功率半導體器件在現代電力控制和驅動系統中發揮著重要作用,受益于新能源汽車、新能源發電等市場需求日益旺盛,功率半導體器件獲得了前所未有的關注,國內外眾多半導體企業都在斥巨資研發和生產功率半導體,爭奪功率半導體市場的主動權。
目前最常用的功率半導體是IGBT,在幾百到幾千伏的中壓區域應用十分廣泛,IGBT綜合了功率MOSFET和雙極型晶體管(BJT)兩種器件的結構,具有輸入阻抗高、易于驅動、電流能力強、功率控制能力高、工作頻率高等特點,被廣泛應用于逆變器、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
然而經過幾十年的發展,硅正在達到其性能的極限,Si基器件性能提高的潛力愈來愈小,因此以SiC為代表的寬禁帶功率半導體器件憑借其優異的性能,逐步應用于高壓、高頻、高溫和大功率電力電子領域,SiC功率器件可廣泛應用于新能源汽車、5G 通訊、光伏發電、軌道交通、智能電網、航空航天等現代工業領域,特別是在新能源汽車領域的滲透在快速上升。
雖然不同應用領域和不同應用場景對半導體功率器件性能要求存在差異,但都在朝著高功率密度、小型化、高效率、低能耗、高可靠性等方向演變,而僅靠對芯片的優化,已經很難滿足這些市場要求,因此需要高可靠性的封裝技術制成功率半導體模塊使芯片的優勢能夠完全發揮出來。
功率模塊封裝是將一個或多個功率芯片和陶瓷襯板(DBC、AMB),引線,功率端子,信號端子,絕緣灌封膠(液態環氧/硅凝膠),外殼等輔助體集成封裝在一起,以提高可用性、可靠性以及使用壽命等。
功率芯片通過封裝實現與外部電路的連接,其性能發揮依賴著封裝技術的支持,特別是在大功率場合下,功率芯片通常要被封裝為功率模塊進行使用,IGBT模塊和SiC功率模塊已成為功率半導體企業競爭的焦點,目前國內模塊封裝廠商的布局進度如何?本文將重點介紹近期在產品、產能以及訂單等方面有所布局的模塊企業現狀。
1、斯達半導
斯達半導是國內首批IGBT公司,長期致力于IGBT、快恢復二極管、SiC等功率芯片的設計和工藝及IGBT、MOSFET、SiC等功率模塊的設計、制造和測試。IGBT模塊的是公司的主要產品,廣泛應用于新能源、新能源汽車、工業控制及電源、變頻白色家電等行業,公司2021年度IGBT模塊的市場份額在中國企業中排名第1位,是國內IGBT行業的領軍企業。
2022年,受新能源行業大功率模塊銷售比例增加影響,斯達半導銷售980萬只IGBT模塊,營業收入達22.24億人民幣,占總營業收入的82.25%;2023年8月30日,斯達半導發布2023年半年報,營業收入同比大漲46.25%,其中生產應用于主電機控制器的車規級IGBT模塊持續放量,合計配套超過60萬輛新能源汽車。
在2023年半年度業績說明會上,斯達半導董事長沈華表示,上半年公司市場占有率進一步上升,目前公司訂單飽滿,整體產能利用率保持在較高水平,公司正在積極擴產建設以滿足新能源汽車、光伏發電、風力發電、儲能、工業控制等行業不斷增長的市場需求。
據悉,在2023年上半年,斯達半導應用于乘用車主控制器的車規級SiC MOSFET模塊持續放量,同時公司新增多個使用車規級SiC MOSFET模塊的800V系統的主電機控制器項目定點;斯達半導基于第七代微溝槽Trench Field Stop技術的750V車規級IGBT模塊大批量裝車,公司基于第七代微溝槽Trench Field Stop技術的1200V車規級IGBT模塊,新增多個800V系統車型的主電機控制器項目定點。
值得注意的是,斯達半導半年報顯示,截至今年6月底,斯達半導存貨為11.03億元,同比增加57.13%,存貨主要是公司模塊制造環節所需的原材料等相應增加,以及子公司斯達微電子芯片制造環節準備相應材料所致。斯達半導表示,上半年公司營業收入繼續保持快速增長的勢頭,公司根據持續增長的訂單需求采購生產所需的原材料,以保證公司正常生產經營,滿足客戶訂單需求,不存在原材料或者成品銷售積壓的情況。
斯達半導也在積極擴大產能,其SiC芯片研發及產業化項目、功率半導體模塊生產線自動化改造項目正在建設中,預計達產后將形成年產6萬片6英寸SiC芯片、新增年產400萬片的功率半導體模塊的生產能力,目前已進入最后階段,最快今年底就可投產。
2、正齊半導體
10月19日,正齊半導體年產六萬顆高階功率模塊研發生產項目在蕭山經濟技術開發區舉行簽約儀式。
據了解,正齊半導體杭州項目將在開發區投資建設第三代半導體模塊工廠。項目首期投資3000萬美元,總投資額將達10億元人民幣,規劃建設10條智能化模塊封裝生產與組裝線,滿足車規級與航天級的模塊生產線要求,每年將生產6萬顆高端航天及車規級IGBT與碳化硅芯片、模塊及器件等產品。
該工廠將采用與合作廠商共同研制的驅動芯片,將最新一代高密度IGBT與碳化硅芯片和多功能、高集成驅動芯片,實現從功率芯片、驅動芯片到模組封測、提供應用方案的全自主可控。目前,該項目已經開始裝修設計階段,預計于2024年中旬投產通線,達產后每年產值約5億元,二期總達產后年產值約25-30億元。
正齊半導體(杭州)有限公司是馬來西亞上市公司正齊集團在中國的子公司,主要從事功率模塊,功率器件的研發和銷售,核心團隊畢業于美國長春藤、清華大學、西安電子科技大學等高等學府。
3、芯未半導體
10月16日,成都高新區芯未半導體一期通線儀式順利舉行,標志著芯未半導體一期項目全面通線投產,本次通線投產后,該項目將形成約6萬片/年IGBT芯片(折合8寸)、120萬只/年功率模塊生產能力。
據了解,芯未半導體項目位于成都高新西區,是成都首個功率半導體代工平臺,也是成都規模最大的功率半導體中試平臺,主要為功率半導體設計企業、制造企業、終端應用企業等提供從IGBT芯片背面加工-模塊封測代工-組件集成代工的一站式代工服務。
4、臻驅科技
10月9日,臻驅科技宣布完成D輪超6億元人民幣融資,將主要用于業務爆發階段的運營現金流補充、產能擴建,以及下一代功率模塊、功率磚和碳化硅技術的研發。
而就在一個月前,臻驅科技剛獲得了沃爾沃汽車科技基金的戰略投資,此次攜手沃爾沃汽車,雙方將圍繞下一代碳化硅(SiC)技術開發進行了深入的討論,合作也將主要圍繞碳化硅功率模塊及電控整機的應用展開,進一步加速全球化布局。
資料顯示,臻驅科技成立于2017年,是一家提供國產功率半導體及新能源汽車驅動解決方案的公司,是國內少有的具備汽車功率半導體、電機控制器的正向研發能力,核心業務采用 “模塊+電控”的垂直整合模式,使得電控系統更靈活、性能更優、成本更可控。
產品上,臻驅科技DrivePACK車規級模塊系列產品已在去年下半年開始批量生產,而全新一代的OreoPACK車規級模塊也已完成開發和測試驗證,獲得多家國內外一線主機廠量產車型的定點,并在今年開始批量生產。

臻驅科技認為,車用功率模塊已從硅基功率半導體(IGBT)為主的時代,開始逐步進入以碳化硅MOSFET為核心的發展階段,臻驅科技將加快研發碳化硅、下一代功率模塊等核心技術,推動研發成果的產業化轉化,據稱,其碳化硅(SiC)三代功率半導體將在未來2-4年大批量交付。
5、順為科技
10月7日,株洲市石峰區舉行順為科技集團IGBT/SiC功率半導體模塊項目簽約儀式,該項目位于田心高科園,項目總投資7.5億元,預計在今年年底啟動建設,明年上半年正式投產,建成達產400萬個IGBT模塊及100萬個SiC模塊,預計年產值8億元。
這不是今年順為科技第一次投入半導體項目,今年3月,順為科技與海口德悅簽訂合作協議,順為科技集團主導的半導體產業集群項目正式落戶海口綜保區。該項目總投資額超過32億元,將在海口綜保區投資芯片檢測封裝、半導體設備制造及光電顯示產品制造、半導體硅材料12英寸硅晶棒及300mm硅片生產制造等,預計投產后5年內工業總產值將達到200億元。
6、長飛先進半導體
9月1日,長飛先進半導體武漢基地開工儀式在光谷科學島圓滿舉行,項目總投資預計超過200億元。其中,項目一期總投資100億元,可年產36萬片SiC MOSFET晶圓,包括外延、器件設計、晶圓制造、封裝等,一期項目預計2025年建設完成,屆時將成為國內最大的SiC功率半導體制造基地,公司產能規模將居行業絕對領先地位。
安徽長飛先進半導體有限公司專注于碳化硅(SiC)功率半導體產品研發及制造,擁有國內一流的產線設備和先進的配套系統,具備從外延生長、器件設計、晶圓制造到模塊封測的全流程生產能力和技術研發能力,碳化硅晶圓年產能超過6萬片。
7、芯動半導體
8月17日,無錫芯動半導體第三代半導體模組封測項目舉行“車規級IGBT模塊生產線”預驗收儀式,并計劃在9月底完成調試后進入小批量生產,最快將于今年年底投入量產。
據悉,該項目總投資8億元,將建設年產120萬套車規級功率器件模組項目,產品涵蓋功率半導體模塊、分立器件等,主要用于新能源汽車、新能源綠電、充電樁等領域,自首批設備入廠后,現已進入量產準備階段。
資料顯示,無錫芯動半導體科技有限公司成立于2022年11月,主營業務有功率半導體模塊及分立器件的研發、設計、封裝、測試和銷售。近年來,芯動半導體以車規級功率半導體為起點,已完成GFM平臺750V IGBT、1200V SiC以及SFM平臺1200V SiC功率模塊產品開發與驗證。
芯動半導體是長城汽車在功率半導體領域的重要布局,將以開發第三代功率半導體SiC模組及應用解決方案為目標,以自主研發實現國產替代,并對上下游資源高效整合、聯動發展,實現長城汽車對功率半導體產業鏈的自主可控。
8、賽晶半導體
7月27日,賽晶科技公告子公司賽晶亞太半導體科技(浙江)有限公司(簡稱“賽晶半導體”)完成1.6億元人民幣A輪融資,所得資金將重點用于最新的IGBT模塊和SiC模塊生產線建設。
據賽晶半導體董事長項頡介紹,公司目前已有2個IGBT模塊封測線投產,仍有一個IGBT模塊封測線及碳化硅 MOSFET 模塊封測線正在建設中,未來將加快規劃中的第三、四條模塊生產線的建設和產能提升。
2022年,賽晶科技自研的i20系列1200V IGBT芯片及ED封裝IGBT模塊批量交付,獲得來自電動汽車、光伏、儲能等近30家客戶的訂單,產銷IGBT模塊約7萬個,實現銷售收入達3970萬元,較2021年增長約12倍。展望2023年全年,預期在IGBT方面收入能夠跟去年同期相比有大幅度增長,全年將力爭實現2億元的銷售收入目標。
9、中芯集成
6月13日,中芯集成投資者日活動上,公司執行副總經理劉煊杰表示,通過發力“系統代工”模式,中芯集成能夠提供國產高端功率半導體替代解決方案,據介紹,目前公司建成了國內規模最大車規級IGBT制造基地,預計IGBT產能在今年底前超過12萬片/月。
中芯集成2018年脫胎于晶圓代工龍頭中芯國際,在功率模組行業,采用代工模式在做芯片的同時,還可以生產高端功率模組,目前已形成功率全譜系產品,建成了國內規模最大車規級IGBT制造基地,與國際領先產品技術差距縮短到半年時間。
今年5月,中芯集成上市募資125億元,其中重頭戲便是二期擴產,根據規劃,中芯集成將在今年底形成年產出8英寸等效晶圓250萬片及年600萬只大功率模組的供應能力。
據介紹,大功率模塊技術難度大,國產化率相對比較低,而中芯集成(3300v/4500v)超高壓IGBT全面對標ABB(瑞典通用電氣)產品,進入了國家電網智能柔性輸電系統。產能方面,今年5月公司已產出8萬片/月的8英寸IGBT晶圓,年底產能將達到12萬片/月。
10、中車時代半導體
6月6日,中車時代電氣發布公告稱,下屬控股子公司株洲中車時代半導體有限公司(以下簡稱“中車時代半導體”)擬開展增資擴股引入戰略投資者工作,目的是解決資金問題,以應對擴產的迫切需求。
中車時代電氣在公告中表示,受益于新能源汽車、新能源發電等市場需求日益旺盛,中國已成為全球最重要的功率半導體應用和消費市場之一,國內功率半導體產業正處于快速發展的階段,發展機遇良好但同時市場競爭也日趨激烈,為充分把握市場機遇,進一步提升可持續發展能力,產能擴充的需求迫切。
事實上在去年9月,中車時代電氣就謀劃擴產事宜,當時公司董事會審議通過了中車時代半導體中低壓功率器件產業化建設項目。
據披露,項目投資總額約111.19億元,由宜興子項目和株洲子項目組成,投資金額分別約為58.26億元、52.93億元。宜興子項目建成達產后,可新增年產 36萬片 8 英寸中低壓組件基材的生產能力,并預留 36萬片/年生產能力,項目產品主要用于新能源汽車領域。株洲子項目建成達產后,可新增年產 36萬片 8 英寸中低壓組件基材的生產能力,產品主要應用于新能源發電及工控、家電領域。
彼時中車時代電氣表示,中國已經成為全球最大的新能源汽車市場,但在中低壓模塊等方面進口依賴程度依然較高,中車時代半導體實施上述投資項目,能夠有效提升公司中低壓組件基材、中低壓模塊的產能,推進相關產品的國產化,上述項目建成后,將與公司現有生產基地共同形成完善的組件產品產業化生產鏈,繼而建成大規模的電力電子產品產業化生產基地,產品涵蓋高壓、中低壓芯片及模塊。
11、芯能半導體
5 月 29 日,深圳芯能半導體技術有限公司(以下簡稱“芯能半導體”)與安巢經開區在合肥市政府簽署項目合作協議。
此次簽約項目采用先進工藝,專注于大功率模塊封測,主要建設 10 條 IGBT、5 條 SIC MOS 自動化生產線,產品應用于新能源汽車、太陽能和家電等行業,項目整體建成達產后,預計可實現年產 480 萬只 IGBT 模塊和60 萬只 SIC MOS 模塊,年營收約 15 億元。
資料顯示,芯能半導體是一家聚焦 IGBT 芯片、高壓柵極驅動芯片以及智能功率模塊的研發、生產、應用和銷售的國家高新技術企業和國家“專精特新”小巨人企業。公司先后獲得了深圳高新投、美的、小米、國電投、達晨創投等股權投資。
12、斯科半導體
5月4日,三安光電在其2022年年度報告中稱,蘇州斯科半導體規劃“年產240萬只碳化硅半橋功率模塊項目”基礎建設已完成,設備正陸續入廠,已進入安裝調試階段,待產線通線后進入試生產。
據悉,蘇州斯科半導體由理想汽車與湖南三安半導體合資組建,以該公司為主體的理想汽車功率半導體研發及生產基地項目于2022年正式啟動建設,專注于碳化硅車規功率模塊的自主研發及生產,旨在打造汽車專用功率模塊的自主設計和生產制造能力。
13、宏微科技
宏微科技成立于2006年8月,是一家主業專注IGBT、FRED芯片、單管、模塊業務的功率半導體公司,2010年研制成功第一代IGBT芯片,2019年,公司搭載IGBT芯片的車規模塊實現向臻驅科技的小批量供貨,進軍新能源車市場。
2022年,宏微科技投資6億元進行車規級功率半導體分立器件生產研發項目建設,預計建設周期3年,規劃建設年產車規級功率半導體器件840萬塊的生產能力。
電動汽車領域,公司產品主要用于電控系統,并與比亞迪、匯川、臻驅科技等多家知名企業保持合作關系。2022年,公司的相關汽車產品已經實現了電動汽車主驅IGBT模塊產品的批量供應,供應給整車客戶和Tier1客戶。
2023年8月21日,宏微科技發布公告披露簽署重大合同,自2023年9月至2026年6月期間,給客戶A每月提供不超過20萬塊模塊產品,具體供應量將根據2023年9月、2024年7月、2025年7月實際產能,按年度為單位動態調整。
10月17日,宏微科技在投資者互動平臺表示,公司IGBT模塊產品已完成賽力斯汽車問界新款車型主驅產品定點驗證測試,后續將根據客戶需求逐步批量交付。
隨著世界各國對節能減排的需求越發迫切,功率半導體器件已從傳統的工業控制和4C(通信、計算機、消費電子、汽車)領域邁向新能源、新能源汽車、軌道交通、智能電網、變頻家電等諸多產業,在半導體下行周期也絲毫不影響功率半導體賽道的穩健增長,據Yole數據預測,至2025年,全球功率半導體分立器件和模塊的市場規模將分別達到76億美元和113億美元。
現今我國新能源產業走在世界前列,新能源汽車、儲能發電等行業蓬勃發展,推動了對IGBT和SiC為代表的功率半導體的需求,近年來國內相關功率半導體建設項目如火如荼,包括前述的模塊封裝領域在市場對功率半導體的高要求下產能飛速擴張,隨著這些項目的建設投產,國產功率半導體應用也將進一步走向縱深發展,未來表現值得期待。
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原文始發于微信公眾號(艾邦半導體網):十多個項目投產、簽約,新增數千萬產能,IGBT/SIC功率模塊有多火?