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功率半導體對裝置和材料國產化的需求

由 科聞社 發表于 歷史2023-01-11

隨著新源車的發展,功率半導體的市場正急速擴大,市場的擴大,也對相關生產裝置和材料提出要求。在國產替代的大背景下,中國功率半導體企業對裝置和材料有著怎樣的需求呢?華潤微電子運營中心副總經理孫劍在行業活動中表示:

功率半導體要朝著低阻抗、高功率、高頻特性、高耐壓、低功耗、高可靠等方面發展

。他細分了中國在功率器件生產裝置和材料上的國產化率的基本情況後,指出,裝置的穩定性、材料的一致性,當是行業發展所追求的方向。希望行業共同努力,來推進裝置和材料的不斷國產化。以下為其演講的精華內容分享。

01

功率半導體市場格局

近年來,在新源車的拉動下,全球功率半導體市場的規模持續增加。這其中,作為全球最大的功率半導體市場消費,中國的功率半導體市場規模也是穩步增長,2021年中國半導體功率的市場規模突破了1000億人民幣,約佔全球總規模的三分之一。在“減碳”的要求下,中國新源車的發展正在加速,未來,功率半導體的規模還將持續增加,

預計2024年中國功率半導體市場規模達248.6億美元,近1700億人民幣。

具體說來,目前,中國國內功率半導體市場產品需求主要以電源管理IC\MOSFET\IGBTO 為主。這三大產品在整個功率半導體市場的佔比分別為61%、20。2%以及13。9%。中國功率半導體國產化的程度,總平均值在40%左右,還有60%為國外廠商所佔有。

02

功率半導體技術的挑戰與發展方向

功率器件覆蓋了所有的電子製造業,當前已經從傳統工業控制和計算機、通訊、消費類電子、汽車擴充套件到新能源、電動汽車、軌道交通、智慧電網等新領域。功率器件下游產業的需求,也讓模組化、大功率引領市場趨勢。功率半導體的發展將駛入快車道,特別是隨著智慧製造和新基建的深入推進,以及“雙碳戰略”的落實,功率半導體作為實現電氣化系統以及節能環保的核心零部件,未來將在智慧電網、新能源汽車、雲計算和大資料中心等有著大量及迫切的應用。

功率半導體的發展有三個注意點:

產品的迭代。

雖然,功率半導體無需引進高階的裝置和材料,但功率半導體也需要在特色應用工藝上,要相當重視。比如襯底、外延、背面減薄、深度刻蝕與填充、化鍍與幅照等特色工藝,在功率半導體行業裡亟需突破的關鍵點。

製造成本。

半導體產品的價格每年都在下降,所以必須要很好地控制成本,讓成本每年隨之下降。國內企業,一定要在成本上不斷地進取,相較進品產品,應高度體現成本優勢。

品質和效能要保持高可靠的狀態。

國內功率半導體還是集中於消費類和中低端電源控制用市場。而走到高階消費電子與車規級晶片應用,則高度依賴國際廠商的產品。高階市場驗證週期長,以及行業發展的生態不完整,國產產品的品質和效能,高可靠性還不夠。

也就是說,國內功率半導體,工藝要不斷突破、成本要降低、品質要不斷加強,才能做到功率半導體的健康發展。

03

功率半導體帶來的新需求

功率半導體經過的迭代如下:傳統的DMOS\SJ\SGT\IGBT\第三代半導體,每一代有每一代的難點。第三代半導體引入了更高難的工藝,包括外延、高溫高能注入、耐高溫厚膠等等。幾代功率半導體的演進,衍生出許多需要攻克的工藝難點。工藝難點的背後,還是裝置難點,包括原材料難點。

總的說來,功率半導體要朝著低阻抗、高功率、高頻特性、高耐壓、低功耗、高可靠等方面發展。從迭代的需求來看,不管是IGBT\FRD,第三代半導體都是這樣的應用場景,功率半導體的發展趨勢。

在功率半導體發展的過程中,封裝是一個必不可少的思考維度。功率封裝市場基本上朝大功率、高效能、小型化的方向發展,所以,核心需求就是高效率、高散熱、模組整合,所以,引出了各種各樣的封裝門類,包括功率單管、功率模組整合、功率晶圓級封裝。就是把功率密度、散熱、小型化需求以及整合,做到極致。

從功率半導體發展帶來的需求,從裝置端、材料端來看,裝置端,在裝置領域中,清洗機、金屬薄膜機等有國產成熟的供應商,而在塗膠顯影機、刻蝕機、蒸鍍機、矽外延沉積機、化學機械研磨機、高低溫爐管機臺在國內還處於研發階段,至於,曝光機臺、貼膜機、減膜機、溝道隔離薄膜填充機則是能力不夠,還比軟欠缺。

在材料領域,金屬靶材、化學品、拋光墊、拋光液、金屬靶、i線光刻膠等國內有成熟的供應商,深紫外光刻膠、研磨輪、抗反射層等已處於研發階段,但藍膜則相對能力不夠。

在零部件領域,在多個核心零部件方面,都是出自傳統國際大廠。在封裝測試領域,國產在關鍵裝置上,比如奈米銀燒結爐、真空甲酸迴流爐,基本是空白。在材料上,藍膜、UV膜、以及奈米銀,也完全依賴外國進口。

綜上而論,裝置的穩定性、材料的一致性,當是我們行業發展的應當追求的方向。希望行業共同努力,來推進裝置和材料的不斷國產化。

04

有關華潤微電子

華潤微電子,作為中國功率半導體的龍頭企業,除專注於傳統功率器件外,還在積極佈局第三代半導體,瞄準將來的應用領域,包括充電設施、電動汽車、光伏、電源等等。

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TAG: 功率半導體材料裝置封裝