國產(chǎn)芯片破局之路：重視技術創(chuàng)新，聚焦差異化策略

 

一方面，無線通信市場的快速發(fā)展，以及在新技術、新需求、新場景的共同作用下，全方位促進射頻芯片市場規(guī)模高速增長。另一方面，近年來光伏、儲能產(chǎn)業(yè)的崛起，新能源汽車的持續(xù)滲透為功率電子市場注入了持續(xù)動力。

 

據(jù)Yole Development數(shù)據(jù)顯示，預計2025年全球射頻前端市場規(guī)模將增長至258億美元，2018年至2025年年復合增速約為8%；全球功率器件市場將從2023年的約230億美元快速增長到2028年的333億美元，市場潛力巨大。

 

在此趨勢下，蘇州華太電子技術股份有限公司（下文簡稱：華太電子）作為國產(chǎn)半導體行業(yè)的佼佼者，率先在此展開多元化布局，聚焦射頻、功率、專用模擬芯片、工控SoC芯片、高端散熱材料等多產(chǎn)品線的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，并提供大功率封測業(yè)務，產(chǎn)品廣泛應用于通信****、光伏發(fā)電與儲能、制造裝備、新能源汽車、工業(yè)控制等場景。

 

面對廣闊的市場前景和激烈的行業(yè)競爭態(tài)勢，華太電子依托多年積累的產(chǎn)品和技術優(yōu)勢，以差異化競爭為創(chuàng)新策略，充分挖掘市場與客戶需求，并融合全產(chǎn)業(yè)鏈布局理念，旨在引領國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)的新突破。

 

· 超結IGBT率先落地

 

從華太電子的布局中不難看到，其擁有著半導體產(chǎn)業(yè)鏈多環(huán)節(jié)底層核心技術、多領域布局協(xié)同發(fā)展的全面布局優(yōu)勢。

 

其中，超結IGBT作為功率業(yè)務的核心，就是華太電子向市場出擊的一把“利刃”。

 

眾所周知，功率半導體是半導體領域的重要組成部分，是電力電子應用裝備的基礎和核心器件，尤其是在大功率、大電流、高頻高速、低噪聲等應用領域起著無法替代的關鍵作用。

 

近年來，隨著新能源產(chǎn)業(yè)的興起和功率半導體技術不斷升級，作為核心器件之一的IGBT應用領域不斷拓展，廣泛應用于光伏發(fā)電、儲能、新能源汽車、充電樁和工業(yè)控制等領域。

 

自IGBT問世以來，通過不斷的技術創(chuàng)新，產(chǎn)品已經(jīng)歷了7代的迭代發(fā)展，器件的可靠性、應用頻率和功率損耗等均有了很大提升。

 

但是，隨著科技不斷進步，傳統(tǒng)的IGBT結構和技術越來越接近其理論極限，沿著現(xiàn)有IGBT路徑，進一步提升器件性能變得困難。因此，IGBT行業(yè)開始不斷涌現(xiàn)出新的技術，旨在提升器件的性能和可靠性。

 

被譽為“功率MOS里程碑”的超結技術，近年來逐漸被引入IGBT領域，超結IGBT結合了場FS-IGBT和超結結構的優(yōu)點，可在更短漂移區(qū)長度下實現(xiàn)高耐壓和低損耗，為IGBT性能的進一步提升提供了新的思路。

 

在這一創(chuàng)新技術路徑下，華太電子走在了超結IGBT技術和產(chǎn)品規(guī)?；慨a(chǎn)的前列。

 

據(jù)了解，早在2018年華太電子就開始在此展開技術研發(fā)，至今已經(jīng)走過了近6年的時間，其超結IGBT產(chǎn)品已實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)和性能迭代。

 

華太電子IGBT相關負責人向筆者表示，超結IGBT是一種通過改變IGBT芯片結構來提高IGBT性能的技術方向，通過在IGBT芯片漂移區(qū)中引入交替排列的P型和N型半導體區(qū)域，引入“超結”的結構。這種結構能夠有效地改善芯片內(nèi)部的電場分布，使得芯片的承壓能力進一步加強。同時，超結技術還能夠降低IGBT芯片的導通壓降，提高其導電效率，從而減少了能量損耗和發(fā)熱量。

 

相較與傳統(tǒng)FS IGBT，超結IGBT可完美實現(xiàn)高耐壓、低通態(tài)壓降的電學特性，優(yōu)勢明顯：

 

低導通壓降：在同樣的反向承壓能力下，超結IGBT具有更薄的漂移區(qū)，可有效降低芯片導通壓降；

 

低開關損耗：漂移區(qū)的超結結構能夠加速空間電場建立速度，有效提升器件開關速度，進而降低開關損耗；

 

高轉換效率：一代產(chǎn)品與英飛凌H5系列IGBT相比，靜態(tài)導通損耗降低10%，動態(tài)開關損耗降低15%，效率更高。二代產(chǎn)品相較于英飛凌H7，靜態(tài)導通損耗降低1.4%，動態(tài)關斷損耗降低64%，綜合性能提升59%，其優(yōu)異的開關性能可滿足更高頻率的應用需求（>100kHz）。

 

產(chǎn)品和技術的優(yōu)勢其真正的價值在于給客戶帶來多少收益。據(jù)了解，超結IGBT具備高頻工作能力，促使電力變換系統(tǒng)具有更小的被動器件尺寸、更優(yōu)化的散熱方案、更簡單的拓撲和更輕量、更低的成本等，通過差異化技術路線為客戶帶來實際價值。

 

在諸多優(yōu)勢加持下，華太電子量產(chǎn)的650V超結IGBT產(chǎn)品目前已在光伏、儲能、電池充電等領域取得較快應用進展。

 

據(jù)悉，在華太電子二代超結IGBT量產(chǎn)后，憑借在高頻性能方面的突出優(yōu)勢，正在進行技術方向的探索，瞄準原來用超結MOS器件的應用場景，例如光伏逆變、充電模塊、不間斷電源、工業(yè)驅動、OBC等領域，目前在客戶端已經(jīng)取得初步成效。

 

談到未來產(chǎn)品規(guī)劃時，華太電子表示，前期產(chǎn)品開發(fā)主要以650V電壓段為主。但由于整個電力電子應用涉及更多的電壓平臺，后續(xù)將向兩個方向發(fā)展：一是圍繞全系列做開發(fā)，由最開始的650V，向750V、950V、1200V等電壓等級拓展；第二個方向是側重在電流等級方面，開發(fā)更多不同電流等級的產(chǎn)品。除此之外，由單管IGBT向模組產(chǎn)品演進，以適配大功率模組的應用需求。

 

綜合來看，作為國內(nèi)首家推出超結IGBT的企業(yè)，華太電子率先成功的商業(yè)化應用為IGBT的發(fā)展創(chuàng)新提供了很好的指引，在諸多新興產(chǎn)業(yè)的需求牽引下，進一步推動功率電子市場不斷向前邁進。

 

除此之外，華太電子還具備業(yè)界領先的FS IGBT、IGBT和SiC模組研發(fā)能力，配合先進的全自動化模塊封測基地，致力于打造優(yōu)異的IGBT和SiC模塊產(chǎn)品。

 

· 射頻器件“大本營”

 

超結IGBT這個“殺手锏”之外，射頻產(chǎn)品才是華太電子最早起家的“大本營”。

 

回顧其發(fā)展歷程能發(fā)現(xiàn)，自2010年成立之初，華太電子就聚焦在射頻PA領域，開發(fā)RF LDMOS工藝器件。

 

2015年，量產(chǎn)國內(nèi)首創(chuàng)GSM****的大功率射頻功率芯片；

 

2017年，量產(chǎn)國內(nèi)首創(chuàng)4G LTE****的射頻功率芯片；

 

2018年，RF LDMOS年出貨量超過2000萬顆；

 

2021年，LDMOS芯片出貨量突破1億顆；

 

2022年，在自己封測工廠瑤華封測ACS射頻大功率產(chǎn)品，量產(chǎn)100w顆；

 

2023年，RF大功率ACS封裝 (GaN& LDMOS)出貨量超420萬只，射頻PA器件發(fā)貨超1.7億顆...

 

能看到，多年來的每一步進展都宣告著，華太電子在射頻業(yè)務上取得的“里程碑”。

 

作為無線通訊的技術關鍵，射頻技術的創(chuàng)新成為推動為萬物互聯(lián)行業(yè)發(fā)展的核心引擎。伴隨著5G網(wǎng)絡商用、物聯(lián)網(wǎng)和寬帶專用網(wǎng)絡的迅速發(fā)展，高速、低延遲的通信需求推動了先進的射頻芯片研發(fā)和生產(chǎn)，成為推動行業(yè)快速增長的重要動力。

 

其中，射頻功率放大器（PA）作為射頻前端中的重要器件，其性能直接影響了信號的強弱、穩(wěn)定性、功耗等重要因素，決定著用戶體驗和節(jié)能降耗。PA核心參數(shù)包括增益、帶寬、效率、線性度、最大輸出功率等，眾多平衡的性能指標非?？简炘O計能力。

 

隨著技術和市場需求的不斷迭代，對射頻PA的技術性能需求再次拉升，需要PA有更高的工作頻率、更高的功率、更大的帶寬，同時模組化的到來也需要PA設計滿足高集成度模組化的需求。

 

在市場需求和技術要求的雙重驅動下，包括PA在內(nèi)的射頻芯片逐漸發(fā)展為成長最快的方向之一。Yole此前曾預測2025年PA市場規(guī)模將達到104億美元，市場空間廣闊。

 

然而，現(xiàn)階段全球射頻芯片市場主要被美日大廠占據(jù)，形成了寡頭壟斷格局。國內(nèi)射頻芯片廠商起步較晚，但今年在政策支持和市場需求的推動下，射頻器件各細分賽道涌現(xiàn)出許多新創(chuàng)公司，國產(chǎn)射頻器件取得較快發(fā)展，在某些領域已經(jīng)可以替代國際廠商同類產(chǎn)品。 

 

以射頻芯片起家的華太電子，便是其中的佼佼者。

 

據(jù)華太電子射頻產(chǎn)品線負責人介紹，華太電子自2010年開始就致力于LDMOS工藝的研究，針對不同場景開發(fā)產(chǎn)品方案，主要分為MIMIC、分立器件、寬帶專網(wǎng)三個產(chǎn)品部。前兩者用于運營商客戶的公網(wǎng)通信；寬帶專網(wǎng)則針對對講機、射頻解凍加熱、醫(yī)療設備/制造裝備射頻源等專網(wǎng)領域。

 

同時，華太電子也在對GaN產(chǎn)品加大研發(fā)投入，通過整合這多種互補技術并采用創(chuàng)新架構，能夠為移動通信小型****、mMIMO****和移動通信宏站市場提供解決方案。

 

華太電子的射頻芯片基于完全自主知識產(chǎn)權的LDMOS工藝平臺，已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)?；慨a(chǎn)。其中，基于高性能低成本的LDMOS MMIC工藝，華太電子設計了高性能射頻功率放大器芯片，實現(xiàn)了高效率、寬帶和完備的50歐姆輸入輸出匹配功能。這一努力也使產(chǎn)品實現(xiàn)技術領先，已經(jīng)在通信小****領域量產(chǎn)發(fā)貨超過600萬顆！

 

在面向mMIMO和Macro RRU宏站等公網(wǎng)通信場景的LDMOS分立器件和GaN分立器件部分，華太電子開發(fā)的60W、80W的Sub-1G產(chǎn)品，過去兩三年發(fā)貨量超過百萬顆，銷售額達幾億規(guī)模。

 

尤為值得關注的是，在寬帶專網(wǎng)領域，華太電子為此推出了拳頭產(chǎn)品2K0，滿足行業(yè)客戶需求。

 

據(jù)了解，2K0是基于華太電子的65V LDMOS平臺開發(fā)出的射頻PA，單芯片支持2000W以上的功率輸出、提供30dB增益，峰值效率高達88%，能夠給客戶帶來成本、效率和供應鏈安全等諸多優(yōu)勢，更好地滿足醫(yī)療設備、制造設備射頻源等應用需求。據(jù)悉，該方案在行業(yè)內(nèi)很受歡迎，供不應求。

 

綜合來看，華太電子十多年來持續(xù)深耕射頻市場，擁有了諸多核心專利，2015年就開始在頭部客戶開始出貨。隨著時間迭代，從28V到50V再到65V LDMOS平臺，工藝平臺越做越成熟，2019年小站和Sub-1G宏站產(chǎn)品在國內(nèi)頭部客戶取得重大突破，出貨量大幅提升。

 

而華太電子之所以能取得技術和市場上的雙重進展，取決于多方面優(yōu)勢因素：

 

虛擬IDM模式：與國內(nèi)大部分友商的Fabless模式相比，華太電子是虛擬IDM公司，即很早就與FAB廠展開緊密合作，打造28V/50V/65V LDMOS工藝平臺的核心專利，以及在材料、封測業(yè)務方面的布局。形成了從芯片設計到晶圓制造，從封裝測試到量產(chǎn)發(fā)貨，每個環(huán)節(jié)都有核心的戰(zhàn)略布局和競爭力，能夠做到全流程的自主可控和國產(chǎn)化，為客戶提供安全的供應鏈條。

 

團隊&產(chǎn)品優(yōu)勢：華太擁有業(yè)界領先的模型團隊、芯片設計團隊和技術支持團隊，綜合起來打造了華太的產(chǎn)品優(yōu)勢和技術競爭力。

 

客戶認可：通過長期以來積累聲譽和信用，促進了頭部客戶對華太電子的認可和支持，推動出貨量提升。進而通過產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的緊密合作，提高整個行業(yè)的競爭力。

 

國際環(huán)境：同樣借助國際大環(huán)境的推動，帶動國產(chǎn)廠商的技術和市場演進。

 

這些既是華太電子射頻產(chǎn)品線的一大特色，也是其功率產(chǎn)品的優(yōu)勢所在。華太電子憑借自有核心工藝平臺、產(chǎn)品性能、可靠性、全產(chǎn)業(yè)鏈布局等方面的差異化優(yōu)勢，幫助客戶贏得市場。

 

針對接下來的產(chǎn)品規(guī)劃，華太電子表示，未來將圍繞技術演進和市場需求雙輪驅動來做選擇，繼續(xù)聚焦射頻PA產(chǎn)品，在芯片體積、功率密度、可靠性和易用性等方面進行不斷優(yōu)化迭代，給市場和客戶帶來價值，持續(xù)提升自身市場份額。

 

縱觀當前行業(yè)現(xiàn)狀，在射頻領域參與競爭的國內(nèi)芯片企業(yè)數(shù)量日益增加。然而，在一個本應該很好的國產(chǎn)替代良機下，卻更多呈現(xiàn)出“替代國產(chǎn)”之勢，國內(nèi)射頻芯片同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重，國內(nèi)PA產(chǎn)品大多停留在中低端應用，布局高端應用的廠商不多。

 

對此，企業(yè)需要具備強大的技術實力和供應鏈整合能力，還需要關注市場需求的變化，加強產(chǎn)品差異化研發(fā)，提高自身的競爭力才能在市場中立足并取得成功。

 

正是如此，華太電子在射頻領域的全流程布局和差異化優(yōu)勢，或將提高國內(nèi)廠商布局高端PA的信心，在射頻PA領域實現(xiàn)國際領先。

 

 

然而除了在射頻和功率業(yè)務上的布局外，華太電子還相繼拓展出了模擬芯片、專用SoC、高端散熱材料等產(chǎn)品業(yè)務，形成多產(chǎn)品線協(xié)同發(fā)展之勢，突出其全面布局能力和競爭優(yōu)勢。

 

華太電子模擬產(chǎn)品線負責人對此表示，在做射頻和功率器件過程中，光伏逆變和儲能行業(yè)的諸多客戶對模擬芯片和主控芯片也提出了使用需求，在此情形下，華太電子以客戶需求為牽引，在已有的兩大拳頭產(chǎn)品線的基礎上，相繼開拓出對應的產(chǎn)品方案為行業(yè)客戶賦能，進一步滿足客戶的差異化需求。

 

· 模擬芯片，迎來快速輸出期

 

在模擬芯片領域，華太電子延伸出了HAD驅動保護類、HAB電池管理類和HAP電源類等三大模擬產(chǎn)品線，產(chǎn)品包括PA控制器、電源芯片、功率驅動與保護和BMS AFE等芯片。

 

據(jù)悉，目前多個產(chǎn)品線已有產(chǎn)品批量出貨或即將迎來發(fā)布銷售，經(jīng)過幾年的技術和核心IP的積累，2024年華太電子在模擬產(chǎn)品領域將迎來產(chǎn)品快速輸出期。

 

華太電子強調(diào)，當前隨著國產(chǎn)模擬芯片技術提升及進口替代需求，該市場正在快速增長。但模擬產(chǎn)品種類繁多，華太電子聚焦在大客戶和已有市場去做針對性拓展，不會輕易跳到新的陌生領域。

 

也正是基于這樣的公司戰(zhàn)略，隨著技術和市場的不斷變化和演進，華太電子在深入了解市場痛點和洞悉客戶需求過程中，看到了發(fā)展模擬芯片的契機，以此來進一步滿足客戶需求，幫助其打造差異化優(yōu)勢。

 

例如在國產(chǎn)進程較慢的數(shù)?；旌虾透邏合盗挟a(chǎn)品方面，華太電子模擬團隊憑借多年來的技術積累，工藝方面的know how和對于數(shù)模混合能力的掌控，借助于市場變化和團隊實力，形成了華太電子在模擬芯片領域產(chǎn)品規(guī)劃的路徑。

 

未來，華太電子的模擬產(chǎn)品將主要圍繞上述三個方向繼續(xù)深耕，加強產(chǎn)品系列化過程，向更高電壓、高集成等方向發(fā)展，同時結合客戶需求不斷迭代，打造差異化產(chǎn)品，豐富產(chǎn)品組合。

 

· 主控MCU，打破國際壟斷

 

伴隨物聯(lián)網(wǎng)、通信技術不斷演進，產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟背景下，MCU芯片作為終端控制節(jié)點和嵌入式應用的核心器件，變得愈發(fā)重要。

 

與此同時，在工業(yè)與新能源領域，主控芯片MCU市場長期以來被TI壟斷，單一供應鏈存在較大風險。

 

在此情形下，客戶的更多需求讓華太電子看到了新的機會點。

 

2020年，華太電子開始在此展開動作，組建完善的SoC團隊進軍實時控制處理器市場，經(jīng)過兩三年的歷練和磨合，2023年華太MCU芯片已完成流片回測，2024年上半年產(chǎn)品進入量產(chǎn)。

 

據(jù)華太電子SoC產(chǎn)品線負責人描述，目前國內(nèi)MCU友商大部分對標的是ST的通用型MCU，而華太電子推出的MCU則類似于TI的專用MCU，聚焦工業(yè)變頻、新能源行業(yè)應用等特定市場，在外設，加速器等方面進行針對性優(yōu)化。并且能夠與華太電子自身的射頻、功率產(chǎn)品搭配形成戰(zhàn)略協(xié)同，在細分領域形成整合方案為客戶更好賦能。

 

“針對工業(yè)和新能源領域的MCU市場，華太電子雖然起步晚但也有后發(fā)優(yōu)勢”，華太電子表示，作為后來者，公司可以根據(jù)現(xiàn)有的市場需求和應用痛點進行優(yōu)化和提升，比如在ADC精度差不多的情況下，華太電子MCU采樣速率可以做到2倍以上；通過提高主頻來提升環(huán)路性能，在客戶測試、性能驗證過程中，展現(xiàn)出華太電子MCU產(chǎn)品的優(yōu)勢和競爭力；以及外設使用上的便利性和靈活性進行調(diào)整，更好地滿足客戶需求。

 

據(jù)悉，目前華太電子正在規(guī)劃中高端MCU芯片，通過開發(fā)系列產(chǎn)品，豐富MCU矩陣。同時在AI浪潮下，華太也計劃在MCU端提升邊緣計算的能力，為客戶提供更好的平臺，拉開與競爭對手的差距，建立自己的護城河。

 

 

回顧華太電子發(fā)展歷程能看到，在萬物互聯(lián)的需求指引下，射頻作為其大本營，體現(xiàn)了對器件工藝的know how，基于底層技術的相通性，從射頻向功率器件的拓展是工藝技術的橫向牽引，進而將應用場景從萬物互聯(lián)拓展至新能源和工控行業(yè)。

 

多年來，華太電子圍繞這兩大領域繼續(xù)深耕，根據(jù)客戶需求和市場形勢，逐漸發(fā)現(xiàn)了比如模擬芯片和實時控制MCU等在內(nèi)的更多新的機會點，由此延伸出了模擬芯片和專用SoC芯片等產(chǎn)品線，旨在特定領域打造產(chǎn)品矩陣和差異化競爭力。

 

同時，華太電子也在大力布局高端材料市場，聚焦大功率半導體器件散熱及封裝材料的研發(fā)和制造，其高端熱沉材料具有國內(nèi)領先優(yōu)勢，應用于射頻、功率半導體封裝領域；還擁有領先的ACS管殼，打破國外壟斷；銅復合材料、氮化硅陶瓷、封裝膠水等核心封裝材料，保證客戶供應安全，提高高端散熱材料的國產(chǎn)化能力。

 

整體來看，華太電子圍繞底層核心技術、產(chǎn)品線布局、公司戰(zhàn)略和客戶痛點需求等多方面協(xié)同配合，每個環(huán)節(jié)的核心價值點都有自身的核心技術優(yōu)勢，最終形成了客戶-產(chǎn)品-底層技術的良性循環(huán)。通過深入發(fā)掘市場痛點、了解客戶需求、多產(chǎn)品線協(xié)同布局，以此來提升產(chǎn)品性能和效率，幫助客戶解決痛點問題，提升產(chǎn)品競爭優(yōu)勢。

 

 

當前，半導體行業(yè)正在經(jīng)歷新一輪的周期波動，隨著終端市場出現(xiàn)結構性回暖，整體產(chǎn)業(yè)目前正迎來復蘇勢頭，半導體行業(yè)釋放出暖意。與此同時，近年來隨著國際貿(mào)易關系的持續(xù)波動，國產(chǎn)半導體也在波折中迸發(fā)出新生機。

 

在行業(yè)與市場的挑戰(zhàn)下，5G、AI、新能源等新技術應用增強了產(chǎn)業(yè)鏈的需求和韌性，同時結合當前芯片國產(chǎn)化趨勢的浪潮，國產(chǎn)廠商迎來新的發(fā)展機遇。

 

華太電子躋身其中，在萬物互聯(lián)和新能源市場的時代浪潮中，致力于通過長期的技術積累與創(chuàng)新，構建起完善的射頻、功率、SoC、模擬產(chǎn)品線布局及材料、封測等全流程業(yè)務體系，為客戶提供高性能、高可靠性的差異化產(chǎn)品及解決方案。

 

縱觀行業(yè)現(xiàn)狀，對國內(nèi)廠商來說，老將新兵正爭相涌入。在市場、技術、產(chǎn)品都已“整裝待發(fā)”的大環(huán)境下，除了需要不斷提高自身核心競爭力外，還要沉下心來，一步步持續(xù)演進和迭代，堅持下去才有機會實現(xiàn)新的突破。