據(jù)Yole分析及行業(yè)研究機構預測,2025年中國IGBT市場規(guī)模達458億元。時至今日,英飛凌、安森美等國際巨頭仍占據(jù)著全球超過50%的市場份額,其中新能源汽車、光伏儲能等高端應用領域占比遠超國內(nèi)品牌。如今,一家成立僅7年的中國功率半導體企業(yè)——江蘇長晶科技股份有限公司(下稱“長晶科技”),推出FST3.0 IGBT產(chǎn)品,以對標國際主流品牌最新代次產(chǎn)品性能參數(shù)的硬實力,實現(xiàn)高端應用行業(yè)對國際巨頭追趕與迫近。
國產(chǎn)化突圍攻堅克難
IGBT(絕緣柵雙極晶體管)被譽為電力電子行業(yè)的“工業(yè)CPU”。隨著全球能源結構的轉(zhuǎn)型和新能源汽車市場的迅猛發(fā)展,新能源應用IGBT市場需求呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長的趨勢,廣泛覆蓋電動汽車、光伏儲能、充電樁等多個應用場景。
長久以來,海外半導體公司憑借長期積累的技術壁壘和市場壟斷優(yōu)勢,攫取了高端元器件領域的豐厚利潤,也使得相關關鍵核心技術領域的國產(chǎn)化突圍顯得尤為緊迫。如何搶占市場需求快速增漲的風口打破這種局面,實現(xiàn)民族半導體產(chǎn)業(yè)的彎道超車,需要材料研究、產(chǎn)品設計、工藝制程等全方位的創(chuàng)新升級。
IGBT是功率器件,按照工藝制程的分類來說屬于成熟制程產(chǎn)品,國內(nèi)的自主產(chǎn)業(yè)鏈體系已經(jīng)實現(xiàn)了從設備、材料到產(chǎn)品、應用的覆蓋,是整個半導體行業(yè)里,有可能最快實現(xiàn)完全國產(chǎn)化突圍的細分領域。
長晶科技的IGBT系列產(chǎn)品,從產(chǎn)品定義階段,就對標國際最先進的工藝和工程技術,結合不同應用場景需求,開展自主研發(fā)設計工藝平臺優(yōu)化和產(chǎn)品持續(xù)迭代,實現(xiàn)IGBT系列產(chǎn)品的快速推出和不斷創(chuàng)新。
據(jù)了解,長晶科技最新一代IGBT系列產(chǎn)品最關鍵的挑戰(zhàn)在于高短路和高輸出特性之間的兼顧。隨著IGBT產(chǎn)品的發(fā)展,其功率密度越來越高,相同電流下芯片越來越小,而IGBT在很多情況下需要高短路能力,這就需要其自身通過控制短路電流、增大熱容等方式降低器件發(fā)熱。但這些措施會導致IGBT在正常的大電流應用下出現(xiàn)導通電壓增大、開關損耗增加的情況,從而導致應用溫升增加,降低產(chǎn)品可靠性。
長晶科技對IGBT的結構進行了特殊化處理,采用創(chuàng)新的正面結構設計以及特色背面工藝,既壓制了產(chǎn)品短路時短路電流的能力,滿足應用端的短路需求,又保證了在超出正常應用電流至少0.5倍的情況下,產(chǎn)品各項參數(shù)都能滿足高輸出特性的需求。
正是技術人員日復一日、孜孜不倦地調(diào)試參數(shù)、優(yōu)化結構,才突破了一個又一個技術瓶頸;而車規(guī)級模塊的百萬次可靠性測試更體現(xiàn)了長晶人對于產(chǎn)品精益求精、一絲不茍的執(zhí)著,才能讓國產(chǎn)IGBT產(chǎn)品從實驗室參數(shù)領先,一步步邁向量產(chǎn)性能的優(yōu)異表現(xiàn)。
通過全產(chǎn)業(yè)鏈的自主掌控,長晶科技實現(xiàn)了從芯片設計到封裝測試的高度自主創(chuàng)新能力。其最新發(fā)布的最新一代FST3.0 IGBT產(chǎn)品采用了微溝槽柵(1.6μm Pitch)和場終止技術,顯著提高了載流子密度,降低了通態(tài)損耗和開關損耗,達到國際主流品牌最新代次水平,取得了參與高端應用市場競爭的入場券。
以新能源汽車市場為例,用戶對動力、續(xù)航提升這兩項互斥需求現(xiàn)狀下,作為電機驅(qū)動能量轉(zhuǎn)換、控制器的IGBT需要更高的轉(zhuǎn)換效率。長晶FST3.0系列產(chǎn)品,相較上一代產(chǎn)品損耗可降低逾10%,有效提升電能轉(zhuǎn)換效率。相較新能源汽車單體幾十kWh電池電量,MW、GW級光伏、儲能電站的電能效率每提升千分之一即可節(jié)省大量電能,增加電廠的經(jīng)濟效益,長晶FST3.0系列產(chǎn)品在這類應用驗證結果顯示均能有效提升電能轉(zhuǎn)換效率。
相較于國內(nèi)外其他主流品牌產(chǎn)品,長晶科技針對光伏逆變和變頻器的應用開發(fā)了具備不同參數(shù)性能傾向的系列產(chǎn)品,使長晶IGBT能夠匹配不同的應用需求,這樣客戶端在使用時能夠更充分利用IGBT的性能,降低發(fā)熱和應用過程的雜波等問題,使終端設備可靠性更高、失效率更低。
與此同時,長晶科技正在積極籌備FST4.0代次IGBT產(chǎn)品開發(fā),與戰(zhàn)略用戶協(xié)作開展芯片、封裝的預研工作,緊密圍繞行業(yè)需求,以主動創(chuàng)新的姿態(tài)走在產(chǎn)業(yè)鏈更新的前列。
“創(chuàng)造世界一流半導體品牌”
盡管經(jīng)過多年年的市場培育,終端用戶對國產(chǎn)品牌的接受度逐年提高,但在高功率密度、高性能、高可靠性功率器件產(chǎn)品領域,國際品牌通過其工藝經(jīng)驗積累及行業(yè)應用理解,依然保持著在技術和市場方面對國產(chǎn)品牌的領先優(yōu)勢。
因此,長晶科技作為一家成立于2018年的公司,在IGBT領域得到市場的認可并不容易。“近5年國產(chǎn)IGBT FAB的工藝平臺逐步縮小了與國際品牌的差距,平臺的進步對國產(chǎn)IGBT企業(yè)提供了追趕的基礎,同時對企業(yè)研發(fā)團隊的能力提出了更高的要求,這不止局限于設計能力,更涵蓋了研發(fā)團隊對制程工藝的經(jīng)驗積累與理解?!泵鎸H巨頭的價格戰(zhàn)與技術封鎖,長晶科技的技術人員這樣說。
長晶科技的IGBT目前仍以國內(nèi)銷售為主,已在多家Tier1儲能品牌進行產(chǎn)品驗證試產(chǎn),2025年Q1新增2家頭部客戶進行測試評估以替換國際品牌。
截至2024年,電力APF/SVG行業(yè)仍以80A以下單管為主,長晶科技推出的120A以上單管正在改變客戶使用習慣,預計將在2025-2026年形成大批量切換。海外方面,盡管海外客戶對于中國品牌IGBT認知尚少,加之系統(tǒng)設計相對國內(nèi)更為保守,但經(jīng)過1年的市場宣導及歐洲客戶的現(xiàn)場交流,在2025年Q1已陸續(xù)收到3家歐洲客戶送樣測試需求。
回想成立之初,長晶科技是一家不到150人的研發(fā)、銷售型半導體公司,而今,已逐步發(fā)展成為擁有從產(chǎn)品設計,到晶圓制造、封裝測試完整產(chǎn)業(yè)鏈的綜合型半導體公司,是國家級專精特新“小巨人”企業(yè);在南京、深圳、上海、無錫、臺灣等地設立研發(fā)中心,吸納引進全球優(yōu)秀半導體人才,集團總?cè)藬?shù)現(xiàn)已超過1800人。目前,長晶科技擁有相關核心技術發(fā)明專利76件,實用新型148件,集成電路布圖設計登記103件。
如今,以實現(xiàn)我國功率半導體領域關鍵核心技術的自主可控為己任,長晶科技始終致力于構建企業(yè)核心競爭力,不斷強化品質(zhì)、性能和技術優(yōu)勢。2020年-2024年,公司連續(xù)被中國半導體行業(yè)協(xié)會評為“中國半導體行業(yè)功率器件十強企業(yè)”。與此同時, 長晶科技也正積極布局海外市場,努力提升中國半導體品牌全球影響力,憑借全球化的視野、全球領先的研發(fā)和供應鏈能力,借勢國內(nèi)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)領域的快速發(fā)展和頭部終端用戶的合作與認可,加速提升在高端半導體器件領域的國際競爭力,努力“創(chuàng)造世界一流的半導體品牌”!
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