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緊隨全球經(jīng)濟運行軌跡，半導體產(chǎn)業(yè)保持著(zhù)“震蕩向上”的發(fā)展走勢。2016-2018年，全球半導體實(shí)現了20%以上的空前增長(cháng)。如今，5G、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等新技術(shù)大量涌現，急需新的應用市場(chǎng)來(lái)承載。而智能汽車(chē)，絕對是承載這些新技術(shù)的關(guān)鍵應用之一。

華虹宏力戰略、市場(chǎng)與發(fā)展部科長(cháng)李健

4月11日，在“第八屆年度中國電子ICT媒體論壇暨2019產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì )”上，華虹宏力戰略、市場(chǎng)與發(fā)展部科長(cháng)李健分享了電動(dòng)汽車(chē)的歷史“芯”機遇。

“自2017年開(kāi)始，智能手機已顯疲態(tài)，半導體產(chǎn)業(yè)急需新的市場(chǎng)應用拉動(dòng)業(yè)績(jì)上揚，而能夠擔任多技術(shù)融合載體重任的當屬智能汽車(chē)?！崩罱》治龇Q(chēng)，汽車(chē)“電子化”大勢所趨，從汽車(chē)成本結構來(lái)看，未來(lái)芯片成本有望占汽車(chē)總成本的50%以上，這將給半導體帶來(lái)巨大的市場(chǎng)需求。

當傳統的汽車(chē)制造業(yè)遇到當今的半導體，就像千里馬插上翅膀，會(huì )變成下一個(gè)引領(lǐng)浪潮的“才子”。李健表示，半導體為智慧汽車(chē)帶來(lái)冷靜的頭腦，如自動(dòng)駕駛處理器、ADAS芯片等，同時(shí)也帶來(lái)更強壯的肌肉，讓千里馬跑得更快，即大量的功率器件，如MOSFET。

據了解，2020年，國內新能源車(chē)的銷(xiāo)售目標為200萬(wàn)臺（全球為700萬(wàn)臺）。有別于傳統汽車(chē)，新能源車(chē)配有電機、電池、車(chē)載充電機、電機逆變器和空調壓縮機等，這都需要大量的功率器件芯片?！半妱?dòng)化”除了車(chē)輛本身的變化之外，還給后裝零部件帶來(lái)新需求，同時(shí)配套用電設施，如充電樁，也帶來(lái)大量的功率器件需求。

電動(dòng)汽車(chē)中功率芯片的用途非常廣泛，如啟停系統、DC/DC變壓器、DC/AC主逆變器+DC/DC升壓，包括發(fā)電機、車(chē)載充電機等，都要用到功率器件。李健介紹說(shuō)，以時(shí)下炙手可熱的IGBT來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)前后雙電機各需要18顆IGBT，車(chē)載充電機需要4顆，電動(dòng)空調8顆，一臺電動(dòng)車(chē)總共需要48顆IGBT芯片。

“如果2020年國內電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達到200萬(wàn)臺，后裝維修零配件市場(chǎng)按1：1配套計的話(huà)，國內市場(chǎng)大約需要10萬(wàn)片/月、8英寸車(chē)規級IGBT晶圓產(chǎn)能（按120顆IGBT芯片/枚折算）?；趪鴥入妱?dòng)車(chē)市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的1/3，2020年全球汽車(chē)市場(chǎng)可能需要30萬(wàn)片/月、8英寸IGBT晶圓產(chǎn)能！除了汽車(chē)市場(chǎng)，IGBT在其它應用也需求旺盛，業(yè)界預估還需要新建十座IGBT晶圓廠(chǎng)?！?李健表示。

功率器件一直是華虹宏力的核心業(yè)務(wù)，主要聚焦在以下4個(gè)方面：

• 一是Trench MOS/SGT，即低壓段200伏以下的應用，如汽車(chē)輔助系統應用12V/24V/48V等；
• 二是超級結MOSFET工藝（DT-SJ），涵蓋300V到800V，應用于汽車(chē)動(dòng)力電池電壓轉12V低電壓及直流充電樁功率模塊；
• 三是作為電動(dòng)汽車(chē)核心的IGBT，主要是在600V到3300V甚至6500V高壓上的應用，如汽車(chē)主逆變、車(chē)載充電機等；
• 四是GaN/SiC新材料，未來(lái)五到十年，SiC類(lèi)功率器件會(huì )成為汽車(chē)市場(chǎng)的主力，主要用于主逆變器和大功率直流快充的充電樁上。

首先來(lái)看MOSFET，截至2018年第4季度，華虹宏力8英寸MOSFET晶圓出貨已超過(guò)700萬(wàn)片。據介紹，在對可靠性要求極為嚴格的汽車(chē)領(lǐng)域，華虹宏力的MOSFET產(chǎn)品已通過(guò)車(chē)規認證，并配合客戶(hù)完成了相對核心關(guān)鍵部件如汽車(chē)油泵、轉向助力系統等的應用。

相比基礎的硅基MOSFET，超級結MOSFET(DT-SJ)則是華虹宏力功率器件工藝的中流砥柱。超級結MOSFET最顯著(zhù)特征為P柱結構，華虹宏力采用擁有自主知識產(chǎn)權的深溝槽型P柱，可大幅降低導通電阻，且可大幅降低生產(chǎn)成本和加工周期。超級結MOSFET適用于500V到900V電壓段，它的電阻更小，效率更高，散熱相對低，所以在要求嚴苛的開(kāi)關(guān)電源里有大量的應用。

其次是硅基IGBT芯片，其在華虹宏力的定位是功率器件的未來(lái)。李健認為，硅基IGBT在電動(dòng)汽車(chē)里是核“芯”中的核心，非?？简灳A制造的能力和經(jīng)驗。目前，基本上車(chē)用IGBT是在600V到1200V電壓范圍。從器件結構來(lái)看，IGBT芯片正面類(lèi)似普通的MOSFET，難點(diǎn)和性能優(yōu)勢在于背面加工工藝。

“IGBT晶圓的背面加工需要很多特殊的工藝制程。以最簡(jiǎn)單的薄片工藝來(lái)說(shuō)，8英寸晶圓厚700多微米，減薄后需要達到60微米甚至更薄，不采用特殊設備會(huì )彎曲而無(wú)法進(jìn)行后續加工。華虹宏力擁有背面薄片、背面高能離子注入、背面激光退火以及背面金屬化等一整套完整的FS IGBT背面加工處理能力，使得客戶(hù)產(chǎn)品能夠比肩業(yè)界主流的國際IDM產(chǎn)品?！?李健表示。

華虹宏力IGBT相關(guān)工藝的量產(chǎn)狀態(tài)為，早期以1200V LPT、1700V NPT/FS為主；目前集中在場(chǎng)截止型工藝上，以600伏和1200伏電壓段為主；未來(lái)方向的3300V到6500V高壓段工藝的技術(shù)開(kāi)發(fā)已經(jīng)完成，正與客戶(hù)在做具體的產(chǎn)品驗證。

除此，寬禁帶材料如GaN和SiC的發(fā)展備受業(yè)界關(guān)注。李健介紹說(shuō)，寬禁帶材料優(yōu)勢非常明顯，未來(lái)10到15年，寬禁帶材料的市場(chǎng)空間非常巨大，但目前可靠性還有待進(jìn)一步觀(guān)察。

從市場(chǎng)應用需求來(lái)講，SiC的市場(chǎng)應用和硅基IGBT完全重合，應用場(chǎng)景明確，GaN則瞄準新興領(lǐng)域，如無(wú)線(xiàn)充電和無(wú)人駕駛LiDAR，應用場(chǎng)景存在一定的變數。從技術(shù)成熟度來(lái)講，SiC二級管技術(shù)已成熟，MOS管也已小批量供貨。而SiC基GaN雖然相對成熟，但成本高，Si基GaN則仍不成熟。從性?xún)r(jià)比來(lái)講，SiC比較明確，未來(lái)大量量產(chǎn)后有望快速拉低成本。而GaN的則有待觀(guān)察，如果新型應用不能如期上量，成本下降會(huì )比較緩慢。

目前，華虹宏力正通過(guò)技術(shù)研發(fā)，將特色工藝從8英寸逐步推進(jìn)到12英寸，技術(shù)節點(diǎn)也進(jìn)一步推進(jìn)到90納米以下（如65/55納米），以便給客戶(hù)提供更大的產(chǎn)能和先進(jìn)工藝支持。李健表示，公司堅持走特色工藝之路，堅持“8+12”的戰略布局。過(guò)去，華虹宏力實(shí)現了連續超過(guò)32個(gè)季度盈利的成績(jì)，華虹宏力將通過(guò)12英寸先進(jìn)技術(shù)，延伸8英寸特色工藝優(yōu)勢，提高技術(shù)壁壘，拉開(kāi)與競爭者的差距。