中國功率半導體,正跑出一批“黑馬”

在半導體行業普遍吹冷風的當下,得益於應用領域拓寬至新能源汽車、新能源光伏等綜合因素影響,功率半導體賽道依然保持相對穩健增長,成為逆勢中上行的領域。

功率半導體,又稱電力電子器件或功率電子器件,是電子產業鏈中最核心的一類器件之一,其功能主要是對電能進行轉換,對電路進行控制,改變電子裝置中的電壓和頻率,直流或交流等,具有處理高電壓,大電流的能力。

據數據統計,2021-2025 年全球功率器件市場將由 259 億美元增至357 億美元,年復合增速約為 8.4%。結合Omdia、Yole 數據,預計汽車和工控將成為2025 年功率器件最主要市場,分別將增至142億美元(占比 41%)和107 億美元(占比30%)。

在過去相當長的一段時間裡,功率半導體市場一直由歐、美、日等外資巨頭牢牢占據著主導地位,隨著近年來新能源汽車的發展,許多本土企業也紛紛入局,在各細分市場成長迅速。

從當前國內功率半導體產業整體來看,我國的功率半導體以低門檻細分應用為起點,逐步向技術實現較難的應用領域發展,並隨新能源頭部廠商出海逐步走向國際化。放眼市場,不論是傳統Si功率器件IGBT、MOSFET,還是以SiC、GaN等為代表的第三代半導體,國內企業均有佈局。

由業界領先的半導體電子信息媒體芯師爺舉辦的第五屆“硬核芯年度活動”,匯聚瞭百餘傢中國半導體芯片產業的知名企業、潛力企業。本文精選瞭2023年參評的19款功率器件產品,以期為市場提供優質產品選型攻略。

*以下產品排名不分先後

成都蓉矽半導體有限公司

成都蓉矽半導體有限公司成立於2019年,是四川省首傢專註碳化矽功率器件設計與開發的高新技術企業,擁有臺灣漢磊科技第一優先級產能保障,致力於自主開發世界一流水平的車規級碳化矽器件。

蓉矽半導體擁有高性價比“NovuSiC®”和高可靠性“DuraSiC®”產品系列,涵蓋碳化矽二極管EJBS™與碳化矽MOSFET;矽基FR MOS與理想矽基二極管MCR®,應用於光伏逆變器、儲能、充電樁、OBC及新能源汽車等領域。

NE1M120C40HT

與臺灣漢磊科技就SiC 6英寸工藝平臺緊密合作,采用自對準、襯底減薄和基於窄P+型源區工藝與PWELL電場屏蔽、JFET區設計等先進工藝制程與設計技術。

對SiC MOSFET的性能和可靠性進行綜合設計,在保障高可靠性的基礎上達到靜態導通損耗和動態開關損耗的最佳平衡。

兼顧比導通電阻和柵氧化層電場強度,通過優化柵氧工藝、降低柵氧化層電場強度,降低結終端曲率效應等舉措提高器件魯棒性與長期可靠性。

NC1M120C12HT

NC1M120C12HT是支持耐壓值1200V,導通電阻為12mΩ的高性能SiC MOSFET功率器件,驅動電壓為18-20V,滿足車規主驅芯片的高可靠性要求。支持TO-247-4L、TO-247-3L以及TO-263-7L等多種封裝形式,全系列產品均采用環保物料,完成瞭RoHS、REACH認證,獲取瞭SGS報告,全面滿足光伏、風電、汽車電子、工業電源和儲能等領域的應用需求。

瑞能半導體科技股份有限公司

瑞能半導體,源自恩智浦,傳承五十餘年功率半導體領先經驗。作為全球功率半導體行業的佼佼者,瑞能始終專註於研發行業領先、廣泛且深入的功率半導體產品組合。瑞能半導體全球運營中心坐落於上海,全資子公司和分支機構包括吉林芯片生產基地,香港子公司,上海和英國產品及研發中心,東莞物流中心,江西南昌可靠性及失效分析實驗室以及遍佈全球12個國傢和地區的銷售和客戶服務點,可以為客戶提供及時高效的專業服務和支持。

2023年7月,瑞能半導體全資控股的功率模塊廠在上海灣區高新區正式投產,不僅生產先進的 SCR / FRD / IGBT /SIC 模塊,還將為汽車和可再生能源市場推出創新模塊和封裝服務,提升瑞能全產業鏈佈局與服務的效率,為客戶與合作夥伴帶來更好的體驗。

瑞能高壓超結

MOSFET系列產品

該系列產品為650V耐壓等級的超結MOSFET,FOM(Rds_on*Qg)因子已經達到行業領先水平,快恢復體二極管可以實現軟開關和H橋線路的廣泛應用,提升系統設計的可靠性,優化的柵極電阻設計幫助客戶在開關速度和EMI性能之間取得良好的折中。

浙江翠展微電子有限公司

浙江翠展微電子有限公司是一傢車規級功率器件設計生產廠傢,總部位於浙江嘉善,擁有年產能超過100萬個模塊的IGBT封測線。作為一傢中國本土的汽車級功率器件與模擬集成電路設計銷售公司,公司立志打破進口壟斷,實現進口替代,將翠展微電子打造成為新能源汽車半導體行業的中國品牌領軍企業。

公司主要為新能源汽車客戶和工業變頻客戶提供IGBT模塊、IGBT單管、SIC模塊等產品,同時為新能源車企提供汽車底層軟件服務,包括開發工具鏈、電控方案等。

TPAK IGBT 模塊(GCV340GT75SGT4)

TPAK IGBT 模塊內置一顆IGBT與FRD,采用塑封工藝,已應用於電動汽車驅動系統。封裝體積小,功率密度高,便於系統功率拓展;器件的DBC可直接與冷板集成,系統擁有更低的熱阻;SiC和Si器件共用封裝,便於平臺化應用;器件可拓展銅帶焊接,擁有更高功率密度和高功率循環壽命。

750V/275A IGBT芯片

(AG275G075AL)

該芯片采用翠展微電子MPT2 IGBT芯片技術平臺,屬於微溝槽FS型IGBT,針對電動汽車驅動應用特點而優化瞭損耗折中和175℃的最高使用結溫,在正溫度系數基礎上進一步優化,使得該芯片易於並聯使用,並有著優異的出流能力和使用壽命。同時,兼顧瞭應用場景對dv/dt、最高電壓過沖性能等要求,保證瞭產品的易拓展性。

紹興澎芯半導體有限公司

澎芯半導體是一傢專註於碳化矽(SiC)功率半導體器件研發的設計公司,已與國內外多傢專業從事SiC功率器件業務的企業合作完成晶圓制造、芯片封裝等。

澎芯半導體致力於成為全球碳化矽(SiC)功率半導體領域的引領者,公司團隊核心成員均來自國內外頂尖半導體公司,在傳統Si功率半導體器件研發和生產工藝領域有著三十年以上的從業經驗,在SiC功率半導體研發也已深耕八年之久,是國內較早從事SiC功率器件研發和生產的團隊,具有豐富的SiC功率器件研發設計、晶圓工藝和系統應用等成熟的經驗。

P1M40120K

(1200V 40mΩ)

產品P1M40120K晶圓流片和封裝測試均由車規級制造平臺完成,門極驅動電壓推薦Vgs_on為+15V/+18V兼容,封裝形式包括四種:TO-247-3、TO-247-4、TO-263-7、TOLL,產品性能參數分佈一致性較高,達到業內領先水平,已廣泛應用於OBC、充電樁、光伏逆變器、通信電源、儲能系統等工控和車規領域。

P1M80120K

(1200V 80mΩ)

產品P1M80120K晶圓流片和封裝測試均由車規級制造平臺完成,門極驅動電壓推薦Vgs_on為+15V/+18V兼容,封裝形式包括四種:TO-247-3、TO-247-4、TO-263-7,產品性能參數分佈一致性較高,達到業內領先水平,已廣泛應用於OBC、充電樁、光伏逆變器、通信電源、儲能系統等工控和車規領域。

深圳市晶揚電子有限公司

深圳市晶揚電子有限公司成立於2006年,國傢高新技術企業、國傢專精特新“小巨人”科技企業,深圳知名品牌,廣東省制造業單項冠軍產品。多年專業從事IC設計、生產、銷售及系統集成的IC DESIGN HOUSE,分別在加拿大和成都設立有研發中心。並控股多傢全資子公司和控股公司,擁有近百項有效專利和知識產權,業內著名的“電路與系統保護專傢” 。主營產品:ESD、TVS、MOS管、DC-DC,LDO系列、霍爾傳感器,高精度運放芯片,汽車音頻功放芯片等。產品應用於:電腦/筆記本、機頂盒、電視、網絡通信、手機、平板終端、智能穿戴、安防監控、傢電、工控、新能源汽車、車載、TWS、電子煙、電動工具等。

超小封裝低電容NFC接口

靜電防護芯片 TT1801SZ

TT1801SZ可用於NFC接口的靜電防護,采用目前先進的芯片級CSP(Chip Scale Package)封裝,寄生電容低至0.16pF,有效避免NFC通信信號受到幹擾;同時TT1801SZ為深回滯產品,低容值,低鉗位電壓,滿足目前先進的半導體工藝制程的電子產品對於靜電防護芯片鉗位電壓要足夠低的要求。該產品廣泛應用於手機、平板、手環等輕薄小巧的攜帶式產品。

多通道HDMI接口高壓

大浪湧防護芯片TS0304VL

TS0304VL芯片面積小,且兼具有4通道防護能力,適用於具有多傳輸通道接口,具有較高的抗ESD、抗大浪湧電流的能力;廣泛應用於消費傢電領域、工業控制領域、通訊領域、智能交通等領域。

泰科天潤半導體科技(北京)有限公司

泰科天潤半導體科技(北京)有限公司成立於2011年,是中國碳化矽(SiC)功率器件產業化的倡導者之一,致力於中國半導體功率器件制造產業的發展,並提供優質的半導體功率器件產品和專業服務。總部坐落於北京,擁有湖南一條年產6萬片/6英寸SiC半導體晶圓生產線,2023年底擴產至年產10萬片。公司2023年年初北京8寸線動工,預計2025年實現年產10萬片/8英寸SiC半導體晶圓。公司在上海、深圳設有辦事處,海外均有代理渠道提供服務支持。

泰科天潤是IDM模式的企業,擁有10年碳化矽器件量產經驗,集研發、制造、應用為一體,已通過IATF16949體系認證。基於自有晶圓廠,泰科天潤開發出先進特色工藝,並向市場推出瞭豐富的碳化矽器件產品,性能達到國際領先水平。同時,公司建有可靠性實驗室、器件評估實驗室、失效分析實驗室、系統應用實驗室,為向客戶提供優質產品提供有力保障。

G51XT

泰科天潤優化瞭器件設計和生產工藝,首創史上最小碳化矽功率器件G51XT(650V1A),采用SOD123封裝。該產品可應用於高頻ACF,小功率GaN適配器,驅動部分自舉電路,高頻DC/DC電路等應用場合。曾獲“中國IC設計成就獎”提名。

杭州士蘭微電子股份有限公司

杭州士蘭微電子股份有限公司坐落於杭州高新技術產業開發區,是專業從事集成電路芯片設計以及半導體微電子相關產品生產的高新技術企業。公司成立於1997年9月,總部在中國杭州。2003年3月公司股票在上海證券交易所掛牌交易,是第一傢在中國境內上市的集成電路芯片設計企業。2022年營業總收入為82.82億元,公司總資產達到RMB 169億元。截至2022年年底,已申請國內專利1700餘項、境外專利40餘項目,2022年新增自主專利180餘項。

得益於中國電子信息產業的飛速發展,公司從集成電路設計業務開始,逐步搭建特色工藝的芯片制造平臺,產線覆蓋5/6/8/12吋,已成為國內最具規模的集成電路芯片設計與制造一體(IDM)的企業之一。公司的技術與產品涵蓋瞭眾多領域,在多個技術領域保持瞭國內領先的地位,如綠色電源芯片技術、MEMS傳感器技術、LED照明和屏顯技術、高壓智能功率模塊技術、第三代功率半導體器件技術、數字音視頻技術等。同時利用公司在多個芯片設計領域的積累,為客戶提供針對性的芯片產品系列和系統性的應用解決方案。

士蘭1200V 13.5mΩ SiC

MOSFET芯片3VC5141K2YH

士蘭基於自主工藝打造的3VC5141K2YH是一款1200V、13.5mΩ平面型碳化矽芯片,具有低比導通電阻和優異的溫度特性,動靜態性能比肩國際頂級廠商。優化的柵氧特性和短路特性提升瞭芯片的可靠性。該芯片已通過完整的可靠性測試,並達到量產水平,特別適用於主驅逆變器中高電流輸出能力和高功率密度應用,並滿足高可靠性需求。

士蘭

SSM1R7PB12B3DTFM系列

SSM1R7PB12B3DTFM是士蘭基於自主研發的SiC MOS芯片技術開發的六單元拓撲模塊。該模塊適用於純電動汽車等應用,具有高阻斷電壓、低導通電阻和高電流密度等特性。芯片方面優化完成低界面態密度和高溝道遷移率的SiC/SiO2氧化工藝研發,單芯片導通電阻達到甚至優於國外同級別器件水平;封裝方面攻克納米銀燒結、銅線鍵合技術並實現量產。

派恩傑半導體

派恩傑半導體成立於2018年9月,是中國第三代半導體功率器件的領先品牌,主營碳化矽MOSFET、碳化矽SBD和氮化鎵HEMT等功率器件產品。公司擁有國內最全碳化矽功率器件產品目錄,碳化矽MOSFET與碳化矽SBD產品覆蓋各個電壓等級與載流能力,並且均通過AEC-Q101車規級測試認證。可以滿足客戶的各種應用場景,為客戶提供穩定可靠的車規級碳化矽功率器件產品。

派恩傑半導體擁有深厚的技術底蘊和全面的產業鏈優勢,創始人黃興博士於2009年起深耕於碳化矽和氮化鎵功率器件的設計和研發,師承IGBT發明人B. Jayant Baliga教授和ETO晶閘管發明人Alex Q. Huang教授。目前,派恩傑半導體在650V、1200V、1700V三個電壓平臺已發佈100餘款不同型號的碳化矽二極管、碳化矽MOSFET、碳化矽功率模塊和GaN HEMT產品,量產產品已在電動汽車、IT設備電源、光伏逆變器、儲能系統、工業應用等領域廣泛使用,為各個應用領域頭部客戶持續穩定供貨,且產品質量與供應能力得到客戶的廣泛認可。

P3M12040K4

P3M12040K4具有較高的耐壓,極低的柵極電荷,較小的導通電阻Rds(on),HDFM值由於行業平均水平,綜合損耗更低,使整機效率更高。使其廣泛應用於工業電機驅動,光伏,直流充電樁,儲能變換器以及UPS等領域。

P3M12040K4是一款1200V、40mohm、TO247-4封裝的碳化矽MOSFET分立器件,其參數與性能對標國際知名品牌產品,其中功率器件關鍵參數HDFM值優於行業平均水平50%以上,顯示出優秀的綜合性能。主要應用於新能源汽車、大功率直流充電樁、光伏風電新能源、工控等領域,其中在多傢汽車龍頭企業及tier 1的OBC項目上通過測試驗證並開始大批量供貨。

P3M12017K4

P3M12017K4具有較高的耐壓,極低的柵極電荷,較小的導通電阻Rds(on),HDFM值由於行業平均水平,綜合損耗更低,使整機效率更高。廣泛應用於新能源汽車的主驅逆變器。

P3M12017K4是一款1200V、17mohm、TO247-4封裝的碳化矽MOSFET分立器件,其參數與性能對標國際知名品牌產品,其中功率器件關鍵參數HDFM值優於行業平均水平50%以上,顯示出優秀的綜合性能,主要應用於新能源汽車、大功率直流充電樁、光伏風電新能源、工控等領域,其中在多傢汽車龍頭企業及tier 1的主驅逆變器系統開始測試驗證。

比亞迪半導體股份有限公司

比亞迪半導體股份有限公司成立於2004年10月,是國內領先的高效、智能、集成新型半導體企業。主要從事功率半導體、智能控制IC、智能傳感器、光電半導體、制造及服務,覆蓋瞭對電、光、磁等信號的感應、處理及控制,產品市場應用前景廣闊。公司以車規級半導體為核心,產品已基本覆蓋新能源汽車核心應用領域,同步推動工業、傢電、新能源、消費電子等領域的半導體業務發展。

自2005年成立功率半導體團隊以來,比亞迪半導體依托國內新能源汽車產業的飛速發展,憑借先進的技術、優秀的品質、領先的市場份額,成為國內領先的車用功率器件IDM企業。其自主研發的IGBT模塊在中國新能源乘用車電機驅動控制器用國內廠商排名第一;在SiC器件領域,公司於2020年取得技術突破,已實現SiC模塊在新能源汽車高端車型電機驅動控制器中的規模化應用,也是全球首傢、國內唯一實現SiC三相全橋模塊在電機驅動控制器中大批量裝車的功率半導體供應商。同時比亞迪半導體也是全球首傢、國內唯一實現SiC三相全橋模塊在電機驅動控制器中大批量裝車的廠商。

比亞迪半導體作為國內領先的車規級半導體整體方案供應商,秉承技術為王、創新為本,矢志為廣大客戶提供高效、智能、集成的新型半導體產品。同時,比亞迪半導體擁有完整的產業鏈結構、先進的技術以及整車的應用平臺,保持著快速發展的態勢,致力於協助建立我國車規級半導體產業的創新生態,實現我國車規級半導體產業的自主安全可控和全面快速發展。

IGBT6.0芯片

G120V150SS12

本產品采用瞭國際領先的深亞微米精細化溝槽柵技術,實現瞭極低的飽和電壓;在背面緩沖層引入瞭特殊的三維雜質分佈,得到瞭優化的開關損耗折衷特性和極好的關斷軟度;電流密度提升30%,綜合功耗降低10%,帶來瞭更高的功率輸出,可兼顧更緊湊的模塊封裝。

目前已大批量應用於新能源汽車及部分國內新勢力,產能穩定可靠,可提供專業高效的應用支持,解決客戶的後顧之憂。

華潤微電子有限公司

華潤微電子有限公司是中國本土領先的以 IDM 模式為主經營的半導體企業,同時也是中國最大的功率器件企業之一。在功率半導體領域,公司多項產品的性能、工藝居於國內領先地位,與國外廠商差距不斷縮小,國產化進程正加速進行。

主要產品包括以 MOSFET、IGBT 為代表的功率半導體產品和以光電傳感器、煙報傳感器、MEMS 傳感器為主的智能傳感器以及 MCU 等。根據 Omdia 的統計,2022年度以銷售額計,公司在中國 MOSFET 市場中排名第一,僅次於英飛凌和安森美,是中國本土最大的 MOSFET 廠商。

650V/900V

矽基氮化鎵(GaN)

產品采用級聯型、增強型的技術路徑,涉及6吋和8吋的晶圓,具有高可靠性、兼容常規驅動、國產化率最高等優勢;在產品產業化的過程中,突破外延設計、器件設計、芯片制造、封裝優化、可靠性標準、應用測試等六大技術難點。

外延材料耐壓表現優異,外延良率> 95%,達到業界較高水平;晶圓良率達到97%,Fab平均良率大於95%,滿足產業化要求;在芯片和封裝、高壓加速壽命、高溫開關應用測試、市場應用四個層次具備可靠性。

無錫新潔能股份有限公司

新潔能成立於2013年1月,擁有電基集成、國矽集成、金蘭功率半導體、新潔能香港四傢子公司以及深圳分公司、寧波分公司。公司成立以來即專註於中高端IGBT、MOSFET和集成功率器件的研發、設計及銷售,產品優質且系列齊全,廣泛應用於新能源汽車及充電樁、光伏儲能、算力服務器和數據中心、工控自動化、消費電子、5G通訊、機器人、智能傢居等領域。

新潔能率先在8英寸、12英寸工藝平臺量產溝槽型功率MOSFET、屏蔽柵功率MOSFET、超結功率MOSFET及IGBT。公司擁有車規級功率器件、IGBT、超結功率MOSFET、屏蔽柵功率MOSFET、溝槽型功率MOSFET、碳化矽功率MOSFET、氮化鎵功率HEMT、功率模塊、柵極驅動IC、電源管理IC十大產品平臺,與國際一流代工廠長年緊密合作,持續穩定供應高性能、高質量、高可靠性的“矽基、化合物”功率器件、集成電路及模塊產品。目前公司產品電壓已經覆蓋瞭12V~1700V的全系列產品,為國內功率器件市場占有率排名前列的本土企業。

NCE75TD120VTP

NCE75TD120VTP采用超薄芯片技術,高密度溝槽柵場截止設計,並增加瞭載流子貯存結構和優化的背面緩沖層設計,具有飽和壓降小,關斷損耗低的優勢;此外,產品使用優化的終端保護結構設計和鈍化工藝,使產品可以通過同時高溫、高壓、高濕度的嚴苛的可靠性考核。產品已在新能源、工業控制等行業的主流廠商批量使用。

NCEAP40P80K

車規功率芯片NCEAP40P80K采用瞭屏蔽柵深溝槽技術,基於電荷平衡理論,全面提升瞭器件的開關特性和導通特性,同時降低瞭器件的特征導通電阻和柵極電荷。產品采用車規級設計、制作和管控,廣泛用於新能源汽車的域控鄰域,如電動尾門、車窗、電動座椅等,同時還可用於防反接、模塊電源開關、小功率電機驅動等應用領域。

深圳市傑盛微半導體有限公司

深圳市傑盛微半導體有限公司是由業內資深專傢海歸博士團隊創立的高科技公司,總部在西安市高新區錦業路125號西安半導體產業園,專業生產霍爾磁性傳感器SOC芯片、模擬驅動IC、電源管理芯片(AC-DC/DC-DC)、MOSFETS場效應、二三極管、晶體管、單雙三四象可控矽等產品。

傑盛微半導體是業內能提供最全面的產品與解決方案的企業之一,產品種類覆蓋50多種封裝形式和10000多種型號。公司擁有完整的自主研發體系並掌握多項國內領先的關鍵核心技術,研制開發瞭各類磁開關系列芯片,磁速度、方向傳感器芯片,線性傳感器芯片和磁編碼器芯片等產品。

傑盛微

IRS2113STRPBF

JSM2113S是一款高壓、高速功率MOSFET高低側驅動芯片,采用高低壓兼容工藝使得高、低側柵驅動電路可以單芯片集成。具有獨立的高、低側傳輸通道。產品可以適用多種應用場景。覆蓋通用逆變器,交流和直流電源中的半橋和全橋轉換器;也可以用於服務器、電信、IT和工業基礎設施的高密度開關電源;太陽能逆變器、電機驅動器和UPS等。

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