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出货量超千万颗!这家国产碳化硅厂商批量供货比亚迪

在新能源时代,随着量产和技术成熟带来的成本下降,碳化硅即将迎来属于它的黄金发展期。

最近,芯八哥“走进产业链”栏目记者采访了国内碳化硅器件龙头企业—泰科天润的营销副总秋琪。探讨在碳化硅器件火热的背景下,当前泰科天润企业的发展情况以及对行业未来发展的展望。

自研自产的碳化硅器件已实现千万颗级别的批量出货,已经在比亚迪等标杆客户中广泛使用

据了解,泰科天润成立于2011年,是国内领先的第三代半导体材料碳化硅器件制造与应用解决方案提供商。近年来,公司的发展势头愈发亮眼,已经量产碳化硅二极管、碳化硅MOSFET 和碳化硅模块等众多产品,广泛应用于光伏逆变器、充电桩、OBC、车载DC-DC、高端服务器电源、工业电源、PC电源等领域。

“我们是国内最早实现碳化硅器件规模化销售的企业,也是当前国内销售规模最大、业绩最为可观、器件种类最齐全的碳化硅功率芯片生产企业之一。”秋琪介绍道,“依托自主可控的6英寸碳化硅芯片生产线和产业经验丰富的技术团队,我们的产品销量在国内各主要下游市场中位于前列,公司新的碳化硅6英寸芯片线仅在今年前4个月,订单量就已经超过了1亿元。”

在产品线上,针对消费、光伏、汽车等不同应用场景的需求,泰科天润已经能够提供各种不同规格的产品。据公司透露,其碳化硅器件产品覆盖650V-3300V(1A-100A),是业内极少数可以批量供货3300V高压碳化硅产品的功率半导体器件厂商。

泰科天润产品主要应用领域

资料来源:泰科天润

在消费电子领域,泰科天润针对消费类快充和PC电源已经推出了丰富的产品,其电压等级为650V,电流等级在1A--15A,封装形式包括TO-220、TO-252、 SOD123、SMA、DFN5*6、DFN8*8等。

秋琪指出:“在快充和PC电源领域,我们的碳化硅产品已经在倍思、先马、SlimQ、长城等厂商中量产出货。其中,G5S6504Z是一颗耐压650V,电流4A,采用DFN5*6封装形式的碳化硅二极管,目前已经应用在倍思100W 2A2C快充插座PFC整流中。”

泰科天润应用在倍思100W适配器的G5S6504Z产品

资料来源:泰科天润,充电头网

在光伏逆变器领域,由于碳化硅器件具有低损耗、高开关频率、高适用性、降低系统散热要求等优点,目前已经得到越来越多的产业化应用。

“现有光伏逆变器普遍采用Si器件,经过40多年的发展,Si器件性能已经接近理论极限。未来需要从根本上提升光伏逆变器的性能,碳化硅等宽禁带器件将成为必然的趋势。此外,研究表明碳化硅器件不仅能全面提升逆变器的性能,而且还能实现比采用Si器件的逆变器更低的整机成本。因此,在组串式和集中式光伏逆变器中,碳化硅产品已经开始并会逐渐替代硅基器件。”,秋琪分析道,“经过多年的研发,针对光伏领域我们也已经推出了1200V20A(G5S12020BM/G5S12020PM)、 1200V30A(G5S12030BM/G5S12030PPM)、 1200V40A (G5S12040BM/ G5S12040PPM)等多款产品,可应用于光伏的电源产品中。”

业内周知,受益于碳化硅功率器件的高可靠性及高效率特性,近年来碳化硅器件在车载级的电机驱动器、OBC、DC/DC以及充电器领域的使用已经比较普遍。

而这一潮流的兴起,行业龙头特斯拉的引领功不可没。

早在2018年,特斯拉就在Model 3的主逆变器中采用了意法半导体生产的24个碳化硅MOSFET功率模块,是全球第一家将碳化硅MOSFET应用于商用车主逆变器的整车厂商。

在特斯拉的示范作用带动下,目前碳化硅已经越来越受到新能源汽车市场的青睐。截至目前,众多整车厂商比如比亚迪、吉利、现代、广汽、小鹏等都已经发布了搭载的碳化硅 800V 高电压平台的车型,部分车企已经将量产时点定在2022年。据芯八哥不完全统计,全球已采用或确定采用碳化硅功率器件的有近30家汽车品牌,预计2022年之后,碳化硅在电动汽车领域应用将出现爆发式增长。

对于碳化硅在汽车领域快速发展的现状,秋琪表示:“中国是全球最大的新能源汽车市场,电动汽车产业有国产替代的肥沃土壤。在汽车碳化硅领域,由于认证周期长,在业内形成较稳定的高良率规模化出货前,整个行业都将呈现供不用求的格局。我们早在2018年就通过了IATF16949车规认证体系认证,并且多款型号已经通过了第三方AEC-Q101认证,产品在新能源汽车车载充电机等应用领域实现了千万颗级别的出货,并且已经在比亚迪等标杆客户中得到批量应用。未来,我们的6英寸线产能也会更多的向汽车市场倾斜,以此提高我们的产品性价比和交付能力,并进一步扩大更多客户车型的导入。”

积极进行4/6英寸产线切换和6英寸产能扩充,以满足客户激增的订单需求

与第一代半导体硅晶片类似,随着下游市场对碳化硅晶片的利用率和生产效率的不断提高,第三代半导体碳化硅晶片也不断向更大的尺寸演进。

在国际市场上,伴随CREE、II-VI等龙头企业6英寸碳化硅晶片制造技术的成熟,6英寸产品质量和稳定性逐渐提高,目前已经逐渐成为国际市场中主流产线;国内市场方面,天岳先进、天科合达等碳化硅衬底企业也成功研制6英寸产品,并逐渐形成规模化供货能力。秋琪表示,在8英寸碳化硅晶片尚未实现产业化的情况下,6英寸碳化硅晶片预计在未来的一段时间内仍将是市场主流产品。

泰科天润6英寸碳化硅晶圆

资料来源:泰科天润

值得一提的是,硅基产业经过60余年的发展,目前已经形成高度垂直分工的产业布局,台积电更是以专业晶圆代工的商业模式站稳产业龙头地位。但就正处在起飞阶段的碳化硅产业来说,专业分工的产业布局模式并不适宜,相反碳化硅产业具有所需设备相对便宜、芯片设计受益成熟的半导体工艺、风口资本投资充足等特点,使其更适合以IDM的模式来发展。

从当下头部厂商的情况来看,Wolfspeed、意法半导体、ROHM、英飞凌等大厂均采取了IDM模式,跨足上游材料到加工制造等产业链各环节。在意识到IDM模式更能加快产业发展的情况下,国内的三安光电、泰科天润、基本半导体等厂商也逐渐向集团式整合制造的结构发展,以持续完善垂直整合布局,强化企业竞争力。

“泰科天润作为一个IDM 公司,将设计与工艺等垂直整合,有利于有效把控碳化硅产业链各环节,进而能够加快交货和品质改善周期,同时能够有效控制整体成本和最优的良率。”秋琪说道,“我们拥有11年的碳化硅器件量产经验, 公司基于自有晶圆厂,开发出了先进的特色工艺,并向市场推出了丰富的碳化硅器件产品,性能已经达到国际领先水平。”

作为当前阶段的主打产线,泰科天润6英寸碳化硅晶圆产业园坐落于湖南省浏阳高新区,是湖南省重点引进落地项目。项目第一期投资3亿元,可实现产能6万片/年,年销售收入可达到10-15亿元。目前,泰科天润6英寸碳化硅晶圆线已于2021年开始向市场批量供货,综合良率达90%以上,实现了国产碳化硅功率半导体的自主控制,填补了国内产业的空白。

泰科天润浏阳6英寸生产线

资料来源:泰科天润

在谈及未来6英寸的产能规划时,秋琪指出:“我们6英寸线有两个目标,一个是冲量。在今年一季度我们的客户订单就已经破亿,目前正处于一个产能供不应求的状态,后续将重点精力放在提高订单的交付能力和产品的性价比上;另一个就是产线切换和产能扩充上。在今年年底,我们将逐步完成碳化硅 MOSFET 4/6英寸线的切换。此外,公司湖南6英寸线今年将在一期的6万片/年的基础上开始扩产,预计2023年将实现年产10万片/6英寸碳化硅晶圆片的能力,以更好的满足客户激增的订单需求。”

碳化硅迎来最好的发展黄金期,公司积极新建碳化硅8英寸线以强化其竞争优势

近年来,随着碳化硅器件在5G通信、电动汽车、光伏新能源、轨道交通、智能电网等行业应用加速,碳化硅器件市场需求迅速增长,产业链的景气程度持续向好。

据Yole统计,2020年碳化硅功率器件市场规模约为7.1亿美元,预计2026年将增长至45亿美元,2020-2026年CAGR近36%。其中,中国作为全球新能源汽车最大的应用市场,其碳化硅市场规模有望从2020年的14.6亿元增长到2024年的164.7亿元,年均复合增长率达83.2%。

资料来源:Yole

从竞争格局来看,当前碳化硅领域呈寡头垄断的局面。Wolfspeed、英飞凌和Rohm三家公司占据了全球碳化硅市场约70%的份额,其中Wolfspeed的出货量更是一家独大,市场份额接近全球的50%,并且技术、工艺全球领先。而中国碳化硅产业基础薄弱,落后美国在1代产品以上。不过,好现象是在政策和资金的驱动下,近年来时代电气、斯达半导、华润微、闻泰科技、新洁能、扬杰科技、宏微科技等传统功率器件厂商在原有的IGBT、MOSFET等业务的基础上,利用长期以来积累的技术和经验优势积极向碳化硅器件领域拓展,并且已经取得了一定的进展。

资料来源:泰科天润

“当前碳化硅器件的发展方向明确,国内原厂占据天时地利。尤其这两年在中美MY战、疫情等外因挤压下,早年间对国内厂商持观望态度的国外大厂逐渐敞开怀抱,开始逐步导入并接受国内原厂的产品。另一方面,一些国外友商跟欧美车厂之间存在深度绑定,对其他客户的供应能力下降,国内的标杆客户由于供应不够,出于供应链安全考虑,便会扶持国产碳化硅厂商作为二供。因此从时间节点来说,当下属于国内碳化硅企业最好的发展黄金期。”在谈及当前的行业发展现状时,秋琪如是说。

作为国产碳化硅功率器件制造和应用的领导者,泰科天润的产品研发、产能建设等动态一直以来就走在行业前列。

秋琪指出,与其他友商相比,我们是国内少有的十年如一日专注碳化硅器件研发、生产和销售的厂商。作为一个IDM公司,我们不仅能够将设计与工艺整合使产品达到最优的结构和良率,而且通过多年以来与下游客户的不断磨合,深度挖掘用户的使用痛点,我们为客户提供个性化需求产品的能力已经在处在国内前列。

“未来3-5年,我们还是会围绕着为客户提供更高的产品性价比为主轴,进行相关的产业和产品布局。我们正在规划的北京新的碳化硅8英寸线,前两个月已经完成土地采购,预计今年今年年底的时候将会动工,项目建成后公司整个产能将会进一步扩大,产值也会得到成倍增长。”在谈及未来发展规划时,秋琪满怀信心的说道。