推SiC会革自己硅基产品的命。目前积极推广碳化硅的是罗姆、科瑞(全球衬底占比80%-90%);
Q:工控、光伏领域里面,国产IGBT厂商的进展
A:以汇川为例,会要求至少两家供应商,工控里面一个用斯达,另一个宏微(汇川是宏微股东);目前上量比较多的就是斯达; (1)斯达 的IGBT去年2个亿,今年采用规模可能达3亿以上(整个IGBT采购额约15亿); (2)宏微 的IGBT芯片和封装在厂内出现过重大事故,质量问题比较大,导致量上不去,去年3000-4000万;伺服方面去年缺货,小功率IPM引入了士兰微, (3)士兰微随着小批量上量,后面工控模块也有机会对士兰微进行质量验证;
Q:汇川使用士兰微的情况怎么样?
A: 目前还是可以的,去年口罩机上量,用了士兰微的IPM模块,以前用ST的IPM模块。目前,士兰微的失效率保持3/1000以内,后面考虑对士兰微模块产品上量(因为我们模块采购额一直在提升,只有两个国产企业供应不来)。 汇川内部有零部件的国产化率目标,工业产品设定2022年达到60%的国产化率,英威腾定的2022年80%,所以国产功率企业还是有很大空间去做。
Q:汇川给士兰微的体量
A:如果对标国产化率目标, 今年采购15亿,60%国产化率就是9个亿的产品国产化,2-3家份额分一下。(可能斯达4个亿;宏微、士兰微各自2-3个亿;) 具体看他们做得水平
Q:SiC二极管在光伏采用情况?
A:光伏里面也有IGBT模块,IGBT会并联二极管,现在是用SiC二极管替代IGBT里面的硅基FRD,SiC可以大幅减少开关损耗,提升光伏逆变器的效率。所以换成SiC二极管可以少量成本增加,换取大量效益; 国产SiC二极管主要用在通信站点、大型UPS里面;目前在光伏里面的IGBT模块还是海外垄断,所以里面的SiC二极管还是海外为主, 未来如果斯达、宏微开发碳化硅模块,也会考虑国产化的。
Q:华润微、新洁能、扬杰、捷捷这些的IGBT实力?
A:这里面比较领先的是华润微;(1)华润微在2018年左右开始做IGBT,今年有1、2个亿左右收入主要是单管产品,应该还没有模块;(2)新洁能是纯Fabless,没有自己的Fab和模块工厂,要做到工业和车规比较难(汇川不会考虑导入),可能就是做消费级或是白电这种应用。(3)捷捷、扬杰有些SiC二极管样品,实际没多少销售额,IGBT产品市场上还看不太到,主要用在相对低端的工控,像焊机,高端工业类应用看不到;比亚迪其实也是,工业也主要在焊机、电磁炉,往高端工业走还是需要个积累过程。
Q:比亚迪半导体其他产品的实力?
A:之前是芯片代数有差距,所以一直上不了量,毛利率也比较低,比如工业领域外销就5000万(比不过国内任何IGBT企业),用在变焊机等。所以关键是, 看比亚迪今年能不能把沟槽型的芯片推广到变频器厂等高端工业领域以及车载的外部客户突破 。如果今年外销还是只有4-5000万的话,那么说明他的芯片还是没有升级。
Q:吉利的人说士兰微的产品迭代很快,是国内最接近英飞凌的,怎么评价?
A:这个确实是这样,自己有fab厂三个月就能迭代一个版本,没有fab厂要六个月。 士兰微750V芯片能对标英飞凌,做到160-180kW的功率。他的饱和压降确实是国内最低的,目前他最大的劣势在于做车规比较晚,基本是零数据,需要这两年车载市场爆发背景下,在A00级别(零跑采用了,但是属于小批量,功率80KW以内,寿命要求也低一些;)和物流车上面发货来取得质量数据, 国内的车厂后面可能用他的产品 。(借鉴中车走过的路,除了性能还要有质量的积累) 。
Q:士兰微IPM起量的情况?
A: 国内市场主要针对白电的变频模块,国内一年6-7亿只;单价按照12-13元/个去算,国内70-80亿规模, 这块价格和毛利率比较低一些,国内主要是士兰微和吉林华微在做,斯达也开始设计但是量不大一年才几千万,所以, 士兰微是目前最大的,目前导入了格力、美的,量很大,今年有可能做到8个亿以上,是国产化的过程,把安森美替代掉 (一旦导入了就有很大机会可以上量);但是,这块IPM毛利率不会太高。要提毛利率的话还是要做工业和车规级(斯达毛利率40%以上就是因为只做工控和 汽车 等级,风电,碳化硅这些都是毛利率50%以上的)
Q:士兰微12英寸的情况?
A:去年底开始量产,士兰微12英寸前期跑MOS产品,公司去年工业1200V的IGBT做了一个亿,今年能做2-3亿;目前MOS能做到收入10亿。
I. 芯片制造的核心材料,被美法德日四国垄断,国产替代计划全面加速
2018 年全球集成电路用电子气体的市场规模达到 45.12 亿美元,同比增长 16%,中国集成电路用电子特气的市场规模约 4.89 亿美元。半导体用电子特气行业增速高,庞大的市场规模,让电子特气的国产替代计划全面加速!
什么是电子特气呢?电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体。
通常半导体生产行业,将气体划分成常用气体和特殊气体两类。其中,常用气体指集中供给而且使用非常 多的气体,比如 N2、H2、O2、Ar、He 等。特种气体指半导体生产环节中,比如延伸、离子注进、掺和、洗涤、遮掩膜形成过程中使用到一些化学气体,也就是我们现在所说的电子特气,比如高纯度的 SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等,
电子特气按其本身化学成分可分为:硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。按在集成电路中不同应用途径可分为掺杂用气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气体、化学气相沉积气和平衡气。在半导体工业中应用的有110余种单元特种气体,其中常用的有超过30种。
除了半导体产业,电子特气广泛应用于太阳能电池、移动通讯、 汽车 导航及车载音像系统、航空航天、军事工业等诸多领域,所以也被称为电子工业的“血液”。
可以说,如果想要发展半导体产业,电子特气不可或缺。电子特气贯穿半导体各步工艺制程,尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用,是形成薄膜的主要原材料之一。又决定了集成电路的性能、集成度、成品率,特气若不合格轻则导致产品严重缺陷,重则导致整条生产线被污染乃至全面瘫痪。
在半导体领域,电子特气在半导体制造的材料成本中占比高达 13%,是仅次于硅片的第二大材料。之所以成本如此高,是因为电子特气的技术难度不低。
电子特气对纯度的要求很高,因为纯度如果没有达到要求的话,电子特气中水汽、氧等杂质组就容易使半导体表面生成氧化膜,影响电子器件的使用寿命,而电子特气中含有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏。可以说纯度的提高,对电子器件生产的良率和性能起到了至关重要的作用。
伴随半导体工业的不断发展,芯片制程不断提高,如今已经做到了5nm,快要逼近摩尔定律的极限,,相当于头发丝直径(约为0.1毫米)的二万分之一。所以这也对半导体生产的电子特气纯度亦提出了更高的要求。
电子特气纯度提升的影响因素主要包括“气体的分离和提纯”、“气体杂质检测和监控”、“气体的运输和储存”三个方面,以“气体的运输和储存”为例,高纯特气在储存和运输过程中要求使用高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口,确保避免二次污染,而且一些电子特气还具有自燃性、腐蚀性、毒性等,所以运输和存储都要特别小心。
目前全球特气市场包括美国空气化工、普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社等公司占据了全球电子特气90%以上的市场份额。国内市场也被这几大企业控制了85%的份额。
随着中国对半导体产业的扶持加大,芯片国产化率的不断提高,电子特气也要跟上步伐,能够做到自给自足。
以昊华 科技 为例,是国内唯一具有4N高纯硒化氢产品研制及批量生产能力的企业。高纯硒化氢产品填补了国内空白,指标达到国外先进水平。此外,它们企业的特种气体产品还包括绿色四氧化二氮、高纯硫化氢、二氧化碳-环氧乙烷混合气(熏蒸剂)、标准混合气体等。昊华 科技 与韩国大成合作建设的 2,000 吨/年三氟化氮项目,广泛应用于蚀刻、清洗、 离子注入等半导体生产工艺。
目前,昊华 科技 部分产品已实现 进口替代。公司工业级六氟化硫国内市占率约为 30%,电子级六氟 化硫市占率约为 70%,三氟化氮市占率约为 30%。
但目前的难题是,电子特气种类太多,如果要全部做到高端化,难度比较高,目前也缺乏领军型的企业。
2014年,国家集成电路产业投资基金成立,首期募集资金规模达1387亿元。基金二期募资于2019年完成,募资2000亿,也就是目前中国共募资3387亿,对设备制造、芯片设计和材料领域加大投资。
中国也立下了宏伟目标,明确提出在2020年之前,90-32nm设备国产化率达到50%,2025年之前,20-14nm设备国产化率达到30%,而国产芯片自给率要在2020年达到40%,2025年达到70%。
国家目前也开始对电子特气领域进行投资扶持,可以说随着中国对半导体产业的不断重视,国产全面替代计划终会成功!
J. 英伟达将向中国推出芯片A800,可用于替代A100,这款芯片有何优势
这款芯片的优势就是价格便宜,可以绕开美国的管制政策,向中国大量生产。
A800的主要性能与A100完全一样,只把高速互连总线的带宽降低了一些,A800芯片会应用到自动驾驶,用于超级计算机、量子计算等的尖端芯片、技术、设备等。
这件事我的看法。
自动驾驶技术开发,是一项需要大量算力进行AI模型训练、作为AI模型训练的核心之一,英伟达的GPU产品一直以来都是自动驾驶玩家的主要选择,高端GPU的供应限制给未来国内自动驾驶行业带来了很大的不确定性未来,顺利出现有可能成为抑制自动驾驶技术发展的关键因素,这也是美国这么做的原因。