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傾佳電子行業(yè)洞察:中國SiC碳化硅功率半導(dǎo)體發(fā)展趨勢與企業(yè)采購策略深度解析

楊茜 ? 來源:jf_33411244 ? 作者:jf_33411244 ? 2025-10-09 18:31 ? 次閱讀
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傾佳電子行業(yè)洞察:中國SiC碳化硅功率半導(dǎo)體發(fā)展趨勢與企業(yè)采購策略深度解析

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傾佳電子(Changer Tech)是一家專注于功率半導(dǎo)體和新能源汽車連接器的分銷商。主要服務(wù)于中國工業(yè)電源、電力電子設(shè)備和新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈。傾佳電子聚焦于新能源、交通電動化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型三大方向,并提供包括IGBT、SiC MOSFET、GaN等功率半導(dǎo)體器件以及新能源汽車連接器。?

傾佳電子楊茜致力于推動國產(chǎn)SiC碳化硅模塊在電力電子應(yīng)用中全面取代進(jìn)口IGBT模塊,助力電力電子行業(yè)自主可控和產(chǎn)業(yè)升級!

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET功率器件三個必然,勇立功率半導(dǎo)體器件變革潮頭:

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET模塊全面取代IGBT模塊和IPM模塊的必然趨勢!

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET單管全面取代IGBT單管和大于650V的高壓硅MOSFET的必然趨勢!

傾佳電子楊茜咬住650V SiC碳化硅MOSFET單管全面取代SJ超結(jié)MOSFET和高壓GaN 器件的必然趨勢!

第一部分:中國碳化硅功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略格局

第一章:市場動態(tài)與增長軌跡

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中國乃至全球的碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體市場正處于指數(shù)級增長的快車道。根據(jù)國際權(quán)威機構(gòu)Yole的預(yù)測,全球SiC功率器件市場規(guī)模預(yù)計將從2023年的約27億美元增長至2029年的超過104億美元,年均復(fù)合增長率(CAGR)高達(dá)25% 。中國作為全球最大的電力電子應(yīng)用市場,其國內(nèi)SiC市場的增速在強勁內(nèi)需的驅(qū)動下,預(yù)計將與全球趨勢保持一致甚至超越。這一歷史性的市場機遇主要由三大核心驅(qū)動力、一項關(guān)鍵國家戰(zhàn)略以及由此衍生的深刻產(chǎn)業(yè)變革所共同塑造。

主要需求驅(qū)動力深度剖析

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新能源汽車(NEV):不可動搖的核心引擎 新能源汽車是當(dāng)前及未來數(shù)年內(nèi)驅(qū)動SiC市場增長的最主要力量,其應(yīng)用占據(jù)了超過70%的SiC器件市場份額,并預(yù)計到2029年將達(dá)到82% 。這一趨勢的根本原因在于汽車行業(yè)向高壓電氣架構(gòu)的集體轉(zhuǎn)型。為了提升充電速度、降低能量損耗并延長續(xù)航里程,主流車企正加速從400V平臺遷移至800V甚至更高的電壓平臺,例如比亞迪已推出千伏(1000V)架構(gòu) 。在高壓平臺下,SiC MOSFET相較于傳統(tǒng)的硅基IGBT,在高頻、高溫下的性能優(yōu)勢被極致放大,成為主驅(qū)動逆變器的必然選擇。新能源汽車中功率半導(dǎo)體的價值量是傳統(tǒng)燃油車的五倍以上,為SiC器件創(chuàng)造了巨大的增量市場 。從特斯拉Model 3首次大規(guī)模采用SiC開始,比亞迪、小鵬、吉利等國內(nèi)外車企紛紛跟進(jìn),已形成強大的市場“拉動效應(yīng)”,帶動了整個汽車供應(yīng)鏈對SiC器件的強勁需求 。

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光伏與儲能系統(tǒng)(PV & ESS):效率提升的關(guān)鍵推手 在“雙碳”目標(biāo)背景下,光伏逆變器和儲能雙向變流器(PCS)對更高轉(zhuǎn)換效率和功率密度的追求,構(gòu)成了SiC市場的第二大驅(qū)動力。SiC器件的低開關(guān)損耗和高工作頻率特性,使得系統(tǒng)設(shè)計者可以大幅縮小電感、電容等磁性元件的尺寸和重量,從而降低系統(tǒng)整體成本、提升功率密度 。例如,在光伏逆變器的MPPT-BOOST電路中,采用SiC MOSFET和SiC SBD可以顯著提高系統(tǒng)效率并支持更高工作頻率 。

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工業(yè)與電網(wǎng)應(yīng)用:未來增長的“第二波浪潮” 盡管目前市場份額相對較小,但大功率工業(yè)應(yīng)用(如高端工業(yè)電焊機、感應(yīng)加熱電源)和智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施(如固態(tài)變壓器、高壓直流輸電HVDC)被視為SiC應(yīng)用的下一個萬億級增量市場 。行業(yè)專家普遍認(rèn)為,繼電動汽車之后,SiC應(yīng)用的“第二波浪潮”將在電網(wǎng)領(lǐng)域掀起,其需求規(guī)模有望與汽車市場相媲美 。

催化:國家產(chǎn)業(yè)政策的戰(zhàn)略扶持

中國將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主可控提升至國家戰(zhàn)略高度,為國內(nèi)SiC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的政策支持。以《“十四五”規(guī)劃》為代表的國家頂層設(shè)計,以及由國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(“大基金”)三期募集的約475億美元巨額資金,為本土SiC企業(yè)的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)能擴張注入了強大動力 。此外,地方政府(如深圳市)也出臺了一系列配套政策,對企業(yè)的研發(fā)投入、產(chǎn)線升級、EDA軟件采購等給予直接補貼,進(jìn)一步加速了本土龍頭企業(yè)的成長 。

汽車市場的“引力井”及其對工業(yè)采購方的深遠(yuǎn)影響

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新能源汽車市場的壓倒性主導(dǎo)地位,為SiC供應(yīng)商的產(chǎn)能規(guī)劃和研發(fā)方向創(chuàng)造了一個巨大的“引力井”。供應(yīng)商會自然地將其資源優(yōu)先配置給能夠提供大批量、長期穩(wěn)定訂單且質(zhì)量要求嚴(yán)苛的汽車Tier 1和整車廠。這一現(xiàn)象的形成邏輯在于:首先,汽車應(yīng)用占據(jù)了市場需求的絕大部分(超過70%);其次,通過AEC-Q101和IATF 16949等車規(guī)級認(rèn)證不僅是進(jìn)入汽車供應(yīng)鏈的門票,更成為供應(yīng)商展示其技術(shù)和質(zhì)量實力的最高榮譽,是其核心營銷資產(chǎn) ;因此,供應(yīng)商的產(chǎn)品路線圖、產(chǎn)能擴張計劃和技術(shù)迭代方向?qū)⒉豢杀苊獾叵驖M足車規(guī)要求傾斜,例如開發(fā)專為主驅(qū)逆變器設(shè)計的Pcore?6 HPD系列功率模塊 。

對于電力電子或電源等非汽車領(lǐng)域的采購團(tuán)隊而言,這既是機遇也是挑戰(zhàn)。機遇在于,可以借力已達(dá)到車規(guī)級質(zhì)量水平的供應(yīng)商,獲得高可靠性的元器件。而挑戰(zhàn)在于,當(dāng)市場供應(yīng)緊張時,非汽車客戶的訂單優(yōu)先級可能會被排在汽車大客戶之后,面臨產(chǎn)能分配不足的風(fēng)險。因此,采購經(jīng)理在評估供應(yīng)商時,必須提出一個關(guān)鍵的戰(zhàn)略問題:“該供應(yīng)商是否設(shè)有獨立的工業(yè)事業(yè)部,并具備明確的戰(zhàn)略來支持非汽車領(lǐng)域的客戶?還是僅僅將我們視為填補其汽車訂單生產(chǎn)間隙的補充業(yè)務(wù)?”這個問題的答案,將直接關(guān)系到供應(yīng)鏈的長期穩(wěn)定性和可靠性。

第二章:核心技術(shù)與制造生態(tài)系統(tǒng)趨勢

中國SiC產(chǎn)業(yè)生態(tài)正在快速演進(jìn),技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出鮮明特征。理解這些趨勢,是制定有效采購策略的前提。

從6英寸到8英寸:成本與規(guī)?;年P(guān)鍵一躍

晶圓尺寸從主流的6英寸向8英寸過渡,是當(dāng)前SiC產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)成本降低和規(guī)?;a(chǎn)的最核心趨勢。一片8英寸晶圓的有效利用面積是6英寸的1.83倍,理論上可切割出的芯片數(shù)量接近翻倍,綜合制造成本有望降低30%以上,這對價格敏感的汽車市場尤為重要 。然而,大尺寸SiC單晶生長技術(shù)壁壘極高,面臨著應(yīng)力控制、缺陷密度和熱場均勻性等嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 。盡管天科合達(dá)等國內(nèi)襯底龍頭企業(yè)已在8英寸技術(shù)上取得突破,但實現(xiàn)高質(zhì)量、大規(guī)模的穩(wěn)定量產(chǎn)仍是衡量各廠商核心競爭力的關(guān)鍵指標(biāo) 。

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架構(gòu)之爭:平面柵(Planar) vs. 溝槽柵(Trench)

在SiC MOSFET的芯片結(jié)構(gòu)上,主要存在兩種技術(shù)路線:

平面柵技術(shù):這是一種更為成熟和穩(wěn)健的技術(shù)。其柵極氧化層位于電場較低的器件表面,因此具有更高的可靠性和更好的短路耐受能力。包括基本半導(dǎo)體在內(nèi)的多家國內(nèi)廠商,都將技術(shù)重心放在優(yōu)化和完善平面柵工藝上,其第三代平面柵產(chǎn)品在性能上已對標(biāo)國際主流水平 。

溝槽柵技術(shù):這種結(jié)構(gòu)通過垂直的溝槽來形成導(dǎo)電溝道,可以實現(xiàn)更小的元胞間距和更高的溝道密度,理論上能以更小的芯片面積實現(xiàn)更低的導(dǎo)通電阻(RDS(on)?)。但其技術(shù)難點在于,柵極氧化層位于溝槽底部的高電場區(qū)域,面臨著嚴(yán)峻的長期可靠性考驗,需要復(fù)雜的屏蔽結(jié)構(gòu)來保護(hù)柵氧層 。中車時代電氣等國內(nèi)企業(yè)正在積極布局溝槽柵技術(shù) 。

國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)圖譜

中國的SiC產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)出多元化的競爭格局,主要參與者可分為以下幾類:

IDM(垂直整合制造商):這類企業(yè)覆蓋從芯片設(shè)計、晶圓制造封裝測試的全流程。典型代表是比亞迪半導(dǎo)體,其憑借集團(tuán)內(nèi)部新能源汽車的巨大需求,實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈的深度垂直整合 。另一代表是中車時代電氣,依托其在軌道交通領(lǐng)域的深厚積累,建有6英寸SiC產(chǎn)線,并積極拓展汽車和工業(yè)市場 。

Fabless(無晶圓廠設(shè)計公司):這類公司專注于芯片設(shè)計和銷售,將制造環(huán)節(jié)外包給晶圓代工廠。例如新潔能,其擁有豐富的MOSFET產(chǎn)品組合,并與華虹宏力等代工廠建立了長期戰(zhàn)略合作關(guān)系 。

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準(zhǔn)IDM / Fab-Lite模式:這類企業(yè)以芯片設(shè)計為核心,同時積極布局自有制造能力,向IDM模式轉(zhuǎn)型。基本半導(dǎo)體是其中的典型代表,公司不僅擁有完整的分立器件和模塊產(chǎn)品線,還在深圳大力投資建設(shè)自有6英寸晶圓制造基地,旨在實現(xiàn)核心環(huán)節(jié)的自主可控 。

上游材料供應(yīng)商天科合達(dá)天岳先進(jìn)等襯底材料企業(yè),是整個國產(chǎn)SiC產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的基石和關(guān)鍵賦能者 。

表1:中國碳化硅功率器件主要廠商及商業(yè)模式

公司名稱 商業(yè)模式 主要產(chǎn)品 目標(biāo)市場 主要投資者/戰(zhàn)略伙伴
比亞迪半導(dǎo)體 IDM SiC MOSFET, 功率模塊 汽車(自供為主) 比亞迪集團(tuán)
中車時代電氣 IDM SiC MOSFET/SBD, 功率模塊 軌道交通, 汽車, 電網(wǎng) 中國中車
基本半導(dǎo)體 準(zhǔn)IDM (Fab-Lite) SiC MOSFET/SBD, 功率模塊, 驅(qū)動IC 汽車, 工業(yè), 光伏儲能 博世, 廣汽資本, 中國中車
華潤微 IDM SiC MOSFET/SBD 工業(yè), 消費電子 華潤集團(tuán)
三安光電 IDM SiC MOSFET/SBD, 外延片 汽車, 通信, 工業(yè) 國家大基金
新潔能 Fabless SiC MOSFET 汽車, 光伏儲能, 服務(wù)器電源 -
斯達(dá)半導(dǎo) Fab-Lite (封裝為主) SiC功率模塊 汽車, 工業(yè) -
天岳先進(jìn) 材料 SiC襯底 供應(yīng)給器件制造商 -
天科合達(dá) 材料 SiC襯底 供應(yīng)給器件制造商 -

成熟度與性能的技術(shù)抉擇

對于采購團(tuán)隊而言,在平面柵與溝槽柵技術(shù)路線之間的選擇,已超越單純的技術(shù)參數(shù)對比,演變?yōu)橐豁楆P(guān)乎產(chǎn)品長期可靠性與前沿性能的戰(zhàn)略決策。平面柵技術(shù)歷經(jīng)多年發(fā)展,其工藝穩(wěn)定,失效機理清晰,可靠性已得到廣泛驗證?;景雽?dǎo)體在其產(chǎn)品介紹中,將其平面柵產(chǎn)品與國際一線品牌的同類平面柵產(chǎn)品進(jìn)行對標(biāo),這本身就體現(xiàn)了其在成熟技術(shù)框架內(nèi)追求極致性能和可靠性的戰(zhàn)略定力 。

另一方面,溝槽柵技術(shù)為實現(xiàn)更低的導(dǎo)通電阻和更小的芯片尺寸提供了可能,這對成本控制和功率密度提升極具吸引力 。然而,其固有的柵氧可靠性問題,對廠商的工藝控制能力提出了極高的要求 。因此,一個設(shè)計生命周期長達(dá)10至15年的產(chǎn)品,如光伏逆變器或電網(wǎng)設(shè)備,可能會更傾向于選擇技術(shù)成熟、長期可靠性數(shù)據(jù)更充分的平面柵器件。相反,一個身處激烈競爭、快速迭代市場的產(chǎn)品,如高性能電動汽車充電模塊,則可能愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險,采用更新的溝槽柵技術(shù)以獲取性能上的領(lǐng)先優(yōu)勢。

這意味著采購評估不能僅僅停留在數(shù)據(jù)手冊上的導(dǎo)通電阻值。評估團(tuán)隊必須深入考察供應(yīng)商的技術(shù)路線選擇、長期可靠性測試數(shù)據(jù)(特別是高溫柵偏HTGB等關(guān)鍵測試結(jié)果),并判斷其技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖是否與自身產(chǎn)品的生命周期和可靠性要求相匹配。

第二部分:企業(yè)戰(zhàn)略供應(yīng)商選擇框架

從宏觀市場分析轉(zhuǎn)向微觀實操層面,本部分為電力電子或電源公司的策略采購(策采)團(tuán)隊提供一個多維度的供應(yīng)商評估框架,旨在從眾多國產(chǎn)廠商中篩選出真正符合公司長期發(fā)展利益的戰(zhàn)略合作伙伴。

第三章:供應(yīng)商評估的四大維度

維度一:技術(shù)性能與產(chǎn)品競爭力(超越數(shù)據(jù)手冊)

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數(shù)據(jù)手冊是評估的起點,但絕非終點。專業(yè)的采購團(tuán)隊必須具備深入解讀并驗證關(guān)鍵參數(shù)的能力。

靜態(tài)參數(shù)基準(zhǔn)測試 以基本半導(dǎo)體的產(chǎn)品為例,通過分析其數(shù)據(jù)手冊,可以建立一套有效的靜態(tài)參數(shù)對比方法:

RDS(on)? 及其溫度特性:這是計算導(dǎo)通損耗的核心參數(shù)。不僅要關(guān)注25°C時的標(biāo)稱值,更要關(guān)注其在實際工作結(jié)溫(如150°C或175°C)下的表現(xiàn)。例如,B3M013C120Z的$R_{DS(on)}$從25°C的13.5 mΩ上升至175°C的23 mΩ,溫升系數(shù)約為1.7倍 。一個更平緩的溫升曲線意味著器件在高溫下能保持更高的效率。

VGS(th)? 及其穩(wěn)定性:柵極開啟閾值電壓直接關(guān)系到器件的抗干擾能力。一個更高且隨溫度變化更小的V_{GS(th)}能有效降低由噪聲引發(fā)的寄生導(dǎo)通風(fēng)險。B3M013C120Z的V_{GS(th)}從25°C的2.7V下降至175°C的1.9V,這種變化趨勢是評估時需要重點關(guān)注的 。

器件電容 (Ciss?,Coss?,Crss?) 與柵極電荷 (Qg?):這些參數(shù)共同決定了器件的開關(guān)速度和驅(qū)動損耗。其中,反向傳輸電容C_{rss}與輸入電容C_{iss}的比值(即米勒電容比)尤為關(guān)鍵,較低的比值有助于抑制橋式電路中由高$v/dt引起的寄生導(dǎo)通。

動態(tài)性能基準(zhǔn)測試(雙脈沖測試的重要性) 靜態(tài)參數(shù)相似的器件,在實際開關(guān)過程中的表現(xiàn)可能大相徑庭。因此,獲取在目標(biāo)應(yīng)用工況下的雙脈沖測試數(shù)據(jù)至關(guān)重要。基本半導(dǎo)體提供的與國際競品的對比測試數(shù)據(jù)極具參考價值 。分析顯示,在相同的測試平臺和條件下(VDS?=800V,ID?=40A,Tj?=125°C),不同廠商的開關(guān)損耗(Eon?,Eoff?)、體二極管反向恢復(fù)特性(Qrr?,IRRpeak?)存在顯著差異。例如,在125°C時,基本半導(dǎo)體B3M040120Z的總開關(guān)損耗(Etotal?)為918 μJ,優(yōu)于競品B2M040120Z的1070 μJ,但略高于C3M0040120K的996 μJ 。這些細(xì)微的差異將直接影響系統(tǒng)的最終能效和熱設(shè)計。

品質(zhì)因數(shù)(Figure of Merit, FOM) 使用如R_{DS(on)} times Q_{g}這樣的品質(zhì)因數(shù),可以對器件的綜合性能進(jìn)行快速評估。一個更低的FOM值通常意味著器件在導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗之間取得了更好的平衡。根據(jù)基本半導(dǎo)體的對比數(shù)據(jù),其B3M040120Z的FOM值為3400 mΩ?nC,優(yōu)于部分競品,但低于采用溝槽柵工藝的I***產(chǎn)品(1521 mΩ?nC)。這再次印證了不同技術(shù)路線帶來的性能權(quán)衡。

表2:1200V等級SiC MOSFET靜態(tài)參數(shù)基準(zhǔn)測試模板

參數(shù) 測試條件 基本半導(dǎo)體 (B3M040120Z) 競品 C (C3M0040120K) 競品 I (IMZA120R040M1H)
RDS(on)?@25°C VGS?=18V (或15V) 40 mΩ 40 mΩ 39 mΩ
RDS(on)?@175°C VGS?=18V (或15V) 75 mΩ 68 mΩ 77 mΩ
RDS(on)? 溫升系數(shù) (計算值) ≈1.88x ≈1.70x ≈1.97x
VGS(th)?@25°C - 2.7 V 2.7 V 4.2 V
VGS(th)?@175°C - 1.9 V 2.2 V 3.6 V
Ciss? VDS?=800V 1870 pF 2900 pF 1620 pF
Coss? VDS?=800V 82 pF 103 pF 75 pF
Crss? VDS?=800V 6 pF 5 pF 11 pF
Crss?/Ciss? 比值 (計算值) ≈0.0032 ≈0.0017 ≈0.0068
Qg? VDS?=800V,ID?=40A 85 nC 99 nC 39 nC
FOM (RDS(on)?×Qg?) @ 25°C 3400 mΩ?nC 3960 mΩ?nC 1521 mΩ?nC
數(shù)據(jù)來源:

表3:動態(tài)性能基準(zhǔn)測試模板(雙脈沖測試數(shù)據(jù))

參數(shù) 測試條件 基本半導(dǎo)體 (B3M040120Z) 競品 C (C3M0040120K) 競品 I (IMZA120R040M1H)
Eon? (開通損耗) Tj?=125°C 767 μJ 765 μJ 820 μJ
Eoff? (關(guān)斷損耗) Tj?=125°C 151 μJ 231 μJ 180 μJ
Etotal? (總開關(guān)損耗) Tj?=125°C 918 μJ 996 μJ 1000 μJ
VDS_peak? (關(guān)斷電壓尖峰) Tj?=25°C 1141 V 1068 V 1118 V
體二極管 Qrr? Tj?=125°C 0.54 μC 0.50 μC 0.57 μC
體二極管 IRRpeak? Tj?=125°C -38.63 A -38.85 A -46.35 A
測試條件: VDS?=800V,ID?=40A,Rgon?=Rgoff?=8.2Ω. 數(shù)據(jù)來源:

維度二:質(zhì)量體系與可靠性保證

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對于功率半導(dǎo)體,尤其是應(yīng)用于長壽命、高可靠性要求的電力電子產(chǎn)品,供應(yīng)商的質(zhì)量管理體系和產(chǎn)品可靠性驗證是評估的重中之重。

車規(guī)級為金標(biāo)準(zhǔn):汽車行業(yè)對元器件的質(zhì)量和可靠性要求是所有行業(yè)中最為嚴(yán)苛的。因此,一個供應(yīng)商是否具備車規(guī)級產(chǎn)品的供應(yīng)能力,是其整體質(zhì)量水平的最佳試金石。

AEC-Q101分立器件認(rèn)證:這是由汽車電子委員會(AEC)針對分立半導(dǎo)體器件制定的一系列應(yīng)力測試標(biāo)準(zhǔn) 。核心測試項目包括高溫反向偏置(HTRB)、高溫柵極偏置(HTGB)、溫度循環(huán)(TC)、高壓高濕高溫反偏(HV-H3TRB)等,旨在模擬器件在嚴(yán)苛汽車環(huán)境下的長期工作狀態(tài) 。采購方必須要求供應(yīng)商提供完整、未經(jīng)刪減的AEC-Q101認(rèn)證報告,以評估其產(chǎn)品的長期可靠性 。

IATF 16949質(zhì)量管理體系認(rèn)證:該認(rèn)證超越了單個元器件,是對供應(yīng)商整個生產(chǎn)制造流程的體系認(rèn)證 。它確保了從原材料到最終成品的每一個環(huán)節(jié)都具備可追溯性、過程控制的穩(wěn)定性和持續(xù)改進(jìn)的機制 。采購方應(yīng)核實供應(yīng)商的晶圓廠、封裝測試廠是否均已通過IATF 16949認(rèn)證?;景雽?dǎo)體在其產(chǎn)品介紹中反復(fù)強調(diào)其“車規(guī)級產(chǎn)品設(shè)計理念”和制造基地,這正是其質(zhì)量體系能力的體現(xiàn) 。

維度三:制造能力與供應(yīng)鏈韌性

強大的制造能力和先進(jìn)的封裝技術(shù)是確保產(chǎn)品性能、成本和供應(yīng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。

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晶圓制造能力:評估供應(yīng)商的晶圓制造能力,包括晶圓尺寸(6英寸或8英寸)、工藝成熟度、產(chǎn)能規(guī)模以及商業(yè)模式。IDM模式(如比亞迪、中車)或與頭部代工廠深度綁定的Fabless模式(如新潔能與華虹),通常能提供更強的供應(yīng)保障 ?;景雽?dǎo)體對自有晶圓廠的投資,是其致力于保障供應(yīng)鏈安全和長期發(fā)展的明確信號

先進(jìn)封裝技術(shù):封裝技術(shù)對SiC器件的性能和可靠性影響巨大。應(yīng)關(guān)注供應(yīng)商是否掌握并應(yīng)用了以下先進(jìn)技術(shù):

銀燒結(jié)(Silver Sintering):基本半導(dǎo)體的多款產(chǎn)品均采用了銀燒結(jié)技術(shù) 。相比傳統(tǒng)焊料,銀燒結(jié)層具有更高的導(dǎo)熱率和抗熱疲勞能力,能夠支持更高的功率密度和更長的工作壽命。

高性能陶瓷基板:在功率模塊中,采用氮化硅(Si3?N4?)AMB陶瓷基板,相比傳統(tǒng)的氧化鋁(Al2?O3?)或氮化鋁(AlN)基板,擁有更優(yōu)異的抗彎強度和溫度循環(huán)可靠性,能更好地匹配SiC芯片與銅基板的熱膨脹系數(shù)(CTE),是高端模塊的標(biāo)志 。

低寄生電感設(shè)計:為了充分發(fā)揮SiC的高頻優(yōu)勢,必須最大限度地降低封裝寄生電感。采用帶開爾文源極(Kelvin Source)引腳的封裝(如TO-247-4,基本半導(dǎo)體的分立器件廣泛采用)和優(yōu)化的模塊內(nèi)部布局,對于抑制開關(guān)過程中的電壓過沖和振鈴至關(guān)重要 。

維度四:戰(zhàn)略協(xié)同與生態(tài)系統(tǒng)支持

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頂級的供應(yīng)商提供的不僅僅是一顆器件,而是一套完整的解決方案和長期的戰(zhàn)略協(xié)同。

技術(shù)路線圖與研發(fā)實力:供應(yīng)商是否有清晰的下一代產(chǎn)品規(guī)劃(例如更低RDS(on)?、更高電壓等級、新封裝形式)其核心團(tuán)隊的技術(shù)背景是評估其研發(fā)潛力的重要依據(jù)。例如,基本半導(dǎo)體創(chuàng)始團(tuán)隊源自劍橋大學(xué)和清華大學(xué)的深厚學(xué)術(shù)背景,為其持續(xù)創(chuàng)新能力提供了有力背書 。

財務(wù)狀況與股東結(jié)構(gòu):一個擁有強大戰(zhàn)略投資者(如博世、廣汽、中車等產(chǎn)業(yè)資本)支持的供應(yīng)商,相比單純依賴風(fēng)險投資的初創(chuàng)公司,通常具有更強的抗風(fēng)險能力和更長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略眼光,是更可靠的長期合作伙伴 。

生態(tài)系統(tǒng)與應(yīng)用支持:這是區(qū)分“元器件銷售商”與“解決方案提供商”的關(guān)鍵。一個完善的生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)包括:

配套的門極驅(qū)動方案:SiC MOSFET對驅(qū)動電路有特殊要求。像基本半導(dǎo)體這樣,能夠同時提供為其MOSFET優(yōu)化設(shè)計的智能門極驅(qū)動芯片(如BTD5452R)、驅(qū)動電源芯片(如BTP1521P)以及參考設(shè)計板,可以極大地降低客戶的開發(fā)難度和風(fēng)險,縮短產(chǎn)品上市時間 。

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專業(yè)的應(yīng)用支持:供應(yīng)商是否擁有經(jīng)驗豐富的現(xiàn)場應(yīng)用工程師(FAE)團(tuán)隊,能夠提供版圖設(shè)計、熱仿真、EMC調(diào)試等方面的支持?是否提供精準(zhǔn)的PLECS/SPICE仿真模型?

豐富的產(chǎn)品組合:擁有覆蓋不同電壓、電流等級的分立器件和功率模塊的供應(yīng)商,能讓客戶在多個項目中實現(xiàn)供應(yīng)商歸一化,從而簡化采購、認(rèn)證流程,并增強議價能力 。

這種從“元器件供應(yīng)商”到“整體方案合作伙伴”的轉(zhuǎn)變,是衡量一個供應(yīng)商戰(zhàn)略價值的核心。SiC器件獨特的驅(qū)動要求和對系統(tǒng)寄生參數(shù)的敏感性,使得系統(tǒng)級集成的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)硅器件。如果供應(yīng)商能提供一個經(jīng)過預(yù)驗證和優(yōu)化的系統(tǒng)模塊(包括功率器件、驅(qū)動芯片、電源方案和仿真模型),就相當(dāng)于為客戶承擔(dān)了大部分的研發(fā)風(fēng)險和集成工作。這不僅能顯著加快客戶產(chǎn)品的開發(fā)周期,還能降低整體擁有成本。因此,在評估體系中,應(yīng)對供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)的完整性和質(zhì)量給予高權(quán)重。一個器件單價略高但提供完整解決方案的供應(yīng)商,其綜合價值可能遠(yuǎn)超一個只提供裸器件的低價供應(yīng)商。

第四章:供應(yīng)商選擇流程分步指南

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基于上述四維評估框架,建議采用以下結(jié)構(gòu)化的四階段流程來選擇和管理SiC供應(yīng)商:

階段一:市場篩選與初步清單建立 通過行業(yè)報告、展會交流和供應(yīng)商產(chǎn)品選型手冊 ,初步篩選出產(chǎn)品線覆蓋目標(biāo)應(yīng)用電壓、電流等級的國內(nèi)供應(yīng)商,建立一個包含5-8家潛在供應(yīng)商的初步清單。

階段二:深度技術(shù)基準(zhǔn)測試 向初步清單中的供應(yīng)商索取詳細(xì)的數(shù)據(jù)手冊、完整的可靠性報告(特別是HTGB、HTRB等長期老化數(shù)據(jù))以及在指定工況下的雙脈沖測試報告。利用前述的表2表3模板進(jìn)行橫向?qū)Ρ取M瑫r,索取PLECS或SPICE模型進(jìn)行初步的系統(tǒng)級仿真驗證。

階段三:質(zhì)量與制造體系審核 對通過技術(shù)篩選的2-3家供應(yīng)商進(jìn)行現(xiàn)場審核。審核內(nèi)容應(yīng)包括:查驗IATF 16949等質(zhì)量體系證書的有效性和覆蓋范圍;審閱其生產(chǎn)過程控制計劃(PCP)、失效模式與影響分析(FMEA)文檔;考察其統(tǒng)計過程控制(SPC)的實際應(yīng)用情況和晶圓/模塊制造產(chǎn)線的管理水平。

階段四:戰(zhàn)略協(xié)同評估與最終決策 對最終入圍的供應(yīng)商進(jìn)行商務(wù)和戰(zhàn)略層面的綜合評估??疾炱浼夹g(shù)路線圖與公司產(chǎn)品規(guī)劃的匹配度、財務(wù)健康狀況、以及應(yīng)用支持團(tuán)隊的響應(yīng)速度和專業(yè)水平??稍O(shè)計一個包含技術(shù)、質(zhì)量、商務(wù)、戰(zhàn)略四大維度的加權(quán)評分卡,進(jìn)行量化評估,從而做出數(shù)據(jù)驅(qū)動的最終決策。

第三部分:戰(zhàn)略建議與未來展望

第五章:構(gòu)建兼具韌性與競爭力的SiC采購策略

面對一個快速增長且充滿變數(shù)的市場,企業(yè)必須制定前瞻性的采購策略,以確保供應(yīng)鏈的穩(wěn)定和產(chǎn)品的市場競爭力。

實施雙源或多源供應(yīng)策略:對于SiC MOSFET等核心器件,應(yīng)避免單一供應(yīng)商依賴。在完成嚴(yán)格的認(rèn)證流程后,至少確定兩家合格的供應(yīng)商,并合理分配采購份額。這不僅能有效對沖單一供應(yīng)商可能出現(xiàn)的產(chǎn)能、質(zhì)量或商務(wù)風(fēng)險,還能通過適度競爭獲得更有利的商務(wù)條件。

從采購關(guān)系到戰(zhàn)略伙伴關(guān)系:改變傳統(tǒng)的交易型采購模式,與核心供應(yīng)商建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。在產(chǎn)品設(shè)計初期就讓供應(yīng)商的應(yīng)用專家介入,共同進(jìn)行器件選型、版圖優(yōu)化和熱設(shè)計,充分利用供應(yīng)商的系統(tǒng)級知識。這種深度合作不僅能優(yōu)化產(chǎn)品性能,還能影響供應(yīng)商未來的產(chǎn)品路線圖,使其更符合公司的長期需求。

關(guān)注系統(tǒng)總成本(TCO)而非器件單價:SiC器件的價值體現(xiàn)在其對整個系統(tǒng)的優(yōu)化上。一顆開關(guān)損耗更低的SiC MOSFET,雖然單價可能更高,但它可能使散熱器、電感、電容等被動元件的成本大幅降低,最終實現(xiàn)系統(tǒng)總物料清單(BOM)成本的下降。因此,采購決策必須基于系統(tǒng)級的成本效益分析,而非孤立的器件價格比較。

第六章:總結(jié)與展望

中國碳化硅功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處在一個由政策扶持和市場需求雙輪驅(qū)動的黃金發(fā)展期。新能源汽車和可再生能源的蓬勃發(fā)展,為本土SiC企業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機遇。然而,機遇與挑戰(zhàn)并存,激烈的市場競爭將加速行業(yè)洗牌。未來幾年,那些在8英寸晶圓制造技術(shù)上取得突破、建立了車規(guī)級質(zhì)量體系、并能為客戶提供完整生態(tài)系統(tǒng)支持的企業(yè),將有望脫穎而出,成為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。

對于電力電子和電源企業(yè)而言,成功駕馭這一變革浪潮的關(guān)鍵,在于建立一套科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、多維度的供應(yīng)商評估和選擇體系。采購團(tuán)隊需要超越傳統(tǒng)的成本考量,從技術(shù)性能、質(zhì)量可靠性、制造能力和戰(zhàn)略協(xié)同四個維度,全面審視潛在合作伙伴。通過識別并綁定那些不僅提供優(yōu)質(zhì)元器件,更能提供系統(tǒng)級解決方案的“整體方案合作伙伴”,企業(yè)才能在這場由第三代半導(dǎo)體引領(lǐng)的能源效率革命中,構(gòu)建起持久的核心競爭力。

審核編輯 黃宇

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