國產高階功率器件的進擊:瑤芯微推出工業級大功率高壓超級結MOSFET

集微網訊息,近年來新能源汽車、新能源發電、智慧電網、軌道交通等諸多新興應用領域的蓬勃發展,帶動了功率器件的強勁需求。以往功率器件IGBT、MOSFET供應長期被國外廠商壟斷,而自2020年開始市場上出現不同程度的缺貨情況,打開了國產替代的視窗期。本土廠商正透過不斷的技術積累以及試錯、升級,開始逐漸崛起,一部分國產功率產品的效能和長期穩定性已經可以與國家一線廠商對標。

成立三年的瑤芯微電子科技(下稱“瑤芯微”)就是其中一家,已經在功率器件領域擁有多項成果,其產品包括中低壓Trench MOS以及SGT MOS,高壓SJ超結MOS和IGBT器件以及SiC MOS和SiC 二極體,覆蓋高中低全電壓平臺。

國產Super-Junction MOSFET效能對標國際大廠

為了幫助開關電源裝置達到更高的能量密度和效率,瑤芯微推出的650V Super-Junction MOSFET AKS65N410WMF具有低Qg、低Rds(on)以及優良體二極體特性,可以實現高速開關、低開關損耗、低導通損耗,能顯著降低開關電源的熱量損耗。

國產高階功率器件的進擊:瑤芯微推出工業級大功率高壓超級結MOSFET

集微網瞭解到,該產品主要面向大功率電源裝置,比如太陽能光伏發電、電動汽車充電樁、UPS不間斷電源、伺服器電源等多個應用場景。瑤芯微對集微網指出,該產品在綜合性能表現達到甚至部分超過國際一線廠商水平,目前已匯入國內頭部太陽能光伏發電、伺服器電源客戶,產品已經透過評估驗證,其他電源類客戶已進入批次供貨階段。

一直以來高效能高壓MOSFET的供應都被國際一線廠商壟斷,瑤芯微認為,隨著近幾年國內半導體設計和製造工藝發展,這一態勢正在被扭轉,國產替代是大趨勢。儘管與國際大廠相比,公司目前的產品系列相對較少,但瑤芯微表示,公司正在持續投入研發力量開發更優效能的產品,後續會針對不同細分領域推出專用化的產品,還將包括車規級功率器件產品。

不斷在技術研發上突破是獲得市場的關鍵。瑤芯微指出,新能源汽車、光伏、風電等領域對於功率器件的技術要求在不斷提高,比如新能源汽車領域有功能安全要求,要確保人身安全,對器件的可靠性和壽命就有更高要求。而MOSFET主動型器件,還需要透過嚴格的AECQ-101車規認證。此外,在保證壽命和可靠性要求的同時,還有降低損耗,幫助系統減小體積和重量。

在光伏等工業應用領域,由於使用環境惡劣、溫差大、過負載要求高,要求功率器件能夠在高低溫、高溼度、高海拔、鹽霧等環境下執行,同時風場光伏發電廠往往處於偏遠地區,維護成本高,對器件和系統的可靠性要求也同樣很高。據悉目前AKS65N410WMF已經完全滿足工業使用,包含普通工業電源和光伏應用。

衝擊高階 國產替代步伐加速

由於MOSFET、IGBT等中高階產品技術門檻較高,工藝更復雜,且客戶認證壁壘較高,目前仍主要依賴於進口,處於被國外巨頭壟斷的現狀,以英飛凌、安森美、意法半導體為主導的國外企業佔據了國內高階功率器件80%以上的市場份額。

而據Omdia資料顯示,中國作為全球最大的功率半導體消費國,2019年市場規模達到 177億美元,佔全球市場比例高達 38。1%。預計未來中國功率半導體將繼續保持平穩增長,2024 年市場規模有望達到 206 億美元,2019-2024年的CAGR為3。1%。目前來看,高階功率產品的國內自給率嚴重不足,國產替代空間巨大。

目前國內廠商主要以二極體、閘流體、低壓 MOSFET 等低附加值產品為主,但是衝擊高階顯然是國產廠商接下去發展的重要方向。

“國產器件需要做的就是穩紮穩打,從通用型器件到專用型器件,從中低端應用到高階應用,最終能夠佔據絕對的領導地位。”瑤芯微指出,受限於國內半導體設計和製造水平,高階功率器件一直被國際一線廠商所限制。不過,隨著近幾年的發展,除了一些極高端的金字塔尖的應用還有所差距外,在大部分的應用領域,國產功率器件廠商都可以直接跟一線廠商相PK,並不落下風。

而這一波元氣件大缺貨的狀態令產業鏈下游相關行業客戶的進口替代意願強烈,一定程度上加速了客戶評估國產器件的步伐以確保供應鏈安全,這對國內廠商是難得的機會。具備核心技術實力、產品質量、價效比優勢以及產能的國內龍頭迎來絕佳的客戶匯入視窗期。

對此,瑤芯微指出,儘管產業鏈上下游國產替代的意識以往就有,但僅僅是在短平快的一些小專案上少量使用。而現在市場供應全面吃緊的情況,花更多的精力和資源使用更多的國產替代器件已經勢在必行。

作為器件廠商要抓住這一波市場機會,確保專案的順利執行,瑤芯微認為,需要從幾個方面入手:首先,對於已有專案替代方面,需要評估公司的器件和原始設計能否直接替代,需要作出哪些更改。其次,在替代之後要跟進整機功能試驗和型式試驗,及時提供技術服務確保測試評估順利進行,同時還要隨時跟進客戶專案進度,保證物料的按時供應。此外,很重要的一點是,要和客戶緊密合作,與客戶一起跟進和發掘新專案,第一時間匯入新設計。

瑤芯微表示,未來將持續紮根高階功率器件賽道,除了推出通用型器件以外,也會深耕更多細分行業應用,推出不同的專用型號和效能更優異的產品助力行業發展。同時,更要與客戶深度合作,針對客戶的系統要求定製化設計並供貨。這也是本土廠商抓住這一波市場視窗期的重要一步。(校對/薩米)

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