作為第三代半導(dǎo)體的代表材料，碳化硅未來的市場潛力具有無限的想象空間。2024年4月，芯聯(lián)集成（688469）8英寸碳化硅工程批順利下線，標(biāo)志著芯聯(lián)集成正式成為全球第二家、國內(nèi)首家開啟8英寸碳化硅器件制造的晶圓廠。
2018年脫胎于中芯國際特色工藝事業(yè)部的芯聯(lián)集成，以晶圓代工為起點，向上觸達設(shè)計服務(wù)，向下延伸到模組封裝。經(jīng)過6年多的發(fā)展，芯聯(lián)集成目前是國內(nèi)最大的車規(guī)級IGBT芯片、SiC MOS、MEMS傳感器芯片制造商，為多家頭部新能源車企代工碳化硅芯片，迅速發(fā)展成國內(nèi)領(lǐng)先的汽車芯片公司，成為我國汽車芯片領(lǐng)域的一顆“啟明星”。
從6英寸到8英寸
“與傳統(tǒng)硅基器件相比，碳化硅作為第三代半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)于硅基半導(dǎo)體的低阻值特點，能夠同時實現(xiàn)‘高耐壓’、‘低導(dǎo)通電阻’和‘高速’等性能，進而實現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率、更低的損耗和空間小型化，因此在電能轉(zhuǎn)換中得到大規(guī)模應(yīng)用�！毙韭�(lián)集成總經(jīng)理趙奇在接受證券時報記者專訪時表示。
碳化硅是一種新興的高性能半導(dǎo)體材料，汽車是碳化硅最主要的應(yīng)用市場之一。近年來，國內(nèi)新能源汽車市場的快速增長，帶動碳化硅器件和模組的需求量持續(xù)攀升。目前碳化硅主要應(yīng)用于新能源汽車內(nèi)部的關(guān)鍵電力系統(tǒng)，包括主驅(qū)逆變器、車載充電器（OBC）和DC-DC轉(zhuǎn)換器，同時光伏領(lǐng)域也在大的光伏電站開始嘗試使用碳化硅。
然而，成本偏高與產(chǎn)能有限，成為了阻礙碳化硅器件進入大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵性問題。在此背景下，從6英寸向8英寸擴展則是破解碳化硅成本過高難題的一條最佳路徑。碳化硅晶圓尺寸越大，單位芯片成本越低，因此從6英寸向8英寸轉(zhuǎn)型升級已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大勢所趨。
放眼全球，國內(nèi)外各大廠家均在加速通關(guān)8英寸碳化硅晶圓，半導(dǎo)體“大廠”科銳、意法及英飛凌等紛紛在建設(shè)8英寸產(chǎn)線。例如英飛凌在8月8日宣布，其位于馬來西亞居林的8英寸碳化硅功率半導(dǎo)體晶圓廠一期項目正式啟動運營。中國企業(yè)也早已加入碳化硅產(chǎn)業(yè)的升級轉(zhuǎn)型之中，尤其在襯底制備領(lǐng)域已具備明顯的競爭力。
從6英寸碳化硅“器件制造”到8英寸碳化硅，需要突破的技術(shù)難點在于何處？趙奇表示，現(xiàn)階段，主要需要解決碳化硅襯底在生產(chǎn)中的翹曲問題。“8英寸硅基襯底厚度為0.725毫米。碳化硅雖然晶體很硬，但為了讓襯底片更便宜，需要比硅更薄，比如0.35毫米。這個厚度在6英寸時還有一定剛性，到8英寸就會出現(xiàn)翹曲。翹曲之后，襯底片就不在一個平面上，真空吸不住�！壁w奇說。
碳化硅的產(chǎn)業(yè)鏈主要包括襯底、外延、器件設(shè)計、晶圓制造、模塊封裝等環(huán)節(jié)，其中該產(chǎn)業(yè)鏈約70%的價值量都集中在襯底和外延這兩個環(huán)節(jié)。趙奇告訴記者，現(xiàn)階段6英寸碳化硅襯底和外延在國內(nèi)已經(jīng)能完全實現(xiàn)自主供應(yīng)，8英寸的也已進入下線驗證階段。
“芯聯(lián)集成很早之前就開始為碳化硅向8英寸擴展做準(zhǔn)備，一方面是把6英寸做起來，積累技術(shù)；另外通過跟6英寸供應(yīng)商的合作，也開始讓他們做8英寸。當(dāng)我們確認襯底和外延的8英寸已經(jīng)差不多可以做出來，就啟動了8英寸器件制造產(chǎn)線�！壁w奇介紹道。
回溯芯聯(lián)集成的碳化硅建設(shè)之路，其于2021年年底開始投建碳化硅相關(guān)產(chǎn)線，在2022年開始陸續(xù)形成產(chǎn)能。2023年，芯聯(lián)集成開始建設(shè)國內(nèi)第一條8英寸碳化硅器件產(chǎn)線，以期用此來帶動國內(nèi)8英寸襯底、外延、器件生產(chǎn)的整個鏈條，趕上國外主流廠商們的布局。今年4月份，芯聯(lián)集成的8英寸碳化硅工程批產(chǎn)品順利下線，標(biāo)志著該公司成為國內(nèi)首家投產(chǎn)8英寸碳化硅的晶圓廠。
對于碳化硅業(yè)務(wù)的未來發(fā)展，趙奇表示，芯聯(lián)集成的目標(biāo)是2024年碳化硅營收超10億元，并期待在未來兩三年能實現(xiàn)更高的全球市場份額。
技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)蝶變
在國內(nèi)率先投產(chǎn)8英寸碳化硅的芯聯(lián)集成，究竟是一家什么樣的企業(yè)？
芯聯(lián)集成2018年脫胎于中芯國際的特色工藝事業(yè)部，核心技術(shù)人員深耕半導(dǎo)體行業(yè)幾十年。該公司于2023年在科創(chuàng)板上市，是一家致力于為新能源產(chǎn)業(yè)、智能化產(chǎn)業(yè)提供核心芯片和模組的公司。成立6年以來，芯聯(lián)集成已成長為國內(nèi)最大的IGBT、SiC MOS、MEMS傳感器芯片制造商，產(chǎn)品可以覆蓋超過70%的汽車芯片種類。
芯聯(lián)集成之所以能夠在6年時間內(nèi)實現(xiàn)高速成長，背后的關(guān)鍵“密碼”有二，一方面在于踏準(zhǔn)了新能源汽車等迅速發(fā)展的節(jié)拍，另一方面則在于持續(xù)保持高強度研發(fā)投入。自2018年成立以來，芯聯(lián)集成每年會將銷售收入的約30%投入研發(fā)中，2024年上半年，該公司合計研發(fā)投入8.69億元，比上年同期增長33.75%。同時芯聯(lián)集成在研發(fā)人員數(shù)量、累計授權(quán)專利數(shù)量等方面也繼續(xù)保持增長。
趙奇表示，在持續(xù)高強度研發(fā)投入之下，芯聯(lián)集成從最早只有MEMS（微機電系統(tǒng)集成電路）、功率器件，2019年發(fā)展功率模塊業(yè)務(wù)，2020年研發(fā)出高壓模擬IC和BCD平臺，2021年切入SiC MOS（碳化硅），2022年開始做激光雷達，到2023年擴展至MCU（單片機）�！白咭徊健⒖慈�、每年進入新的技術(shù)領(lǐng)域，這是芯聯(lián)集成自成立以來秉持的目標(biāo)，芯聯(lián)集成每年都會進入至少一個國內(nèi)尚顯薄弱的新領(lǐng)域、新方向展開研發(fā)，并通過快速迭代在兩三年內(nèi)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平�！壁w奇向記者表示。
基于對研發(fā)投入的重視，芯聯(lián)集成不僅抓住了車載激光雷達、高端麥克風(fēng)等領(lǐng)域帶來的市場增量，也進一步鞏固了碳化硅、模擬IC、車載功率等三大核心產(chǎn)品領(lǐng)域的地位。
不過，從投入研發(fā)到成功產(chǎn)生成效的過程并非一蹴而就，芯聯(lián)集成也在研發(fā)之中面臨過不少挑戰(zhàn)。例如，碳化硅器件成本較高的問題并不好解決，就目前價格來看，8英寸碳化硅晶圓成本仍然高于6英寸。
“為了解決碳化硅成本高的問題，我們通過提升產(chǎn)業(yè)鏈整體良率、晶圓尺寸的增大以及器件的縮小來降低成本。此外，公司還通過建設(shè)國內(nèi)首條8英寸SiC MOSFET產(chǎn)線，以期在新興電力電子市場中取得更大的競爭優(yōu)勢。”趙奇表示。
今年6月，芯聯(lián)集成發(fā)布公告，擬通過發(fā)行股份及支付現(xiàn)金的方式收購控股子公司芯聯(lián)越州集成電路制造（紹興）有限公司（下稱“芯聯(lián)越州”）剩余72.33%股權(quán)。完成交易后，芯聯(lián)集成將100%控股芯聯(lián)越州。
此次芯聯(lián)集成計劃收購的芯聯(lián)越州，擁有7萬片/月的硅基產(chǎn)能、0.5萬片/月的6英寸SiC（碳化硅） MOSFET產(chǎn)能，同時在高壓模擬IC等高技術(shù)平臺上進行了前瞻布局。其6英寸SiC MOSFET出貨量國內(nèi)第一，手里還握有國內(nèi)第一條8英寸產(chǎn)線。數(shù)據(jù)顯示，2023年芯聯(lián)越州6英寸SiC MOSFET出貨量已達國內(nèi)第一，在該項收購?fù)瓿珊�，芯�?lián)越州有望成為芯聯(lián)集成未來8英寸碳化硅產(chǎn)線擴大生產(chǎn)的主要載體。
當(dāng)前，芯聯(lián)集成已形成以IGBT、MOSFET、MEMS為主的8英寸硅基芯片、模組產(chǎn)線的第一增長曲線；以SiC MOSFET芯片及模組產(chǎn)線為代表的第二增長曲線；以高壓、大功率BCD工藝為主的模擬IC為第三增長曲線，三條增長曲線將覆蓋不同的產(chǎn)品領(lǐng)域和應(yīng)用方向。未來，芯聯(lián)集成將不斷拓展新產(chǎn)品線，并計劃于今年下半年推出高可靠性、高性能專用MCU平臺。
加碼AI領(lǐng)域布局
著眼于最新市場變化，生成式人工智能（AI）加速滲透全球行業(yè)，芯聯(lián)集成正在積極布局AI、數(shù)據(jù)中心等新興市場，過去三年，芯聯(lián)集成在AI方向累計投資超過20億元，為其下一步發(fā)展帶來長期的增長動能。
2024年上半年，芯聯(lián)集成應(yīng)用于AI服務(wù)器多相電源的0.18um BCD工藝產(chǎn)品成功量產(chǎn)，特別是芯聯(lián)集成面向數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的55nm高效率電源管理芯片平臺技術(shù)已獲得客戶重大項目定點。
從業(yè)績上來看，AI給芯聯(lián)集成帶來云端服務(wù)器相關(guān)業(yè)務(wù)的新增長，AI需求的爆發(fā)也驅(qū)動芯聯(lián)集成2024年半年度業(yè)績增長。芯聯(lián)集成2024年上半年營業(yè)收入為28.80億元，同比增長14.27%，在AI需求的推動下，其新能源汽車業(yè)務(wù)板塊營收貢獻48%。
趙奇指出，隨著AI算力需求的不斷增長，集成電路細分領(lǐng)域中模擬IC業(yè)務(wù)也因此保持著穩(wěn)定增長。電源管理芯片是一種模擬IC，其設(shè)計的根基在于應(yīng)用最廣泛的模擬工藝技術(shù)BCD（單片集成工藝）。芯聯(lián)集成是少有的擁有高壓、低壓BCD全平臺，同時在特色工藝和特色器件上發(fā)力的晶圓廠，目前已在業(yè)務(wù)上取得實質(zhì)性進展。
2024年上半年，芯聯(lián)集成在模擬IC芯片領(lǐng)域新發(fā)布四個車規(guī)級平臺，其中數(shù)�；旌锨度胧娇刂菩酒圃炱脚_填補了國內(nèi)高壓大功率數(shù)字模擬混合信號集成IC的空白；高邊智能開關(guān)芯片制造平臺、高壓BCD 120V平臺對應(yīng)的技術(shù)為國內(nèi)該領(lǐng)域的稀缺技術(shù)；高壓SOI BCD平臺對應(yīng)的技術(shù)位于國內(nèi)領(lǐng)先水平。同時，該公司獲得國內(nèi)多個車企和Tier1項目定點。
“上半年，多個集成化的BCD工藝平臺發(fā)力，填補了國內(nèi)空白，預(yù)計2024年到2026年，模擬IC將成為公司增長最快的部分。”趙奇對記者表示。
據(jù)趙奇透露，芯聯(lián)集成將不斷拓寬業(yè)務(wù)領(lǐng)域，全面布局高增長的AI高速服務(wù)器領(lǐng)域，為AI服務(wù)器電源，AI集群通信等多個AI系統(tǒng)提供完整的電源管理芯片和模組的代工服務(wù)，為產(chǎn)品公司打造國內(nèi)AI服務(wù)器電源代工方案提供技術(shù)支撐和大規(guī)模高質(zhì)量交付保障。
趙奇同時強調(diào)，“未來，芯聯(lián)集成將繼續(xù)加大研發(fā)投入，推動技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)高水平科技自立自強，為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主可控發(fā)展做出更大的貢獻，并爭取在全球半導(dǎo)體行業(yè)中占據(jù)更重要的地位，成為引領(lǐng)新能源與智能化革命的重要力量。”
