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新洁能的IGBT的技术位次分析

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发表于 2021-6-27 14:00:42 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
2021-06-27 09:26·绿帮白菜
新洁能的IGBT的特点是营收小,增速快,2021年一季度同比增522%,技术强,英飞凌6代,这是国内IGBT最高技术迭代,我经常把新洁能的IGBT发展比作卓胜微早期的射频开关,二者有诸多相似。
下面介绍IGBT。
一.新洁能的产品如图(虚线框内)
由图能看出新洁能专做MOS和IGBT,走的是功率器件的高端路线。
新洁能还有第三代半导体技术
二.MOS和IGBT和第三代半导体的发展路线
1. MOS发展如图
在MOS上,新洁能有沟槽型,超结,屏蔽栅,没有低端的平面型,走的是产品高端路线。
2. IGBT发展如图
IGBT:绝缘栅双极型晶体管,是由双极型三极管( BJT)和MOSFET组成的复合全控型电压驱动式半导体功率器件。
新洁能携高端MOS技术,顺势进入高端IGBT领域。
新洁能是沟槽型电场截止型,直接切入英飞凌6代,走的是国内最高端。(因为英飞凌已经推出第7代,所以新洁能达不到产品最高端)
3.第三代半导体
新洁能目前已选定境内外的代工合作伙伴,1200V新能源汽车用SiC MOSFET和650V PD电源用GaN HEMT正在积极研发中。
仅从高压和车用来看,新洁能走的也是高端路线。
三.IGBT的工艺流程如图
IGBT工艺流程验证长达2.5-3月,有一个参数出现偏差,流程就要全部返工。
四.IGBT的市场(国际和国内市场规模上篇有介绍)
IGBT可分为单管、模块和智能功率模块(IPM)三类产品,根据IHSMarkit数据,2018年IGBT模块、IGBT单管和IPM市场规模占比分别为52.08%、20.99%和26.92%。
IGBT单管适用电流较小,通常在100A以下,适用功率较低。但IGBT单管外部电路复杂,封装难度高,体现IGBT制造商技术、工艺水平。
IGBT模块是由IGBT芯片与FWD(快速回复二极管)桥接封装而成的模块化半导体,多芯片通过绝缘方式并联集成封装在模块中,其安全性、可靠性得到有效提升,更适合在高压大电流场景中工作。
IPM智能模块是将IGBT器件与驱动电路、保护电路集成在一个模块上,由于其具有自我电路诊断、保护的功能,相比普通IGBT模块更智能化,常用于变频家电中。
新洁能的IGBT业务2021年一季度营收同比增长522%,但营收少,达不到披露标准。
斯达半导体领先很多。
五.技术对比
1.新洁能:
(1)IGBT
通过构建IGBT工艺技术平台,衍生开发细分型号产品,并持续升级产品工艺平台,形成了“构建-衍生-升级”的良性发展模式,从而使得公司细分型号产品能够快速、“裂变式”产生。600V-1350V的沟槽型场截止IGBT(英飞凌6代)已实现量产。完成IGBT-C 650V系列产品开发。完成1200V 中低频和高频IGBT芯片开发,产品电流规格覆盖15A~100A,形成了完整的产品系列。
量产超薄晶圆IGBT数款产品,逆导IGBT产品具备量产条件。
2021年一季度IGBT产品相较去年同期增长了522.53%。
IGBT是8英寸生产工艺工艺平台
(2)MOSFET
500V-900V的第三代超结功率MOSFET、30V-300V的屏蔽栅功率MOSFET、12V-250V的沟槽型功率MOSFET均已实现量产及系列化。开发出四代沟槽栅产品:深沟槽SJ -MOS 。
主要是8英寸工艺平台。2020年12英寸工艺平台实现沟槽型MOSFET、屏蔽栅MOSFET量产。
2.英飞凌
从 1988 年到 2019 年间 30 余年间,英飞凌共发布了 7 代 IGBT 产品,第7代是12英寸工艺平台。国内最高是第6代。
3. 斯达半导
斯达半导自主研发的第二代 IGBT 芯片,对标英飞凌第六代 IGBT 芯片(FS-Trench),2016 年实现量产,2019 年共装配 16 万套车规级 IGBT 模块;
斯达半导体与华虹于2021年6月24日举办“华虹半导体车规级IGBT暨12英寸IGBT规模量产仪式”,并签订战略合作协议。双方共同宣布,携手打造的高功率车规级IGBT芯片,已通过终端车企产品验证,广泛进入了动力单元等汽车应用市场。
国内IGBT大哥大。
4. 比亚迪
比亚迪 IGBT4.0 产品相比市场上主流的英飞凌第四代 IGBT。车规级 IGBT产量最大,都用于比亚迪车。
迭代不如新洁能,强项是车用IGBT,自家验证和导入容易。
5. 宏微科技
宏微科技和新洁能/斯达半导采用以英飞凌为代表的国际先进的IGBT沟槽场阻断技术(6代),大功率,三者技术水平相近。
宏微科技2019年研发成功了自研第四代750V IGBT芯片对标英飞凌的EDT2产品,开发出逆导IGBT技术,微沟槽IGBT技术。650V到1700V,大功率。
6.士兰微、扬杰科技、华微电子、台基股份等IGBT功率半导体器件公司以单管为主,功率较小。士兰微、华微电子IGBT模块产品以小功率模块为主。
士兰微有超薄片槽栅IGBT,IGBT产品(包括器件和PIM模块)2020年营业收入突破2.6亿元,继续加快先进的功率半导体(IGBT、超结MOSFET、高密度低压沟槽栅MOSFET等)和功率模块技术的研发(士兰微年报只有156页,很奇怪,产品基本没介绍,包括IGBT等都是一笔带过,有熟悉的可以补充)。有研报说基于公司的五代IGBT 和FRD 芯片的电动汽车主电机驱动模块,已通过部分客户测试并开始小批量供货。
扬杰科技,基于8英寸工艺的沟槽场终止1200V IGBT芯片系列(英飞凌3代)及对应的模块产品开始风险量产,IGBT高频系列模块、IGBT变频器系列模块以及相应的半桥模块及PIM模块获得批量订单。
上述企业迭代落后于新洁能。
7.中车电气
IGBT 芯片技 术覆盖 750V-6500V 全电压等级。
深入开展 IGBT 芯片元胞技术、终端技术与背面技术研究,构建了以“U”型槽与软穿通为核心特征的高压平面栅 IGBT 芯片技术体系。第四代平面栅 DMOS+技术应用在 1700V-6500V 的高电压领域。其中高压 IGBT 模块采用第四代 DMOS 芯片,具有低导通压降、软关断特性、裕量大等特点;(英飞凌2代)
以“沟槽+软穿通”与“精细沟槽”两代技术为支撑的低压沟槽栅 IGBT 技术体系。第五代沟槽栅 TMOS 技术 覆盖 750V-6500V 全电压等级,完成全系列 IGBT&FRD 芯片系列化开发。中低压 IGBT 模块具有散热性能好、高电流密度、高可靠性等特点。(英飞凌3代)
英国 Dynex 为公司收购的子公司,主要生产销售大功率双极器件和IGBT芯片及模块等产品。
8 英寸专业 IGBT 芯片制造平台。
IGBT 销量逐渐提升,但尚未完全形成规模效应。
中车电气IGBT的迭代(英飞凌2代和3代)不如新洁能(6代),长项是高压。
8. 华润微
在 IGBT上公司已建立国内领先的 Trench-FS 工艺平台(英飞凌6代),并具备 600V-6500V IGBT 工艺能力。采用超薄圆片加工技术,IGBT技术从6英寸升级到8英寸(进行中),自主研发的8英寸1200V、650V IGBT工艺平台已建立完成。 2020年IGBT销售额超过1亿元,同比增长75%。
9. 华微电子
华微电子目前已建立从高端二极管、单双向 可控硅、MOS 系列产品到第六代 IGBT 功率器件产品体系。

总结:Fabless企业利用现成的生产线,技术高,如斯达/宏微/新洁能已经进入了英飞凌6代。IDM需要上生产线,技术进度不一,其中华微华润微是6代,扬杰中车电气士兰微台基股份比亚迪是2-5代。
中车电气在高压IGBT有优势,比亚迪车规验证快,斯达综合第一,新洁能小而强,营收小,技术强,迎来快速发展期。

专家点评
斯达在工控和车载上切入最早,比亚迪的IGBT技术还是以NPT(英飞凌4代)为主,性能不太好,然后因为自身电池的关系需要用1200V的IGBT,但是他有自己的车厂,应用认证更方便;士兰微以前重点在白电的IPM和工控,IPM技术全球领先,现在在往中高压工控和汽车去转,进展良好,IGBT收入估计要超10亿了(有些不对,2020年是2.6亿)。
华虹不能解决12寸IGBT减薄的工艺问题
全球只有英飞凌能够供货12寸IGBT,做的是IGBT7。12寸有两个技术,一个是从120微米转到80微米,第二个就是背面高能离子注入(氢离子注入),12寸的翘曲很严重,离子注入的话裂片会很严重。国内可以勉强解决翘曲,但是离子注入就很难了。
第七代的成本优势很大,最先立项的IGBT 7的就是斯达和士兰微。他们两家推进都走在前面吧,斯达在和华虹无锡合作;士兰微已经购入了离子注入机,有产品在他们的12寸晶圆厂开始试流片。
英飞凌还专门做了,开关频率很高的,50-100kHz 的IGBT 6。斯达在这一块是没有技术积累的,能做的光伏产品就是比较大的模块,效率比较低的光伏逆变器,用的半管。全球光伏IGBT做的最好的也不是英飞凌,是vincotech。
华为2019年成立了功率部门,开发IGBT、sic器件等,目前在小批量试产,今年光伏逆变器可能会小批量量产。华为是针对英飞凌的IGBT 6去开发的。

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