行业集聚给国产半导体,特别是大湾区的芯片带来新的应用场景和市场机会。在“研发”和“后发”两大优势加持下,广州碳化硅芯片正加速追赶全球先进水平。
芯粤能半导体研发副总裁相奇接受广州日报新花城记者的专访时表示,今年很可能是国产碳化硅芯片量产上车的元年,芯粤能制造的芯片也有望在2025年上半年上车,且近日已成功开发出第一代碳化硅沟槽MOSFET工艺平台,期待与广州汽车产业有更多合作。除此以外,AI数据产业、低空经济等也将为国产芯片创造丰富的新机会。
广州日报新花城:芯粵能的发展有哪些优势?
相奇:芯粤能的发展起点比较高,是第一个通过国家重大项目审批的大规模碳化硅芯片制造项目。一期6英寸碳化硅(SiC)芯片年产能达到24万片,二期8英寸碳化硅(SiC)芯片年产能24万片。这个产能规模在碳化硅芯片行业里是非常领先的。
从国际市场看,我们是后来者,这个行业的很多国际大厂起步早,且目前在全球市场上还是占绝对优势。但是我们依托后发优势,对标先进成熟的硅基制造体系进行了整体规划。自建厂伊始,即配备了先进的全自动化设备,打造先进的6英寸碳化硅制造工厂。这在6英寸碳化硅芯片行业中非常少见。巨大的产能规模,可以提高生产制造的效率,并在可靠性、稳定性方面有更高的保障。
广州日报新花城:目前芯粵能的研发有怎样的突破性进展?
相奇:面对领先的国际大厂,我们目前还在抓紧追赶,力争做到“快速研发、加速追赶”。我们最近几年一直坚持在研发上加上投入。为什么要加大研发力度?因为跟硅(IGBT)相比,碳化硅技术尚未成熟,进步空间还很大,因此研发投入的边际效应很高。换言之,只要研发做得好,成本和性能改善足够快,就能在市场中占据优势。
芯粤能的产品主要应用的领域是在汽车。最近,我们刚刚成功开发出了第一代碳化硅沟槽MOSFET工艺平台,并通过了可靠性测试。该平台采用芯粤能自主知识产权的沟槽MOSFET结构,可显著降低比导通电阻、提高电流密度,并在确保产品可靠性的同时,有效突破平面MOSFET性能提升瓶颈问题,不仅大幅降低成本,性能更已经接近国际先进水平。我们希望今年内能够将碳化硅沟槽MOSFET工艺平台商业化,填补国内沟槽商业化的空白,进一步缩小与英飞凌、罗姆、博世等国际巨头的差距。
我们认为,在材料降价和结构研发两方面共同作用下,碳化硅芯片的整体成本可以在三年之内降低到与IGBT芯片基本持平。
芯粤能的芯片产品
广州日报新花城:这一研发的进展何时能体现在市场终端?
相奇:碳化硅芯片的价格便宜以后,会加速对IGBT的替代,同时会开拓一些增量的应用领域,例如在新能源车充电方面。最近很多车企推出的高压快充技术对碳化硅芯片需求量就会比较大。充电功率是由电压和电流决定的,而电池不能轻易提升电流,电流稍微提高就会极大提升散热的难度,所以基本只能不断提高电压。而当一辆车要用到高压快充技术,连带着车内的主驱系统以及配套的储能设备也都得适配高压环境——电压只要到800V以上,就基本上不能用IGBT,而只能用更耐高温、性能更稳定的碳化硅芯片了。
广州日报新花城:国产碳化硅芯片的优势在哪?
相奇:在国内、广州市内甚至就在我们南沙区内,产业链融合的优势非常明显。很多人说我们这是“芯片一条街”,从衬底外延、芯片制造,再到封装测试,都可以在这一条街上找到。开玩笑地说,如果有汽车主机厂在我们这,我们走路就可以把芯片安装上车了。实际上,今年很可能是国产碳化硅芯片量产上车的元年。
广州日报新花城:广州汽车产业发达,这种产业链融合优势是否也在广州有所体现?
相奇:正是因为广州汽车产业发达,我们才会选择落地南沙。南沙有广汽及其他车企的产业布局。我们与不少广州本土企业都有进行合作洽谈,也希望广州汽车企业可以用上本地芯片。
芯粤能落户南沙发展
广州日报新花城:除了汽车以外,碳化硅芯片还有哪些新增量机会?
相奇:首先是AI的数据中心,有一句话是这样说的:人工智能的尽头是算力,算力的尽头是电力,而电力的尽头就是半导体功率器件——人们需要通过芯片将电力分配下去。
另一个潜在市场是低空飞行器。实际上,低空飞行器比新能源车可能更适合用碳化硅,因为低空飞行器对成本和价格不那么敏感,但对体积、重量和稳定性要求很高。碳化硅恰恰就可以可以做得很小、很轻,而且如果对成本没有那么敏感的话,也可以很便于做一些安全冗余和可靠性冗余的设计。
广州日报新花城:人工智能的发展对芯片半导体行业会有怎样的影响?
相奇:AI对半导体行业内的影响,在应用的深度、广度上都有所体现。具体而言,AI可以让工厂管理运行更加有效,如智能缺陷检测提高良率,工艺参数优化降低能耗、提高一致性,从而多维度提升运营效率,进一步提升我们的工艺能力。AI还可以辅助研发人员进行高效的文献调研,虚拟DOE、提速仿真效率等,从而压缩研发周期。与此同时,人工智能还可以加速我们工程师团队的培养,通过合理使用AI工具,不仅拓宽了工程师的专业知识边界,更系统提升了工程师的问题诊断能力。整体来看,人工智能帮助半导体行业更好发展是大势所趋。
文/广州日报新花城记者:钟达文
广州日报新花城编辑:李光曼