在一輛穿行于極寒雪原的新能源汽車中,一枚碳化矽功率晶片在電驅系統裏持續吞吐流轉電能。
成立四年的安徽長飛先進半導體股份有限公司(以下簡稱“長飛先進”),憑藉全產業鏈自研轉型,成功躋身國內碳化矽第一梯隊,持續打磨車規產品可靠性,目前多款產品已通過3000小時可靠性驗證。“晶圓製造是製造業皇冠上的明珠,也是零容錯的行業,每個環節都不能掉鏈子。”長飛先進總裁陳重國表示。
長飛先進DeepXE™嵌入式車規新品。企業供圖
破局攻堅:推進車規晶片驗證落地
2022年,在新能源車、光伏等行業需求驅動下,碳化矽迎來從“驗證期”向“放量期”過渡的窗口期。同年5月,長飛先進成立,從既有產線基礎起步,重點佈局碳化矽賽道。
依託跨領域複合型技術團隊,長飛先進選擇從初期的代工模式逐步向全產業鏈模式轉型,堅持自主研發,在成立第二年便推出首顆自研1200V SiC SBD晶片,邁出產品自主化的第一步。
“車規晶片需要大批量、長時間的實際應用驗證,想要真正進入車載供應鏈,實驗室樣品遠遠不夠。”陳重國説。為打通車規級批量供貨能力,2023年,依託38億元A輪股權融資,公司啟動武漢智慧化晶圓基地建設。
產線落地之後,長飛先進逐步將重心轉向車規級可靠性打磨,逐步搭建起650V-3300V的碳化矽產品矩陣,覆蓋光伏、儲能、充電樁和新能源汽車等場景,同步推進多批次客戶送樣、上車驗證。
從代工到自研,長飛先進已形成年產能42萬片的碳化矽晶圓生產能力,規模位居國內前列。“功率半導體賽道比拼的是長期穩定的工藝能力,容不得半點鬆懈。”陳重國強調,“我們必須追趕甚至超越國際同行的水準,否則客戶沒有理由改用我們的產品。”
“我們公司才成立4年,一邊搭建團隊一邊做研發,已完成了五代產品迭代。客戶對性能的核心訴求是功率密度,關鍵看比導通電阻。目前,國際同行主流水準在2.0-2.1mΩ·cm2左右,我們的新品可以做到1.8mΩ·cm2,處於領先位置。在可靠性方面,我們的新品全部通過3000小時可靠性驗證。”
全鏈條模式:構建差異化競爭底座
產能和產品矩陣落地的背後,是長飛先進根植于全流程產業鏈體系的核心競爭力。
當前,長飛先進已形成從外延生長、器件與模組設計、晶圓製造到模組封測的完整能力,為實現穩定可控的良率、可靠的產品品質以及成本優化打下底層基礎。
在陳重國看來,全產業鏈模式的價值,首先體現在對產品品質的系統性管控上。“全產業鏈模式是功率半導體領域經過驗證的成熟模式。”陳重國解釋説,“材料、外延、製造、封裝各環節相互影響,而且半導體行業技術保密性強,不同企業之間不會共享核心參數,相互有技術壁壘,但應用端出現故障往往是多因素疊加的結果。”
這套全鏈條能力在要求嚴苛的車規場景下尤為凸顯,可靠性成為產品核心需求。“可靠性簡單理解就是要‘靠譜’,這主要體現在三個維度:一是長生命週期,比如車規晶片要保證在車上使用多少個週期不出故障;二是晶片在極寒、高溫高濕等不同環境場景下要穩定運行;三是要保障量產產品保持穩定。”
與此同時,實現全產業鏈佈局之後,規模起量也進一步釋放成本優勢。“產能規模對成本的影響非常大,沒有足夠的量,晶圓廠的成本就很難降下來;其次,良品率直接影響成本,也影響客戶的信任度。依託我們在武漢較早實現全自動化、A3級智慧化的晶圓廠,工廠的智慧化生產能有效降低成本。”
完整打通的工藝能力,也為多品類快速迭代提供條件。“目前我們已經有接近200款產品。”陳重國説。
未來增量:車規主戰場與AI算力新空間
在2026灣芯展上,長飛先進集中發佈一批面向車規與算力場景的碳化矽新品:車規SiC MOSFET晶片、全新DeepXE™嵌入式模組瞄準整車高壓平臺,專門針對大功率工況優化的單管與模組,則瞄準快速擴張的AI數據中心市場。
陳重國強調,“車規級的晶片是碳化矽領域的主戰場,產業的核心機遇在於,在650伏以上的部分應用場景會逐步替代硅基器件。”
在他看來,行業未來的結構性機會主要來自三個方面,一是隨著成本下降,消費領域的滲透率顯著提升,例如手機快充等;二是車廠前期的驗證準備已進入爆發期,碳化矽應用場景已從高端車拓展至中端車,帶來巨大增量;三是AI數據中心將會成為巨大增量市場。
需求集中釋放,推動行業朝著高壓大功率方向演進。無論是新能源車向更高電壓整車平臺迭代,還是AI數據中心固態變壓器,都催生出大功率器件的現實需求。“我們的產品競爭將從兩個維度開展,一是廣度,覆蓋足夠多的應用場景;二是深度,在可靠性、性能上實現超越,這是必走的路。”陳重國表示。
據他介紹,目前,長飛先進已經搭建好了全系列工藝平臺,並且立項開發更高電壓等級平臺,順應高壓大功率的行業發展趨勢。在車規級晶片這個關鍵市場,公司將在批量生產後的穩定性、成本控制這些方面深耕。
面向持續擴容的高壓功率半導體市場,國產碳化矽突圍之路,是性能指標、量產一致性、下游適配能力的綜合比拼。“國內在材料、晶圓製造、封裝可靠性方面已取得長足進步,但系統應用能力仍是行業明顯短板。”陳重國説。(實習生侯星羽對本文亦有貢獻)
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