車規(guī)級功率器件市場爆發(fā), DTS預燒結銀焊片成新寵

一 在車規(guī)功率半導體中，MOSFET 和 IGBT 最具代表性。 車規(guī) MOSFET：車規(guī) MOSFET 不論在燃油車上還是電動車上，應用非常廣泛， 且 MOSFET 產(chǎn)品主要被海外企業(yè)壟斷。 自 2020 年以來，海外頭部供應商都相繼面臨產(chǎn)能緊張、漲價和斷供等問題。此 時，對于一直在等候卻缺乏合適契機進入車載領域的本土廠商來說，正是切入汽 車供應鏈的絕佳時機。經(jīng)過兩年的蓄勢，國內(nèi)部分相關企業(yè)在上車批量供貨的同 時，同步在加快新的車規(guī) MOSFET 的研發(fā)和驗證。 低壓 MOS——主要以 40V，60V，100V Planar 平面型、Trench 溝槽型和 SGT 屏蔽柵 MOSFET 為主。因為單車用量大、應用場景多且復雜，自 2021 年以來， 市場缺貨嚴重。 中壓 SGT MOSFET：車規(guī)級 SGT MOSFET 工作電壓范圍通常在 30V-250V 之 間的 MOSFET 產(chǎn)品，其中中壓（100V-250V）一般并聯(lián)多個 MOSFET 單管用 于 A00 級小型電動汽車或中混車輛（動力電池電壓在 200V 上下）的主驅(qū)逆變 器、OBC、DC/DC、空調(diào)壓縮機等零部件當中起到逆變、整流等作用。 高壓 SJ MOSFET，車規(guī)級 SJ MOSFET 工作電壓通常在 650V-900V，主要用 于當前廣泛搭載的 400V 動力電池平臺汽車的主驅(qū)逆變器、OBC、DCDC 和 PTC 等產(chǎn)品上。 車規(guī) IGBT：IGBT 通常分為單管、模塊和 IPM 模塊。全球車載 IGBT 和 MOSFET 一樣，主要被美歐日等國家的廠家壟斷。如英飛凌、安森美、富士電機、三菱電 機和賽米控等。其中，英飛凌占據(jù)車規(guī) IGBT 主要市場份額，英飛凌最早在 2007 年推出車規(guī)級 IGBT 模塊——HybridPACK 系列。在國內(nèi)市場，比亞迪、斯達半導和時代電氣穩(wěn)居前十。 IGBT 已發(fā)展至第七代，英飛凌作為 IGBT 龍頭，其技術早在 2018 年已經(jīng)迭代 至第七代。第五、六、七代均是在第四代技術基礎上針對大功率、高開關頻率等 需求進行的設計優(yōu)化。不同代差對應不同的器件設計，也對應著不同的器件性能 和應用場景。目前國內(nèi)多數(shù)廠家已經(jīng)發(fā)展到了等同英飛凌的第四代和第五代技術， 而第四、五代 IGBT 也正好是目前車規(guī) IGBT 應用的主流技術。功率半導體器件或模塊是電機控制器的心臟。電機控制器、電機和減速器一起組 成電動汽車的電力驅(qū)動總成。其中，電機控制器是功率半導體器件和模塊的重要應用 領域，其主要用途是將動力電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電機所需要的三相交流電。 電機控制器由功率半導體器件或模塊、電容、驅(qū)動電路板和控制電路板等零部件 組成。其中功率半導體器件或模塊占總成本的 37%左右，是電機控制器最為核心的 零部件之一。 由于電機控制器是功能安全件，通常消費級或工規(guī)級的功率半導體器件和模塊不 滿足上車條件。因此長期以來，電機控制器中的功率半導體器件和模塊一直依賴進口。 近年來，電機控制器格局發(fā)生變化，本土電機控制器廠家市場份額快速增長，這 讓國產(chǎn)功率半導體擁有更多驗證和上車機會，國產(chǎn)功率半導體市場份額將有望進一步 擴大。 中國燒結銀企業(yè)SHAREX強勢出擊 在過去相當長的一段時間里，功率半導體市場一直由歐、美、日等外資巨頭牢牢占據(jù)著主導地位，隨著近年來新能源汽車的發(fā)展，許多本土企業(yè)也紛紛入局。放眼市場，不論是傳統(tǒng)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(nèi)都有企業(yè)布局。 2021年底，時代電氣、士蘭微和華虹半導體等廠商的IGBT產(chǎn)能相繼投產(chǎn)，相關企業(yè)利潤也迅速增厚。比如：斯達半導、士蘭微、比亞迪半導體、時代電氣、宏微科技、華潤微、新潔能等半導體企業(yè)IGBT業(yè)務均實現(xiàn)了極大提升，車規(guī)級IGBT產(chǎn)品在市場上也實現(xiàn)了極大突破。 根據(jù)SHAREX善仁新材研究院統(tǒng)計與分析，2022年IGBT因電動車與光伏發(fā)電市場的強勁需求，在供應端產(chǎn)能有限的情況下，整體供需缺口達13.6%。對于中國市場來說，IGBT是近年來半導體和電動汽車的布局熱點，不過至今車規(guī)級IGBT產(chǎn)品國產(chǎn)化率仍然較低。 近日，士蘭微發(fā)布了向特定對象融資65億元，以發(fā)展包括SiC和IGBT等功率器件在內(nèi)的多項產(chǎn)品的報告。在報道中，士蘭微分享了他們對功率半導體，特別是中國功率半導體行業(yè)的看法。 士蘭微在報告中指出： 近年來，功率半導體行業(yè)呈現(xiàn)穩(wěn)健增長的態(tài)勢，根據(jù) SHATREX善仁新材統(tǒng)計，2021 年全球功率半導體市場規(guī)模約為 462 億美元。隨著下游應用領域的不斷拓展延伸 以及物聯(lián)網(wǎng)、通信和新能源汽車等新興應用領域的蓬勃發(fā)展，未來功率半導體市場仍將保持增長態(tài)勢。根據(jù)SHAREX善仁新材預測，到 2024 年全球功率半導體市場規(guī)模將達到 522 億美元。 中國作為全球最大的新能源汽車市場，在車規(guī)級功率半導體市場領域一直被國際巨頭占據(jù)，國內(nèi)自給率不足 10%，存在巨大的供需缺口。但功率半導體器件技術迭代速度較慢，使用周期較長，國內(nèi)廠商擁有充足的發(fā)展和追趕時間。 正如士蘭微所言，功率半導體采用非尺寸依賴的特色工藝，不追求7nm、5nm等先進制程，因此功率半導體相對邏輯IC工藝技術難度低，同時不需要動輒百億美金的產(chǎn)線投入，國產(chǎn)廠商更容易實現(xiàn)技術追趕。

根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2021年中國功率半導體前十大企業(yè)為安世半導體、華潤微、揚杰科技、士蘭微、華微電子、捷捷微電、斯達半導、新潔能、比亞迪半導體、時代電氣。前十大企業(yè)中，安世半導體產(chǎn)品覆蓋最為全面，基本上涵蓋了二極管、MOS、IGBT、SiC等主要產(chǎn)品線；此外，士蘭微、華潤微、揚杰科技等老牌功率器件廠商產(chǎn)品也基本上覆蓋了市場主流的MOS和IGBT產(chǎn)品；而比亞迪半導體和時代電氣，背靠母公司擁有強大的終端市場，相關功率器件產(chǎn)品除了自用外，也走向市場開始向其他大客戶實現(xiàn)了批量出貨。

二 燒結銀產(chǎn)品

所謂的燒結銀，又叫燒結銀膏，銀焊膏等，就是將納米級銀顆粒燒結成銀塊的一種新的高導通銀材料，燒結銀燒結技術也被稱為低溫連接技術，產(chǎn)品具有低溫燒結，高溫服役，高導熱低阻值，無污染等特點。是寬禁帶半導體模塊中的關鍵導熱散熱封裝技術。

燒結銀技術和市面上所說的高溫燒結銀漿是兩個概念，這里所說的“燒結銀"，指的是在低溫環(huán)境下燒結的納米銀膏。燒結溫度一般會在280度以下，善仁新材用于車規(guī)芯片的燒結銀包括以下幾類：

一 AS9385有壓燒結銀。

二 預成型銀片GVF9000系列：可以根據(jù)客戶需求做成各種尺寸的納米燒結銀膜片。

三 預燒結銀焊片和焊盤GVF9000系列：可以根據(jù)客戶需求做成各種尺寸的預燒結焊片和焊盤。

燒結銀適用行業(yè)：高功率射頻器件、寬禁帶半導體封裝、LED、IGBT、汽車電子、配電、逆變器、有軌電車、UPS等等；本系列燒結銀產(chǎn)品，由于納米金屬的小尺寸效應，納米銀的熔點要比塊狀銀低很多，所以能在相對較低的溫度下實現(xiàn)燒結。納米銀燒結時，表面熔化，相鄰的顆粒相互接觸形成燒結頸。然后隨著原子擴散，燒結頸不斷長大，最終得到的燒結體熔點接近塊體銀。納米銀的這些特點使其能夠?qū)崿F(xiàn)低溫燒結、高溫服役的嚴苛要求。

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