華虹宏力：功率半導(dǎo)體擁抱電動(dòng)汽車“芯”機(jī)遇的兩大要訣

年度晶圓出貨量首次突破200萬片，銷售收入和毛利率雙雙增長，32個(gè)季度連續(xù)盈利……這就是華虹集團(tuán)旗下上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司（“華虹宏力”）交出的2018年亮眼成績單。受惠于全球市場對(duì)特色工藝平臺(tái)及創(chuàng)新性制造技術(shù)的高度認(rèn)可，2018年華虹宏力的產(chǎn)能利用率高達(dá)99.2%，居于行業(yè)領(lǐng)先地位。在市場環(huán)境多變、中美貿(mào)易關(guān)系不確定性的情況下，華虹宏力為何能取得如此卓越成績？

近日，在第八屆年度中國電子ICT媒體論壇暨2019產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì)上，華虹宏力戰(zhàn)略、市場與發(fā)展部科長李健以《電動(dòng)汽車“芯”機(jī)遇》為題，闡述了汽車電動(dòng)化下產(chǎn)業(yè)新機(jī)遇，以及華虹宏力為擁抱這波機(jī)遇所做的戰(zhàn)略布局。從中，你我將得以管窺華虹宏力亮眼成績背后的選擇與努力。

功率半導(dǎo)體：未來新技術(shù)融合的時(shí)代召喚

縱觀全球半導(dǎo)體歷史，整個(gè)產(chǎn)業(yè)保持震蕩向上走勢(shì)。李健介紹道，疊加美國總統(tǒng)在任時(shí)間線后可見，克林頓、小布什和奧巴馬任期中，臺(tái)式電腦、功能手機(jī)、智能手機(jī)的興盛陸續(xù)對(duì)半導(dǎo)體市場起到了很好的刺激作用。隨后，2016到2018年，整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的增長率高達(dá)20%以上；時(shí)值5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)蓬勃興起之時(shí)，智能汽車成為多技術(shù)融合載體，負(fù)擔(dān)起拉動(dòng)半導(dǎo)體快速上揚(yáng)的重任。

汽車雖然是傳統(tǒng)的制造業(yè)，但卻是個(gè)能讓人熱血沸騰的制造業(yè)，因?yàn)槠嚦休d了人類跑得更快、探索遠(yuǎn)處的夢(mèng)想。在市場對(duì)節(jié)能減排和駕駛舒適性的更高要求下，新能源汽車逐步走向時(shí)代舞臺(tái)中央。有別于傳統(tǒng)燃油車，新能源汽車?yán)锏碾姍C(jī)、電池、車載充電機(jī)、電機(jī)逆變器和空調(diào)壓縮機(jī)等，都需要大量的功率半導(dǎo)體。據(jù)Strategy Analytics測(cè)算，傳統(tǒng)燃油車功率半導(dǎo)體用量僅71美元，而新能源汽車上功率半導(dǎo)體用量至少翻番，純電動(dòng)車（BEV）上更是大幅增長至384美元，增幅高達(dá)441%。汽車電動(dòng)化除了車輛本身的變化之外，后裝的零部件和配套用電設(shè)施市場，如充電樁，同樣帶來大量的功率器件需求。隨著汽車電子化的進(jìn)程推進(jìn)，為汽車帶來更強(qiáng)壯“肌肉”、讓汽車跑得更穩(wěn)健的功率半導(dǎo)體獲得大幅增長的同時(shí)，也帶動(dòng)功率半導(dǎo)體晶圓制造產(chǎn)業(yè)進(jìn)入突飛猛進(jìn)的高速發(fā)展期。

以時(shí)下很熱的IGBT舉例來說，電動(dòng)汽車前后雙電機(jī)各需要18顆IGBT，車載充電機(jī)需要4顆，電動(dòng)空調(diào)8顆，總共一臺(tái)電動(dòng)車需要48顆IGBT芯片。按照國內(nèi)2020年新能源汽車目標(biāo)銷量將達(dá)到200萬臺(tái)、后裝維修零配件市場按1：1配套計(jì)，粗略估算國內(nèi)市場大概需要10萬片/月的8英寸車規(guī)級(jí)IGBT晶圓產(chǎn)能（按120顆IGBT芯片/枚折算），全球汽車市場可能需要30萬片/月！

核“芯”技術(shù)：用研發(fā)創(chuàng)新贏得市場贊譽(yù)

在汽車電子化大潮涌動(dòng)之時(shí)，長期持續(xù)動(dòng)態(tài)追蹤市場變化的華虹宏力敏銳地洞察業(yè)界動(dòng)向并及時(shí)布局：華虹宏力是全球第一家關(guān)注功率器件的8英寸純晶圓廠，早在2002年已開始功率半導(dǎo)體的自主創(chuàng)“芯”路，是業(yè)內(nèi)首個(gè)擁有深溝槽超級(jí)結(jié)（Deep Trench Super Junction，DT-SJ）及場截止型IGBT（Field Stop，F(xiàn)S IGBT）工藝平臺(tái)的8英寸代工廠。產(chǎn)品線上，華虹宏力的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品全面涵蓋從200V以下低壓段、300V到800V的中高壓、以及600V到3300V甚至高達(dá)6500V的高壓段等應(yīng)用，聚焦于Trench MOS/SGT、DT-SJ和IGBT等，并密切關(guān)注GaN/SiC等新型寬禁帶材料的發(fā)展。

圖1：華虹宏力功率器件領(lǐng)域核“芯”技術(shù)

據(jù)李健介紹，硅基MOSFET是華虹宏力功率器件工藝的基礎(chǔ)。通過不斷縮小間距、提升元胞密度、降低導(dǎo)通電阻，華虹宏力用持續(xù)領(lǐng)先的優(yōu)異品質(zhì)，以及穩(wěn)定的良率贏得廣大客戶的贊譽(yù)。值得一提的是，在可靠性要求極為嚴(yán)格的汽車領(lǐng)域，華虹宏力MOSFET產(chǎn)品已配合客戶完成核心關(guān)鍵部件如汽車油泵、轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)等的應(yīng)用，為業(yè)界領(lǐng)先。

深溝槽超級(jí)結(jié)MOSFET(DT-SJ)是中流砥柱。超級(jí)結(jié)MOSFET適用于500V到900V電壓段，其電阻更小、效率更高、散熱相對(duì)低，在要求嚴(yán)苛的開關(guān)電源等產(chǎn)品中有大量應(yīng)用。深溝槽型超級(jí)結(jié)MOSFET是華虹宏力自主開發(fā)、擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)“芯”技術(shù)，相關(guān)專利超過20項(xiàng)。其第三代深溝槽超級(jí)結(jié)工藝流程緊湊且成功開發(fā)溝槽柵的新型結(jié)構(gòu)，有效降低結(jié)電阻，進(jìn)一步縮小了元胞面積，技術(shù)參數(shù)達(dá)業(yè)界一流水平，可提供導(dǎo)通電阻更低、芯片面積更小、開關(guān)速度更快和開關(guān)損耗更低的產(chǎn)品解決方案。為了持續(xù)為客戶創(chuàng)造更多價(jià)值，華虹宏力的深溝槽超級(jí)結(jié)MOSFET工藝不斷升級(jí)，每次單位面積導(dǎo)通電阻的技術(shù)特性優(yōu)化都在25%以上。

硅基IGBT芯片是未來。IGBT是電動(dòng)汽車核“芯”中的核心，對(duì)晶圓制造的能力和經(jīng)驗(yàn)要求非常高，其難點(diǎn)和性能優(yōu)勢(shì)主要在于背面加工工藝。目前國內(nèi)能加工IGBT的產(chǎn)線都比較少，不管是6英寸線還是8英寸線。華虹宏力是國內(nèi)為數(shù)不多可用8英寸晶圓產(chǎn)線為客戶提供高品質(zhì)代工服務(wù)的廠商之一，擁有背面薄片、背面高能離子注入、背面激光退火以及背面金屬化等一整套完整的FS IGBT的背面加工處理能力，可助力客戶產(chǎn)品比肩業(yè)界主流的國際IDM產(chǎn)品，在市場競爭中取得更大優(yōu)勢(shì)。

SiC和GaN等寬禁帶材料自身優(yōu)勢(shì)非常明顯，未來10到15年的市場空間很大。細(xì)分來看，SiC的市場應(yīng)用前景明確，而GaN瞄準(zhǔn)的無人駕駛LiDAR等創(chuàng)新型應(yīng)用仍存在變數(shù)；從技術(shù)成熟度來講，SiC二級(jí)管技術(shù)已成熟，MOS管也已小批量供貨，而GaN來說，SiC基GaN相對(duì)成熟但成本高，Si基GaN則仍不夠成熟；從性價(jià)比來講，SiC量產(chǎn)后有望快速拉低成本，而GaN的新型應(yīng)用如不能如期上量，成本下降會(huì)比較緩慢；不過Si基GaN最大的優(yōu)勢(shì)在于可以和傳統(tǒng)CMOS產(chǎn)線兼容，而SiC則做不到這點(diǎn)。華虹宏力將保持對(duì)寬禁帶材料的密切關(guān)注，以期適時(shí)切入，為客戶提供更高附加值的相應(yīng)服務(wù)。

“8+12”戰(zhàn)略布局，華虹宏力創(chuàng)“芯”未來

作為全球領(lǐng)先的特色工藝純晶圓代工企業(yè)，華虹宏力專注于嵌入式非易失性存儲(chǔ)器、功率器件、模擬及電源管理和邏輯及射頻等差異化工藝平臺(tái)。經(jīng)過20多年研發(fā)創(chuàng)新和持續(xù)積累，2018年華虹宏力特色工藝?yán)塾?jì)獲得中國/美國有效授權(quán)專利超過3000件，打破了中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)過分依賴技術(shù)引進(jìn)的局面，大大降低特色工藝技術(shù)成本，為國內(nèi)外客戶提供了更加經(jīng)濟(jì)有效的造芯平臺(tái)。

圖2：華虹宏力特色工藝平臺(tái)廣泛覆蓋各種應(yīng)用

李健介紹稱，未來華虹宏力將堅(jiān)持“8+12”的戰(zhàn)略布局。在8英寸線上，華虹宏力將“廣積糧”積累底蘊(yùn)，夯實(shí)特色工藝技術(shù)積淀、多年戰(zhàn)略客戶合作的情誼以及靚麗的財(cái)務(wù)業(yè)績所積攢的發(fā)展資本?；?英寸線的底蘊(yùn)，華虹宏力在12英寸線上將以“高筑墻”擴(kuò)寬護(hù)城河，將8英寸特色工藝優(yōu)勢(shì)逐步延伸到12英寸線上，先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步推進(jìn)到90納米以下，比如65/55納米，提高技術(shù)壁壘，拉開與身后競爭者的差距。通過特色工藝結(jié)合先進(jìn)工藝，華虹宏力將給客戶提供更充足的產(chǎn)能和更具優(yōu)勢(shì)的先進(jìn)工藝支持，在新的國際形勢(shì)和產(chǎn)業(yè)大勢(shì)中，攜手再上新臺(tái)階。