功率半导体器件在现代电力控制和驱动系统中发挥着重要作用,受益于新能源汽车、新能源发电等市场需求日益旺盛,功率半导体器件获得了前所未有的关注,国内外众多半导体企业都在斥巨资研发和生产功率半导体,争夺功率半导体市场的主动权。
目前最常用的功率半导体是IGBT,在几百到几千伏的中压区域应用十分广泛,IGBT综合了功率MOSFET和双极型晶体管(BJT)两种器件的结构,具有输入阻抗高、易于驱动、电流能力强、功率控制能力高、工作频率高等特点,被广泛应用于逆变器、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
然而经过几十年的发展,硅正在达到其性能的极限,Si基器件性能提高的潜力愈来愈小,因此以SiC为代表的宽禁带功率半导体器件凭借其优异的性能,逐步应用于高压、高频、高温和大功率电力电子领域,SiC功率器件可广泛应用于新能源汽车、5G 通讯、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等现代工业领域,特别是在新能源汽车领域的渗透在快速上升。
虽然不同应用领域和不同应用场景对半导体功率器件性能要求存在差异,但都在朝着高功率密度、小型化、高效率、低能耗、高可靠性等方向演变,而仅靠对芯片的优化,已经很难满足这些市场要求,因此需要高可靠性的封装技术制成功率半导体模块使芯片的优势能够完全发挥出来。
功率模块封装是将一个或多个功率芯片和陶瓷衬板(DBC、AMB),引线,功率端子,信号端子,绝缘灌封胶(液态环氧/硅凝胶),外壳等辅助体集成封装在一起,以提高可用性、可靠性以及使用寿命等。
功率芯片通过封装实现与外部电路的连接,其性能发挥依赖着封装技术的支持,特别是在大功率场合下,功率芯片通常要被封装为功率模块进行使用,IGBT模块和SiC功率模块已成为功率半导体企业竞争的焦点,目前国内模块封装厂商的布局进度如何?本文将重点介绍近期在产品、产能以及订单等方面有所布局的模块企业现状。
1、斯达半导
斯达半导是国内首批IGBT公司,长期致力于IGBT、快恢复二极管、SiC等功率芯片的设计和工艺及IGBT、MOSFET、SiC等功率模块的设计、制造和测试。IGBT模块的是公司的主要产品,广泛应用于新能源、新能源汽车、工业控制及电源、变频白色家电等行业,公司2021年度IGBT模块的市场份额在中国企业中排名第1位,是国内IGBT行业的领军企业。
2022年,受新能源行业大功率模块销售比例增加影响,斯达半导销售980万只IGBT模块,营业收入达22.24亿人民币,占总营业收入的82.25%;2023年8月30日,斯达半导发布2023年半年报,营业收入同比大涨46.25%,其中生产应用于主电机控制器的车规级IGBT模块持续放量,合计配套超过60万辆新能源汽车。
在2023年半年度业绩说明会上,斯达半导董事长沈华表示,上半年公司市场占有率进一步上升,目前公司订单饱满,整体产能利用率保持在较高水平,公司正在积极扩产建设以满足新能源汽车、光伏发电、风力发电、储能、工业控制等行业不断增长的市场需求。
据悉,在2023年上半年,斯达半导应用于乘用车主控制器的车规级SiC MOSFET模块持续放量,同时公司新增多个使用车规级SiC MOSFET模块的800V系统的主电机控制器项目定点;斯达半导基于第七代微沟槽Trench Field Stop技术的750V车规级IGBT模块大批量装车,公司基于第七代微沟槽Trench Field Stop技术的1200V车规级IGBT模块,新增多个800V系统车型的主电机控制器项目定点。
值得注意的是,斯达半导半年报显示,截至今年6月底,斯达半导存货为11.03亿元,同比增加57.13%,存货主要是公司模块制造环节所需的原材料等相应增加,以及子公司斯达微电子芯片制造环节准备相应材料所致。斯达半导表示,上半年公司营业收入继续保持快速增长的势头,公司根据持续增长的订单需求采购生产所需的原材料,以保证公司正常生产经营,满足客户订单需求,不存在原材料或者成品销售积压的情况。
斯达半导也在积极扩大产能,其SiC芯片研发及产业化项目、功率半导体模块生产线自动化改造项目正在建设中,预计达产后将形成年产6万片6英寸SiC芯片、新增年产400万片的功率半导体模块的生产能力,目前已进入最后阶段,最快今年底就可投产。
2、正齐半导体
10月19日,正齐半导体年产六万颗高阶功率模块研发生产项目在萧山经济技术开发区举行签约仪式。
据了解,正齐半导体杭州项目将在开发区投资建设第三代半导体模块工厂。项目首期投资3000万美元,总投资额将达10亿元人民币,规划建设10条智能化模块封装生产与组装线,满足车规级与航天级的模块生产线要求,每年将生产6万颗高端航天及车规级IGBT与碳化硅芯片、模块及器件等产品。
该工厂将采用与合作厂商共同研制的驱动芯片,将最新一代高密度IGBT与碳化硅芯片和多功能、高集成驱动芯片,实现从功率芯片、驱动芯片到模组封测、提供应用方案的全自主可控。目前,该项目已经开始装修设计阶段,预计于2024年中旬投产通线,达产后每年产值约5亿元,二期总达产后年产值约25-30亿元。
正齐半导体(杭州)有限公司是马来西亚上市公司正齐集团在中国的子公司,主要从事功率模块,功率器件的研发和销售,核心团队毕业于美国长春藤、清华大学、西安电子科技大学等高等学府。
3、芯未半导体
10月16日,成都高新区芯未半导体一期通线仪式顺利举行,标志着芯未半导体一期项目全面通线投产,本次通线投产后,该项目将形成约6万片/年IGBT芯片(折合8寸)、120万只/年功率模块生产能力。
据了解,芯未半导体项目位于成都高新西区,是成都首个功率半导体代工平台,也是成都规模最大的功率半导体中试平台,主要为功率半导体设计企业、制造企业、终端应用企业等提供从IGBT芯片背面加工-模块封测代工-组件集成代工的一站式代工服务。
4、臻驱科技
10月9日,臻驱科技宣布完成D轮超6亿元人民币融资,将主要用于业务爆发阶段的运营现金流补充、产能扩建,以及下一代功率模块、功率砖和碳化硅技术的研发。
而就在一个月前,臻驱科技刚获得了沃尔沃汽车科技基金的战略投资,此次携手沃尔沃汽车,双方将围绕下一代碳化硅(SiC)技术开发进行了深入的讨论,合作也将主要围绕碳化硅功率模块及电控整机的应用展开,进一步加速全球化布局。
资料显示,臻驱科技成立于2017年,是一家提供国产功率半导体及新能源汽车驱动解决方案的公司,是国内少有的具备汽车功率半导体、电机控制器的正向研发能力,核心业务采用 “模块+电控”的垂直整合模式,使得电控系统更灵活、性能更优、成本更可控。
产品上,臻驱科技DrivePACK车规级模块系列产品已在去年下半年开始批量生产,而全新一代的OreoPACK车规级模块也已完成开发和测试验证,获得多家国内外一线主机厂量产车型的定点,并在今年开始批量生产。

臻驱科技认为,车用功率模块已从硅基功率半导体(IGBT)为主的时代,开始逐步进入以碳化硅MOSFET为核心的发展阶段,臻驱科技将加快研发碳化硅、下一代功率模块等核心技术,推动研发成果的产业化转化,据称,其碳化硅(SiC)三代功率半导体将在未来2-4年大批量交付。
5、顺为科技
10月7日,株洲市石峰区举行顺为科技集团IGBT/SiC功率半导体模块项目签约仪式,该项目位于田心高科园,项目总投资7.5亿元,预计在今年年底启动建设,明年上半年正式投产,建成达产400万个IGBT模块及100万个SiC模块,预计年产值8亿元。
这不是今年顺为科技第一次投入半导体项目,今年3月,顺为科技与海口德悦签订合作协议,顺为科技集团主导的半导体产业集群项目正式落户海口综保区。该项目总投资额超过32亿元,将在海口综保区投资芯片检测封装、半导体设备制造及光电显示产品制造、半导体硅材料12英寸硅晶棒及300mm硅片生产制造等,预计投产后5年内工业总产值将达到200亿元。
6、长飞先进半导体
9月1日,长飞先进半导体武汉基地开工仪式在光谷科学岛圆满举行,项目总投资预计超过200亿元。其中,项目一期总投资100亿元,可年产36万片SiC MOSFET晶圆,包括外延、器件设计、晶圆制造、封装等,一期项目预计2025年建设完成,届时将成为国内最大的SiC功率半导体制造基地,公司产能规模将居行业绝对领先地位。
安徽长飞先进半导体有限公司专注于碳化硅(SiC)功率半导体产品研发及制造,拥有国内一流的产线设备和先进的配套系统,具备从外延生长、器件设计、晶圆制造到模块封测的全流程生产能力和技术研发能力,碳化硅晶圆年产能超过6万片。
7、芯动半导体
8月17日,无锡芯动半导体第三代半导体模组封测项目举行“车规级IGBT模块生产线”预验收仪式,并计划在9月底完成调试后进入小批量生产,最快将于今年年底投入量产。
据悉,该项目总投资8亿元,将建设年产120万套车规级功率器件模组项目,产品涵盖功率半导体模块、分立器件等,主要用于新能源汽车、新能源绿电、充电桩等领域,自首批设备入厂后,现已进入量产准备阶段。
资料显示,无锡芯动半导体科技有限公司成立于2022年11月,主营业务有功率半导体模块及分立器件的研发、设计、封装、测试和销售。近年来,芯动半导体以车规级功率半导体为起点,已完成GFM平台750V IGBT、1200V SiC以及SFM平台1200V SiC功率模块产品开发与验证。
芯动半导体是长城汽车在功率半导体领域的重要布局,将以开发第三代功率半导体SiC模组及应用解决方案为目标,以自主研发实现国产替代,并对上下游资源高效整合、联动发展,实现长城汽车对功率半导体产业链的自主可控。
8、赛晶半导体
7月27日,赛晶科技公告子公司赛晶亚太半导体科技(浙江)有限公司(简称“赛晶半导体”)完成1.6亿元人民币A轮融资,所得资金将重点用于最新的IGBT模块和SiC模块生产线建设。
据赛晶半导体董事长项颉介绍,公司目前已有2个IGBT模块封测线投产,仍有一个IGBT模块封测线及碳化硅 MOSFET 模块封测线正在建设中,未来将加快规划中的第三、四条模块生产线的建设和产能提升。
2022年,赛晶科技自研的i20系列1200V IGBT芯片及ED封装IGBT模块批量交付,获得来自电动汽车、光伏、储能等近30家客户的订单,产销IGBT模块约7万个,实现销售收入达3970万元,较2021年增长约12倍。展望2023年全年,预期在IGBT方面收入能够跟去年同期相比有大幅度增长,全年将力争实现2亿元的销售收入目标。
9、中芯集成
6月13日,中芯集成投资者日活动上,公司执行副总经理刘煊杰表示,通过发力“系统代工”模式,中芯集成能够提供国产高端功率半导体替代解决方案,据介绍,目前公司建成了国内规模最大车规级IGBT制造基地,预计IGBT产能在今年底前超过12万片/月。
中芯集成2018年脱胎于晶圆代工龙头中芯国际,在功率模组行业,采用代工模式在做芯片的同时,还可以生产高端功率模组,目前已形成功率全谱系产品,建成了国内规模最大车规级IGBT制造基地,与国际领先产品技术差距缩短到半年时间。
今年5月,中芯集成上市募资125亿元,其中重头戏便是二期扩产,根据规划,中芯集成将在今年底形成年产出8英寸等效晶圆250万片及年600万只大功率模组的供应能力。
据介绍,大功率模块技术难度大,国产化率相对比较低,而中芯集成(3300v/4500v)超高压IGBT全面对标ABB(瑞典通用电气)产品,进入了国家电网智能柔性输电系统。产能方面,今年5月公司已产出8万片/月的8英寸IGBT晶圆,年底产能将达到12万片/月。
10、中车时代半导体
6月6日,中车时代电气发布公告称,下属控股子公司株洲中车时代半导体有限公司(以下简称“中车时代半导体”)拟开展增资扩股引入战略投资者工作,目的是解决资金问题,以应对扩产的迫切需求。
中车时代电气在公告中表示,受益于新能源汽车、新能源发电等市场需求日益旺盛,中国已成为全球最重要的功率半导体应用和消费市场之一,国内功率半导体产业正处于快速发展的阶段,发展机遇良好但同时市场竞争也日趋激烈,为充分把握市场机遇,进一步提升可持续发展能力,产能扩充的需求迫切。
事实上在去年9月,中车时代电气就谋划扩产事宜,当时公司董事会审议通过了中车时代半导体中低压功率器件产业化建设项目。
据披露,项目投资总额约111.19亿元,由宜兴子项目和株洲子项目组成,投资金额分别约为58.26亿元、52.93亿元。宜兴子项目建成达产后,可新增年产 36万片 8 英寸中低压组件基材的生产能力,并预留 36万片/年生产能力,项目产品主要用于新能源汽车领域。株洲子项目建成达产后,可新增年产 36万片 8 英寸中低压组件基材的生产能力,产品主要应用于新能源发电及工控、家电领域。
彼时中车时代电气表示,中国已经成为全球最大的新能源汽车市场,但在中低压模块等方面进口依赖程度依然较高,中车时代半导体实施上述投资项目,能够有效提升公司中低压组件基材、中低压模块的产能,推进相关产品的国产化,上述项目建成后,将与公司现有生产基地共同形成完善的组件产品产业化生产链,继而建成大规模的电力电子产品产业化生产基地,产品涵盖高压、中低压芯片及模块。
11、芯能半导体
5 月 29 日,深圳芯能半导体技术有限公司(以下简称“芯能半导体”)与安巢经开区在合肥市政府签署项目合作协议。
此次签约项目采用先进工艺,专注于大功率模块封测,主要建设 10 条 IGBT、5 条 SIC MOS 自动化生产线,产品应用于新能源汽车、太阳能和家电等行业,项目整体建成达产后,预计可实现年产 480 万只 IGBT 模块和60 万只 SIC MOS 模块,年营收约 15 亿元。
资料显示,芯能半导体是一家聚焦 IGBT 芯片、高压栅极驱动芯片以及智能功率模块的研发、生产、应用和销售的国家高新技术企业和国家“专精特新”小巨人企业。公司先后获得了深圳高新投、美的、小米、国电投、达晨创投等股权投资。
12、斯科半导体
5月4日,三安光电在其2022年年度报告中称,苏州斯科半导体规划“年产240万只碳化硅半桥功率模块项目”基础建设已完成,设备正陆续入厂,已进入安装调试阶段,待产线通线后进入试生产。
据悉,苏州斯科半导体由理想汽车与湖南三安半导体合资组建,以该公司为主体的理想汽车功率半导体研发及生产基地项目于2022年正式启动建设,专注于碳化硅车规功率模块的自主研发及生产,旨在打造汽车专用功率模块的自主设计和生产制造能力。
13、宏微科技
宏微科技成立于2006年8月,是一家主业专注IGBT、FRED芯片、单管、模块业务的功率半导体公司,2010年研制成功第一代IGBT芯片,2019年,公司搭载IGBT芯片的车规模块实现向臻驱科技的小批量供货,进军新能源车市场。
2022年,宏微科技投资6亿元进行车规级功率半导体分立器件生产研发项目建设,预计建设周期3年,规划建设年产车规级功率半导体器件840万块的生产能力。
电动汽车领域,公司产品主要用于电控系统,并与比亚迪、汇川、臻驱科技等多家知名企业保持合作关系。2022年,公司的相关汽车产品已经实现了电动汽车主驱IGBT模块产品的批量供应,供应给整车客户和Tier1客户。
2023年8月21日,宏微科技发布公告披露签署重大合同,自2023年9月至2026年6月期间,给客户A每月提供不超过20万块模块产品,具体供应量将根据2023年9月、2024年7月、2025年7月实际产能,按年度为单位动态调整。
10月17日,宏微科技在投资者互动平台表示,公司IGBT模块产品已完成赛力斯汽车问界新款车型主驱产品定点验证测试,后续将根据客户需求逐步批量交付。
随着世界各国对节能减排的需求越发迫切,功率半导体器件已从传统的工业控制和4C(通信、计算机、消费电子、汽车)领域迈向新能源、新能源汽车、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多产业,在半导体下行周期也丝毫不影响功率半导体赛道的稳健增长,据Yole数据预测,至2025年,全球功率半导体分立器件和模块的市场规模将分别达到76亿美元和113亿美元。
现今我国新能源产业走在世界前列,新能源汽车、储能发电等行业蓬勃发展,推动了对IGBT和SiC为代表的功率半导体的需求,近年来国内相关功率半导体建设项目如火如荼,包括前述的模块封装领域在市场对功率半导体的高要求下产能飞速扩张,随着这些项目的建设投产,国产功率半导体应用也将进一步走向纵深发展,未来表现值得期待。
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原文始发于微信公众号(艾邦半导体网):十多个项目投产、签约,新增数千万产能,IGBT/SIC功率模块有多火?