對標國外大廠，SiC器件陸續(xù)放量出貨！這家深圳國產(chǎn)功率器件廠商進擊車規(guī)產(chǎn)品

近年來，在政策的引導和資本的大力支持下，我國碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展大幅提速，不斷涌現(xiàn)出天科合達、天岳先進、瀚天天成、東莞天域、泰科天潤等一大批具有自主知識產(chǎn)權的碳化硅優(yōu)秀企業(yè)。隨著這些企業(yè)的興起，打破了國內碳化硅的技術空白并逐漸縮小了與發(fā)達國家的技術差距。

最近，芯八哥“走進產(chǎn)業(yè)鏈”欄目記者采訪了碳化硅器件行業(yè)冉冉升起的一家新興企業(yè)——深圳市森國科科技股份有限公司（以下簡稱“森國科”）的董事長楊承晉，探討在低碳和雙碳的時代背景下，森國科當前企業(yè)的發(fā)展情況及對碳化硅行業(yè)的展望。

 

產(chǎn)品對標國外大廠參數(shù)指標，碳化硅二極管已經(jīng)大批量出貨

據(jù)了解，森國科是一家專業(yè)從事碳化硅（SiC）功率器件設計及銷售的國家高新科技企業(yè)。現(xiàn)主營的第五代650V和1200V TMPS（Thinned MPS） 碳化硅肖特基二極管經(jīng)過了市場的嚴格驗證，良率高達97%以上，廣泛應用于快充電源、工業(yè)電源、光伏逆變器、儲能逆變器、新能源汽車、充電樁、礦機電源等多個大型領域。 

碳化硅二極管的典型應用場景

資料來源：森國科

“其實，森國科是從2018年開始，才決定做碳化硅率器件的。在此之前，公司主要以Vision-ADAS（高級輔助駕駛）、無刷電機驅動（BLDC）芯片為主。” 楊承晉說道，“進入碳化硅行業(yè)是對市場和自身定位綜合考慮的結果。隨著新能源行業(yè)的飛速發(fā)展，對功率器件提出了更高的要求，而擁有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨特優(yōu)勢的第三代半導體碳化硅器件則成為了功率器件的發(fā)展趨勢。”

記者了解到，雖然森國科在碳化硅領域起步較晚，但是憑借著敏銳的市場嗅覺，選擇大功率快充頭這一龐大的消費電子市場切入，為碳化硅的應用迅速打開了市場。

楊承晉指出：“近年來，為了解決用戶的充電焦慮，追求最高體積能效比，充電頭廠商開始大規(guī)模采用GaN MOS及SiC二極管來作為充電頭的能效轉換器件。目前，快充頭年需求估計在20~30億支，如果都采用SiC 二極管，將形成100億元以上規(guī)模的碳化硅功率器件的需求。”

經(jīng)過長期研發(fā)和反復的驗證后，森國科針對大功率快充市場推出了KS04065(650V/4A)、KS06065(650V/6A)、KS08065(650V/8A)和KS10065(650V/10A)4個規(guī)格，不同封裝的十幾個型號的碳化硅二極管產(chǎn)品。值得一提的是，這十幾個產(chǎn)品在具體的性能參數(shù)上與國外大廠相比毫不遜色，并且能根據(jù)不同合作伙伴的選型要求，提供不同的封裝形式。

以KS06065產(chǎn)品為例，該產(chǎn)品耐壓650V，正向電流6A，最高工作溫度175℃，采用PDFN5*6封裝，兩顆用于兩相整流，還有一顆碳化硅二極管用于PFC旁路，在啟動時為電解電容充電。目前已經(jīng)應用在EGO EXINNO的240W氮化鎵旅行快充以及銳仕嘉240W雙C口電源模塊中。

“我們的產(chǎn)品在充電頭消費市場上已經(jīng)大批量出貨，目前合作的客戶已經(jīng)超過了100家，其中包括立訊、綠聯(lián)等知名的消費電子企業(yè)。憑借著低漏電、獨特的封裝工藝、Low Vf、高Bv等優(yōu)異的產(chǎn)品特性和較高的性價比，獲得了下游合作伙伴的廣泛好評。” 楊承晉強調道。

除了消費電子外，光伏也是碳化硅器件的重要應用場景之一。隨著光伏產(chǎn)業(yè)邁入“大組件、大逆變器、大跨度支架、大組串”時代，光伏電站電壓等級從1000V提升至1500V以上，就必須使用碳化硅功率器件來提升轉換效率、降低系統(tǒng)成本。據(jù)CASA Research的數(shù)據(jù)，2020年光伏逆變器中使用碳化硅功率器件的占比為10%，預計2025年碳化硅光伏逆變器占比將達到50%。

楊承晉表示，碳化硅二極管在光伏發(fā)電的地位非常重要，在逆變單元PFC電路中起著重要作用。面向光伏逆變器市場，公司相繼推出了1200V系列碳化硅二極管KS10120(1200V/10A、KS20120（1200V/20A）、KS30120(1200V/30A)、KS40120（1200V/40A）等產(chǎn)品，在性能上達到了JEDEC的可靠性實驗的標準，在雙85實驗中表現(xiàn)優(yōu)異，可以實現(xiàn)對國際主流品牌同類產(chǎn)品的完美替換。

 

新能源汽車高速發(fā)展帶動碳化硅需求井噴，車規(guī)級碳化硅產(chǎn)品即將推向市場

如果說快充頭和光伏只是“前菜”的話，那么新能源汽車就是碳化硅的“主菜”了。

眾所周知，在新能源汽車網(wǎng)絡化、電動化、智能化、共享化等“新四化”推動下，新能源汽車不管是產(chǎn)量還是銷量都保持了高速增長。根據(jù)工信部的數(shù)據(jù)顯示，2022年上半年我國新能源汽車累計產(chǎn)銷分別完成了266.1萬輛和260萬輛，同比均增長1.2倍，市場滲透率為21.6%。

從具體銷量來看，今年上半年比亞迪以64.14萬輛的銷量位于新能源汽車廠商第一，廣汽埃安以10.03萬輛的銷量緊隨比亞迪之后，小鵬以6.90萬輛排名第三；增長率方面，除了蔚來汽車外，新能源汽車廠商基本上都實現(xiàn)了翻倍增長，尤其以比亞迪增長幅度最大，達到了314.90%的高增長率，半年就完成了去年全年的銷量，足見新能源汽車在當下市場的火爆。

2022年上半年我國主要新能源汽車廠商主要銷量

資料來源：芯八哥整理

楊承晉指出：“碳化硅最大的應用市場為新能源汽車，其占比已經(jīng)超過了50%。市場規(guī)模預計從2020年的14.6億元增長到2024年的164.7億元，年均復合增長率達83.2%。新能源汽車系統(tǒng)架構中涉及到的碳化硅功率器件應用包括：電機驅動系統(tǒng)、車載充電系統(tǒng)（OBC）、電源轉換系統(tǒng)（車載DC/DC）和非車載充電樁等。碳化硅功率器件應用于電機驅動系統(tǒng)中的主逆變器，能夠顯著降低電力電子系統(tǒng)的體積、重量和成本，提高功率密度；應用于車載充電系統(tǒng)和電源轉換系統(tǒng)，能夠有效降低開關損耗、提高極限工作溫度、提升系統(tǒng)效率；而應用于新能源汽車充電樁，則可以減小充電樁體積，提高充電速度。”

事實上，碳化硅之所以能在新能源汽車上大規(guī)模應用，這是由其材料特性決定的。因為碳化硅材料具有耐高頻、易散熱、高電流密度、低功率損耗等優(yōu)良特性，正好能夠解決新能源汽車輕量化、續(xù)航里程、高電平要求等需求痛點。

“此前影響碳化硅器件量產(chǎn)的主要因素是高成本的問題，慢慢隨著晶圓生產(chǎn)制造成本下行與硅基器件價差持續(xù)縮小，同時考慮到散熱系統(tǒng)成本節(jié)約、空間節(jié)約、電驅系統(tǒng)性能提升和整車價值躍升等附加價值，碳化硅器件的市場表現(xiàn)力則顯得越發(fā)優(yōu)越。” 楊承晉分析道。

記者注意到，森國科研發(fā)的車規(guī)級碳化硅二極管，目前已經(jīng)在客戶測試認證階段。此外，公司計劃在2022年下半年，推出車規(guī)級的SiC MOSFET產(chǎn)品，同時完成碳化硅模塊的預研，以打造豐富多樣的產(chǎn)品系列， 滿足客戶多樣化的需求。

楊承晉表示：“森國科深耕汽車電子多年，在汽車領域積累了豐富的技術和經(jīng)驗。碳化硅市場由于剛發(fā)展起來，各個企業(yè)間的差距還沒那么大。在國內新能源汽車井噴式需求的帶動下，碳化硅功率器件的市場也將迎來爆發(fā)式增長。森國科的SiC MOSFET產(chǎn)品即將推向市場，有望趕上這一波新能源車爆發(fā)的浪潮。”

扎實修煉內功，與其追風口不如等風來

在碳化硅行業(yè)，目前屬于寡頭壟斷的局面。其中Wolfspeed（Cree） 作為全球碳化硅龍頭企業(yè)，襯底市場市占率超過 60%，器件市占率接近30%，并且在多個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的技術工藝全球領先。中國在碳化硅領域，目前市占率低于10%，初步估計落后于龍頭企業(yè)1-2代。

目前國內外廠商碳化硅的技術發(fā)展情況

資料來源：芯八哥整理

如何避免被卡脖子，是當下國內每個功率器件廠商都該思考的問題。尤其對于輕資產(chǎn)運行的設計公司而言，產(chǎn)品升級換代及技術迭代速度較快，持續(xù)的研發(fā)投入、技術升級及新產(chǎn)品開發(fā)是保持競爭優(yōu)勢的重要手段。

“森國科自成立以來，就非常重視研發(fā)投入。目前公司研發(fā)人員占比超過70%，研究生以上學歷占比50%，研發(fā)人員主要來自聯(lián)發(fā)科、海思、比亞迪微電子、羅姆等機構，囊括清華大學、西北工業(yè)大學、電子科技大學、西安電子科技大學等知名院校。” 楊承晉說道。

除此之外，公司也在積極響應國家號召，不斷加強與知名院校的產(chǎn)學研合作。“現(xiàn)在很多科研院校做了新技術或者新產(chǎn)品的研發(fā)課題，但是由于其缺乏市場化的運作經(jīng)驗，不能把它變成一個市場化的產(chǎn)品去變現(xiàn)，這樣就非常可惜。因此通過我們的努力，積極地推動與院校的緊密合作，幫助加快這些實驗室的技術和產(chǎn)品落地，希望能借此為社會創(chuàng)造更多的價值和意義。” 楊承晉進一步補充說道。

為加速產(chǎn)品研發(fā)進程和加大市場開拓力度，森國科于2021年下半年完成了C輪億元級的融資。據(jù)公司介紹，此次融資得到了資本市場的熱烈反應，領投方為中金資本，跟投方包括國家科學技術部下屬國家科技風險開發(fā)事業(yè)中心投資的中科海創(chuàng)基金、廣東凌霄泵業(yè)有限公司。此外，森國科股東還包括A輪和B輪股東北汽產(chǎn)投、藍思科技、第一創(chuàng)業(yè)證券、粵科鑫泰股權基金等。新老機構股東涵蓋國內頂尖投資機構、國資背景基金、產(chǎn)業(yè)鏈資本，股東產(chǎn)學研用賦能型生態(tài)初步成型。

在談及公司未來的發(fā)展規(guī)劃時，楊承晉指出，森國科SiC MOSFET的研發(fā)技術對標Wolfspeed（Cree）的第三代技術，采用平面工藝。其650V、1200V、1700V系列SiC MOSFET預計2022年Q3開始給客戶送樣，預計2023年開始將大規(guī)模量產(chǎn)。

森國科碳化硅產(chǎn)品規(guī)劃

資料來源：森國科

后疫情時代，消費電子需求持續(xù)低迷，而車規(guī)芯片供不應求，多家車企因汽車芯片短缺宣布了暫時停產(chǎn)或減產(chǎn)計劃。

面對半導體行業(yè)整體結構性分化的市場狀況，楊承晉表示：“半導體行業(yè)是一個典型的周期性行業(yè)，我入行20多年以來，經(jīng)歷過大大小小各種各樣的周期。很多公司會選擇在行業(yè)低谷期的時候選擇收縮戰(zhàn)線，在行業(yè)高潮的選擇擴張。這樣看起來雖然無可厚非，但實際操作起來是有一定的問題的。因為半導體研發(fā)周期長，從產(chǎn)品定義到最后的量產(chǎn)上市要耗費大量的時間，當你產(chǎn)品推向市場的時候，可能景氣度已經(jīng)過去了。因此，我們森國科的策略是即使是在產(chǎn)業(yè)鏈的低谷期，我們也要繼續(xù)加大研發(fā)投入修煉內功，因為產(chǎn)業(yè)周期始終會回來，與其追風口不如等風來。”

結語

當前碳化硅功率半導體國外晶圓從6寸向8寸發(fā)展，國內晶圓從4寸向6寸發(fā)展，發(fā)展步伐緊隨其后。隨著上游材料及晶圓工藝的進一步成熟，碳化硅功率器件的成本會出現(xiàn)明顯下降，我國碳化硅功率器件的春天已經(jīng)來臨。

森國科依托多年以來在半導體行業(yè)的技術沉淀以及國內外知名供應鏈伙伴的支持厚積薄發(fā)，堅持主流產(chǎn)品對標國外大廠參數(shù)指標，堅持走國產(chǎn)化定制路線。未來，隨著車規(guī)級碳化硅功率器件的量產(chǎn)與核心技術的升級，期待森國科能在時代的風口中創(chuàng)造更多屬于他們的輝煌，成為引領國產(chǎn)芯片走向全球化的領航者。