年產(chǎn)能24萬片!這家碳化硅IDM廠商實現(xiàn)批量出貨
發(fā)布日期:2024-02-19
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來源:芯八哥 作者:Joey
SiC 具有大禁帶寬度、高擊穿電場強度、高飽和漂移速度等優(yōu)良特性,目前已經(jīng)成為半導(dǎo)體領(lǐng)域最火熱、最具前景的材料之一。
最近,芯八哥“走進產(chǎn)業(yè)鏈”欄目記者采訪了國內(nèi)碳化硅IDM的新銳企業(yè)杰平方半導(dǎo)體副總經(jīng)理黃宏留,探討在碳化硅爆發(fā)式發(fā)展的大背景下,杰平方半導(dǎo)體實現(xiàn)快速增長的突破之道。
專注高壁壘市場,產(chǎn)品已經(jīng)在汽車、光伏等領(lǐng)域批量出貨
據(jù)了解,杰平方半導(dǎo)體成立于2021年,是一家聚焦車規(guī)芯片和第三代半導(dǎo)體的IDM廠商?;诤诵膱F隊逾三十年豐富的業(yè)界經(jīng)驗,杰平方已向市場推出了多個系列的高性能碳化硅(SiC)、模擬信號鏈等前沿產(chǎn)品,可廣泛應(yīng)用于光伏、儲能、新能源汽車等領(lǐng)域。
在新能源汽車領(lǐng)域,碳化硅主要用于主驅(qū)逆變器、車載充電系統(tǒng)(OBC)、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(車載DC/DC)和非車載充電樁等領(lǐng)域。根據(jù)Wolfspeed公司的預(yù)測,到2026年汽車中逆變器所占據(jù)的碳化硅價值量約為83%,是電動汽車中價值量最大的部分。其次為OBC,價值量占比約為15%;而DC-DC轉(zhuǎn)換器中SiC價值量占比在2%左右。此外,電動汽車充電樁也是SiC器件的一大應(yīng)用領(lǐng)域。
從上車情況來看,隨著近年來800V高壓平臺布局的加速,目前除特斯拉Model Y/Model 3外,行業(yè)內(nèi)包括比亞迪漢EV/唐EV、蔚來ES7/ET7/ET5、小鵬G9、理想L9、小米SU7、保時捷Tayan等車型也已經(jīng)在電驅(qū)中采用了碳化硅器件。在國內(nèi)外車企紛紛布局 800V 高壓平臺的趨勢下,碳化硅在汽車領(lǐng)域未來有望獲得更大規(guī)模的增長。
資料來源:杰平方半導(dǎo)體
杰平方副總經(jīng)理黃宏留表示:隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)變革的加速,全球新能源汽車迎來了快速發(fā)展,尤其在國內(nèi)市場上,目前比亞迪等廠商已經(jīng)成為全球新能源汽車行業(yè)的引領(lǐng)者。在主機廠碳化硅相關(guān)車型出貨量的不斷帶動下,800V碳化硅在主驅(qū)的整個滲透率也在不斷提高。根據(jù)我們的預(yù)測,到2029年國內(nèi)新能源汽車800V的滲透率可達到66%,相關(guān)銷售額將上升為70億美金,整個市場將會迎來巨大的發(fā)展機會。
基于對市場需求的深刻認知,杰平方針對主驅(qū)逆變器、OBC、DC/DC和充電樁等快速增長的細分市場目前都已經(jīng)研發(fā)了相關(guān)系列的產(chǎn)品。其中,在主驅(qū)逆變領(lǐng)域,公司研發(fā)了JPM120008、JPM120012等系列產(chǎn)品;在OBC及DC/DC領(lǐng)域,公司也推出了JPM120020B4、JPM120040B4、JPM120040B4、JPM120080B4、JPM1700650B3等系列產(chǎn)品;而在充電樁領(lǐng)域,公司的JPM120020B4、JPM120040B4、JPM1700650B3等系列產(chǎn)品可滿足下游客戶的多樣化需求。
資料來源:杰平方半導(dǎo)體
具體來看,JPM120008是杰平方推出的主要為新能源汽車電驅(qū)方面而開發(fā)的一款1200V/8 mΩ的主力產(chǎn)品,它擁有更簡單的設(shè)計,在技術(shù)參數(shù)上全面對標國際一流廠商水準,能夠讓主機廠在很大程度上降低整個系統(tǒng)的成本;而JPM120040是杰平方推出的一款N-溝道增強型SiC MOS產(chǎn)品,電壓為1200V,導(dǎo)通電阻為30mΩ,和業(yè)內(nèi)競品相比下降了30%。此外,該產(chǎn)品還具有高擊穿電壓、低導(dǎo)通電阻、高開關(guān)速度、容易驅(qū)動與并聯(lián)、高雪崩耐量等特點,可以為車載 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、車載充電器 (OBC)等領(lǐng)域降低冷卻要求及系統(tǒng)成本的同時,提高其系統(tǒng)效率與功率密度。
雖然公司是21年才成立,但發(fā)展至今,整個發(fā)展進程已經(jīng)超越絕大部分初創(chuàng)公司。在汽車方面,現(xiàn)在我們已經(jīng)在OBC領(lǐng)域批量出貨,合作廠商主要包括長安、一汽紅旗等。而汽車主驅(qū)產(chǎn)品由于技術(shù)壁壘較高,因此整個研發(fā)及周期會比較長,我們在這上面整個研發(fā)已經(jīng)差不多兩年,目前已在加速推進當(dāng)中,預(yù)計2024年二季度左右會ready,第三季度左右會發(fā)布,驗證完成后就會上車。當(dāng)然除了主機廠外,我們也和均勝電子等頂級的Tier1廠商合作,通過定制車規(guī)模擬芯片,探索全球供應(yīng)鏈之外的補充機制,以打造新的芯片可替代方案。
黃宏留說。
資料來源:杰平方半導(dǎo)體
而在光儲領(lǐng)域,碳化硅器件可以讓發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率從硅基的96%提升至SiC MOSFET的99%以上,能量損耗降低50%,設(shè)備循環(huán)壽命最大可提升50倍,這使得光儲逆變器擁有更大替換碳化硅的動力。
針對光儲微型逆變器、組串式逆變器等廣大的光儲新能源市場,杰平方目前也已經(jīng)推出了JPS120002E201、JPS120005E201、JPM120020B4、JPM120040B4、JPS120020B301、JPS120030B30、JPM1700650B3等多個系列的產(chǎn)品。
資料來源:杰平方半導(dǎo)體
以JPM120020B為例,該產(chǎn)品是杰平方自主研發(fā)的1200VSiC MOSFET功率器件,支持耐壓值1200V,導(dǎo)通阻抗20mΩ,耐高溫特性,穩(wěn)定工作溫度高達175℃;在工藝上,該產(chǎn)品采用先進的減薄工藝,具有優(yōu)異的低阻抗特性,能夠減小器件的能量損耗;此外,該產(chǎn)品還具有開關(guān)速度快,損耗低,易于并聯(lián)的特點,非常適合導(dǎo)通電流更大、阻抗更低的光伏逆變等應(yīng)用。
資料來源:杰平方半導(dǎo)體
黃宏留指出:目前,在微型逆變器業(yè)務(wù)領(lǐng)域,我們主要以碳化硅的二極管產(chǎn)品為主,通過用碳化硅二極管替代傳統(tǒng)硅二極管產(chǎn)品,讓輸出二極管的功率損耗下降50%以上,可以幫下游客戶最大程度較低生產(chǎn)成本;而組串式逆變器主要采用碳化硅二極管+碳化硅 MOS的組合方案,不僅能夠承載的功率更高,而且也能讓逆變器體積做的更小。從出貨來看,碳化硅二極管由于技術(shù)門檻相對比較低,現(xiàn)在我們在深圳以及江浙一帶主流的光儲客戶上已經(jīng)實現(xiàn)批量出貨,而組串式逆變器產(chǎn)品目前我們也已經(jīng)在快速導(dǎo)入之中,也是公司現(xiàn)在主要的一個出貨方向。
產(chǎn)能達24萬片/年!小米產(chǎn)投加持助力其加速發(fā)展
近年來,隨著碳化硅器件產(chǎn)能及良品率的不斷提升,其成本得到了顯著下降,這不僅進一步加速了碳化硅在各大行業(yè)商業(yè)化的進程,也讓碳化硅行業(yè)迎來了產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的甜蜜點。
市場規(guī)模方面,根據(jù)Yole的數(shù)據(jù),2022年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模為17.94億美元,預(yù)計未來6年將保持31%的年均復(fù)合增長率快速增長,到2028年其市場規(guī)模將達到89.06億美元。
資料來源:YOLE
值得注意的是,目前碳化硅市場仍然以汽車應(yīng)用為主導(dǎo),在2022年以12.56億美元的規(guī)模占整體市場的比例達70%。在新能源汽車爆發(fā)式增長的帶動下,市場對SiC器件的需求空前高漲,尤其是隨著主驅(qū)逆變器采用碳化硅的車型越來越多,將消耗掉全球大部分SiC襯底產(chǎn)能,全球襯底產(chǎn)能將持續(xù)緊缺。
在這種大背景下,產(chǎn)業(yè)鏈長約訂單的形式開始不斷出現(xiàn)。下游主機廠通過和芯片供應(yīng)商、Tier1簽訂長約,不僅可以提前鎖定未來3-5年的產(chǎn)能,避免芯片短缺的情況出現(xiàn),而且還可以把批量采購價可降至硅基IGBT的2.0-2.5倍,讓碳化硅大規(guī)模上車從理論成為現(xiàn)實??梢钥吹剑壳鞍ㄌ厮估?、奔馳、寶馬、比亞迪、Stellantis等國際大型車企都在爭相與Wolfspeed、英飛凌、意法半導(dǎo)體等芯片廠商建立長期的碳化硅芯片供應(yīng)協(xié)議,行業(yè)內(nèi)各種10億美元以上的大訂單已經(jīng)屢見不鮮。
業(yè)內(nèi)周知,功率SiC IDM 仍是其主流商業(yè)模式,而6英寸是龍頭廠商的主流SiC晶圓尺寸。在供不用求的刺激下,行業(yè)內(nèi)已有多家公司基于這一成熟平臺有多種產(chǎn)能擴張計劃。目前,Wolfspeed 是全球唯一一家在 8 英寸平臺上進行部分生產(chǎn)的廠商,盡管多家廠商已宣布打算遵循這一戰(zhàn)略決策,但從規(guī)劃到最終落地仍有眾多難關(guān)需要攻克。
作為碳化硅的新銳企業(yè),杰平方也以IDM作為其商業(yè)模式,并且計劃總投資額約港幣69億元,在香港元朗興建年產(chǎn)量24萬片的8英寸碳化硅晶圓廠。值得一提的是,該項目是香港歷史上設(shè)立的第一家具有大規(guī)模量產(chǎn)能力的半導(dǎo)體晶圓廠,反映出本屆特區(qū)政府對前沿科技的重視以及對杰平方企業(yè)實力的認可。
資料來源:杰平方半導(dǎo)體
黃宏留表示:我們公司的創(chuàng)始人俎永熙博士,是中國第一批從美國回來的半導(dǎo)體核心人員之一,也是中芯國際的聯(lián)合創(chuàng)始人之一,為中國半導(dǎo)體從0到1的發(fā)展做出了巨大的貢獻。作為一個在晶圓制造方面擁有多年經(jīng)驗的老兵,他認為在碳化硅這個行業(yè)一定要有自己的工廠,才能在競爭激烈的市場中脫穎而出。因此,基于公司創(chuàng)始人本身在行業(yè)的資源,目前杰平方也在積極興建自己的碳化硅工廠。我們的工廠是8英寸的,設(shè)備的要求以及工廠自動化程度要比6英寸要更高。當(dāng)前晶圓廠的各項工作已經(jīng)在按計劃在推進當(dāng)中,預(yù)計到2025年年底左右就能夠?qū)崿F(xiàn)初步量產(chǎn)。一期的產(chǎn)能約為24萬片/年,基本上可以支持到200萬輛新能源汽車的需求。
基于碳化硅未來良好的市場發(fā)展前景,目前除了意法半導(dǎo)體、英飛凌、安森美等傳統(tǒng)功率器件大廠紛紛在碳化硅領(lǐng)域發(fā)力外,行業(yè)內(nèi)各細分市場的初創(chuàng)企業(yè)也層出不窮。
在談及公司的競爭優(yōu)勢時,黃宏留指出:杰平方的一個核心的優(yōu)勢就是有自己的工廠,這也就意味著公司擁有很強大的一個工藝能力。我們不是一個純粹的設(shè)計公司,我們有自己的工藝團隊,所以公司是會設(shè)計跟工藝聯(lián)結(jié)合起來,達到一個良率及產(chǎn)品性能上的最優(yōu)化。如果在量產(chǎn)的過程中出現(xiàn)任何問題,我們都能得到快速及時的解決,而這是其他公司很少能具備的能力;第二個就是我們的團隊在建廠方面是非常有經(jīng)驗的,我們現(xiàn)有的團隊里面,總共在全球建了13座晶圓廠,這里面基本上都是以先進工藝為主,因此我們在這一塊有很深的積累,能夠按照半導(dǎo)體發(fā)展的規(guī)律來推進公司的各項工作,盡管在我們也會在推進進程中面臨各種各樣的挑戰(zhàn),但是你有過成功經(jīng)驗,就知道如何去規(guī)避及解決實際運營中出現(xiàn)的各種問題;第三個在應(yīng)用方面,我們不僅非常了解下游客戶的需求,而且也能根據(jù)市場的技術(shù)演進,前瞻性的做一些降本增效的技術(shù)升級與創(chuàng)新,這將加速公司產(chǎn)品在市場端的落地進程。
為了加速發(fā)展的步伐,杰平方也已經(jīng)完成了多輪融資,主要投資人包括小米產(chǎn)投、中芯聚源、臨芯投資、啟迪金控等。值得強調(diào)的是,小米第一款新能源車SU7也已經(jīng)采用800V碳化硅的電機方案,杰平方作為其生態(tài)鏈投資公司,未來或許會受益于小米汽車的爆發(fā)。
展望未來,黃宏留表示:杰平方的規(guī)劃是要成為全球車規(guī)IDM的主流廠家。為了達到這個目標,一方面我們會圍繞著新能源汽車,推出更豐富的產(chǎn)品矩陣。在技術(shù)路線上,除了當(dāng)前的平面SiC外,我們也會積極推進溝槽SiC產(chǎn)品的研發(fā)工作,以進一步增強公司整體的技術(shù)及產(chǎn)品競爭力;另外一方面,在產(chǎn)能上,我們也是規(guī)劃了兩個晶圓廠,整個產(chǎn)能在業(yè)內(nèi)都處于領(lǐng)先地位。公司有個“杰平方定律”,即對整個產(chǎn)業(yè)預(yù)期來說,隨著技術(shù)的不斷演進,在性能提升的前提下,碳化硅每兩年成本可以降一半。通過技術(shù)演進帶來的成本下降,未來持續(xù)圍繞光儲以及新能源汽車兩大核心市場,支持整個新能源行業(yè)的發(fā)展。
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