IGBT行业的门槛非常高。除了芯片的设计和生产，IGBT模块封装测试的开发和生产等环节同样有着非常高的技术要求和工艺要求。
打造国内首条车规级IGBT模块
为突破封锁，实现IGBT核心资源自主掌控，2019年，东风公司与中国中车携手，成立智新半导体有限公司，开始自主研发、生产车规级IGBT模块。历时两年，2021年7月，年产30万只的IGBT生产线在武汉市东风新能源汽车产业园正式投产，这也是国内首条IGBT模块全自动化封测流水线。
在整洁明亮的车间，AGV小车将物料配送至指定区域，这些小小的芯片将被从晶圆上取下，分别精准地放置于固定衬板上，形成一个个IGBT模块。只需要8个操作员，就能负责整条生产线40多台设备的日常操作；从配送物料、封装、测试、再到包装，全自动生产线最大程度地避免了人为操作带来的误差和干扰。
▲IGBT模块产线
作为车规级功率芯片，IGBT芯片厚度在100微米以内，要从薄薄的UV膜上抓取并贴在陶瓷基板上，稍不注意便会破损或出现误差。产线采用国际领先设备，并加以工艺优化，全自动贴片技术能够兼顾取放精度与力度，确保产品稳定性与可靠性。
与业内以打铝线为基础的封装技术不同，该生产线采用超声焊接技术，连接模块内外部电路，从工艺上避免了电磁干扰，从而提升了IGBT模块的可靠性。
▲IGBT模块产线
生产线还使用了真空回流焊接技术，将芯片与陶瓷基板连接在一起，有效降低了芯片空洞率。据了解，行业内芯片最大空洞率普遍在2%-3%，但该产线却能将空洞率控制在1%，达到国际领先水平。
“与竞品相比，我们的产品在散热、损耗和成本方面具有明显优势。”智新半导体有限公司研发部部长余辰将介绍。
作为东风公司发展新能源汽车事业的主阵地，智新为东风全系列新能源车型提供IGBT定制化服务，同时为行业第一阵营的其他新能源车型提供配套，公司进入健康快速发展阶段。
碳化硅功率模块明年量产装车
东风高举自主发展旗帜，大力实施科技创新“跃迁行动”，加速布局核心技术和资源。作为IGBT模块的升级产品、第三代半导体，碳化硅功率模块有着更低损耗、更高效率、更耐高温和高电压的特性。据悉，碳化硅功率模块项目于2021年1月在智新立项，目前课题已经顺利完成，将于2023年搭载东风自主新能源乘用车，实现量产。该模块能推动新能源汽车电气架构从400V到800V的迭代，从而实现10分钟充电80%，并进一步提升车辆续航里程，降低整车成本。
▲IGBT模块产线
同时，总投资2.8亿元的功率模块二期项目也在加速推进中。据悉，该项目一方面优化现有产线，提高IGBT模块产量，另一方面开辟两条全新产线，按订单需求生产IGBT模块及碳化硅功率模块。到2025年，每年可为东风新能源汽车生产提供约120万只功率模块。
▲车规级IGBT模块产品
不仅如此，东风充分发挥央企优势，打造汽车产业链“链长”，携手“朋友圈”展开布局：与中国信科合作，共建汽车芯片联合实验室，推进车规级MCU芯片在汉落地，预计2024年实现量产；与中芯国际合作，完成设计首款MCU芯片，其功能性能指标达到国际领先水平。
此外，东风公司还牵头9家企业、高校、科研机构，共同组建湖北省车规级芯片产业技术创新联合体，从研发到生产，拉动组建国内领先的汽车芯片产业链。
为进一步提升电动汽车动力性能，全球各大车企已将目光锁定在新一代SiC功率器件，并陆续推出了多款搭载相应产品的高性能车型，特别是对800V电压平台的持续布局再次拉升了SiC功率器件的需求。
据预测，2025年全球新能源汽车消耗SiC衬底数量将达到199.6万片/年，考虑到当前有效导电型衬底产能仍然稀缺，预计SiC功率器件供需格局将保持相当长时间。
从整体市场布局来说，目前车用SiC功率器件市场主要由欧美大厂掌控。
国内车用SiC功率器件供应商主要有三安光电、斯达半导、闻泰科技、基本半导体等集芯片设计、制造、封测为一体的功率半导体厂商，在整体的车用SiC市场占比较少。但国内的IDM厂商也逐渐向集团式整合制造的结构发展，持续完善垂直整合布局，强化竞争力。据不完全了解，国内SiC功率器件厂商的产能已陆续加大研发投入、扩产。
三安光电：2021年6月，湖南三安一期项目完成建设并顺利点亮投产 ，可月产3万片6英寸碳化硅晶圆(36万片/年)。2021年11月，公司量产下线碳化硅肖特基二极管全系列产品。
时代电气：2018年1月，中车株洲所建成国内首条6英寸SiC芯片生产线，第三代功率半导体器件碳化硅芯片试制成功。目前，公司建有的 6英寸碳化硅的产业化基地主要用来做科研试制。
斯达半导：公司SiC芯片研发及产业化项目达产后 ，预计将形成年产6万片6英寸SiC芯片生产能力。公司同时还建设有年产8万颗车规级全碳化硅功率模组生产线和研发测试中心。其中车规级SiC模块在新能源汽车行业开始大批量装车应用。
华润微：自主研发的第一代 650V/1200V SiC JBS产品已取得稳定销售;截至2021年11月，公司6英寸SiC晶圆生产线主要为自用，产能约为1,000片/月。
闻泰科技：2021年11月，推出工业级650V、10A SiC肖特基二极管，该产品样品已开始供货。Aixtron MOCVD设备已部署在安世半导体汉堡晶囿厂，采用G5 WWC技术进行SiC外延批量生产。
新洁能：SiC MOSFET产品正处于流片验证阶段。一厂区的SiC SBD设计产能为691.2万颗/年、SiC MOSFET为134.4万颗/年。
扬杰科技：2019年，公司650V/1200V SiC器件开发成功。SiC MOSFET系列产品正在与行业相关客户进行多方位合作 ，各项可靠性指标达标。
基本半导体：2021年12月，公司的国内第一条汽车级碳化硅功率模块与用产线正式运行 ，首批碳化硅模块产品成功下线。预计2022年产能为25万只模块，2025年之前将提升至150万只。
上海瀚薪：650V/1200V/1700V系列SiC二极管和MOS管均已规模量产且全部通过车规级认证 ，3300V系列已完成客户验证 ，正在导入供应链。已量产出货650V/1200V 100KW以上的功率模块 。
泰科天润：2021年，6英寸碳化硅电力电子器件生产线进入量产 ，一期产能预计为6万片/年，产品综合良率达90%以上。
与国外大厂相比，国内车用SiC功率器件市场占有率明显偏低，具有很大的发展空间。未来随着碳化硅材料技术不断取得突破，以及芯片结构及模块封装工艺趋于成熟，相信国内车用SiC功率器件厂商的产品性能优势逐渐提升，同时SiC功率器件于车用市场渗透率将持续攀升，并且加速汽车电动化、智能化进程。
编辑 ▎于永初
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