士蘭微：車規(guī)級半導(dǎo)體的優(yōu)化改進(jìn)

　　根據(jù)德勤統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，近十年來整車所用芯片平均數(shù)量不斷上升。其中，傳統(tǒng)燃油車單車從2012 年平均使用438顆汽車芯片增長至2022年平均使用934顆芯片；新能源汽車單車從2012 年平均使用567顆汽車芯片增長至2022年平均使用1459顆芯片。

　　在當(dāng)下國產(chǎn)替代浪潮中，以士蘭微為代表的本土企業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)滲透整車廠，積極布局汽車半導(dǎo)體。8月10日，在無錫舉辦“2023中國汽車半導(dǎo)體新生態(tài)論壇”暨“第五屆太湖創(chuàng)芯峰會(huì)”。士蘭微中功率器件產(chǎn)品線高級市場經(jīng)理伍志剛分析士蘭微在車規(guī)級半導(dǎo)體產(chǎn)品情況，以及揭秘士蘭微如何步入車規(guī)級半導(dǎo)體產(chǎn)品發(fā)展的快車道。

　　士蘭微一站式汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品布局，產(chǎn)品組合全面

　　汽車空調(diào): IPM、IGBT、HVIC、MCU、DCDC

　　LED、LED驅(qū)動(dòng)類:遠(yuǎn)/近光燈、霧燈、行車燈尾燈、制動(dòng)燈、轉(zhuǎn)向燈

　　傳感器:倒車?yán)走_(dá)、胎壓監(jiān)測

　　主電機(jī)驅(qū)動(dòng): PIM、IGBT

　　BMS電池包管理:高低邊、MOS、DC/DC、LDO、Logic

　　OBC(車載充電器): 大功率DC/DC、MOS、IGBT

　　HVIC助力轉(zhuǎn)向: PIM、IPM、MOS

　　小電機(jī)應(yīng)用:雨刮器、天窗、車窗、雨刮、電動(dòng)尾門、車鎖等 LVMOS、MCU、DCDC

　　充電樁: IGBT、MOS

　　車載音響/導(dǎo)航:MCU、音視頻

　　IGBT工藝及優(yōu)化改進(jìn)

　　伍志剛先生表示，士蘭微IGBT工藝，MOS元胞結(jié)構(gòu)控制電子流動(dòng),起到開關(guān)作用，但是這個(gè)結(jié)構(gòu)和整個(gè)器件影響 Vcesat的導(dǎo)通阻抗，包括短路耐受能力。

　　伍志剛先生表示，針對IGBT工藝特性，士蘭微從3個(gè)方面去改進(jìn)產(chǎn)品：

　　為解決閂鎖效應(yīng)，士蘭微對元胞設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，從平面柵到溝槽柵再到微溝槽，這一系列設(shè)計(jì)降低Vcesat的同時(shí)，提升了產(chǎn)品的整個(gè)可靠性。

　　在結(jié)構(gòu)方面，士蘭微進(jìn)行了垂直結(jié)構(gòu)改進(jìn)，從穿通非穿通再到場截至，讓器件呈現(xiàn)正溫系數(shù)，不斷降低Vcesat的同時(shí)，優(yōu)化整個(gè)工藝成本，同時(shí)提升器件可靠性。

　　為滿足不同應(yīng)用場景需求，士蘭微將IGBT產(chǎn)品的工作溫度，從125逐步提升至175度，甚至目標(biāo)設(shè)計(jì)200度的產(chǎn)品，去適用不同應(yīng)用場景需求。

　　伍志剛先生稱，士蘭微IGBT工藝是從2010年就開始量產(chǎn)穿通和非穿通型IGBT。2013年士蘭微量產(chǎn)第一代field-stop的IGBT平面工藝，現(xiàn)在開發(fā)的是第六代和第七代產(chǎn)品，士蘭微目標(biāo)是讓整個(gè)折中曲線往理想的開關(guān)點(diǎn)去靠近。同時(shí)不斷優(yōu)化工藝參數(shù)，優(yōu)化工藝成本以及可靠性。

　　碳化硅優(yōu)化改進(jìn)

　　據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)2021年碳化硅全球市場需求10億美金左右，預(yù)計(jì)2027年增長接近63億美金的市場體量，市場年復(fù)合增長率達(dá)到了34%。

　　眾所周知碳化硅功率器件因?yàn)楣に嚥粔虺墒鞂?dǎo)致良品率不高，所以碳化硅目前來說成本比較高。引用Yole數(shù)據(jù)，碳化硅器件目前的成本占比比較高的是襯底和外延，分別約占47%和23%，二者共約占據(jù)70%的成本，前段的設(shè)計(jì)加研發(fā)費(fèi)用僅占25%左右。

　　伍志剛先生稱，碳化硅器件在未來的發(fā)展一個(gè)重要目標(biāo)是降低整體制造成本，主要是從這4個(gè)方面：

　　晶圓尺寸方面，現(xiàn)在襯底主流6吋，但是國際先進(jìn)廠商已經(jīng)有8寸產(chǎn)品面市，將來8吋會(huì)變成主流。晶圓尺寸越大，利用率越高。

　　切割技術(shù)方面，當(dāng)下一種新技術(shù)面世，通過激光加工剝離的技術(shù)，可以提升出貨量一倍左右，結(jié)合8吋晶圓使用的話，整個(gè)襯底成本可以有效降低。

　　工藝技術(shù)方面，目前整個(gè)碳化硅產(chǎn)品制造良率不高，公司工藝制造水平要提升。通過工藝技術(shù)發(fā)展，例如從平面技術(shù)發(fā)展到Trech，整個(gè)功率密度增加，這是降低成本的方向。工藝技術(shù)的迭代，也可以有效地降低整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。

　　市場規(guī)模方面。隨著市場規(guī)模體量大幅度增加之后，原材料采購成本也會(huì)降低，器件制造成本也將降低。

　　伍志剛先生總結(jié)，針對碳化硅模塊需求，士蘭微主要是從鍵合材料、DBC底板迭代、以及焊料產(chǎn)品創(chuàng)新、散熱方式、雜感電感等去改進(jìn)整個(gè)模塊特性。

　　當(dāng)前，全球半導(dǎo)體行業(yè)正在從“缺芯漲價(jià)”的高歌猛進(jìn)，步入景氣度回落的壓力周期。在車規(guī)級芯片賦能下，士蘭微將繼續(xù)發(fā)揮IDM一體化優(yōu)勢，加速產(chǎn)品研發(fā)和迭代，將在高階市場持續(xù)提升占有率。