[原创] 冉冉升起的国产功率器件巨头

2020-07-13 14:00:06 来源: 半导体行业观察


在前不久举办的2020慕尼黑上海电子展上,华润微宣布宣布,其6英寸商用碳化硅(SiC)晶圆生产线正式量产。据悉,这也是国内首条实现商用量产的6英寸碳化硅晶圆生产线。此外,华润微还同时发布了两款SiC肖特基二极管功率器件。

华润微电子是拥有芯片设计、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化经营能力的半导体企业,其产品聚焦于功率半导体、智能传感器与智能控制领域。尤其是在功率半导体方面,华润微电子经过多年的布局和发展,已经成为了国内功率半导体产业中的一支重要力量——根据华润微电子2019年的年报中显示,根据中国半导体行业协会统计数据,以2018年度销售额计,华润微电子已经成长为了目前中国规模最大的功率器件企业。由此,我们也看到了这样一个正在飞速发展的国产功率器件巨头。

功率半导体市场概况


根据IHS的数据,2019年全球功率半导体市场规模达到403亿美元,同比2018年增长3.3%,预计2021年市场规模将达到441亿美元。

(图片来源:国元证券研究中心)

但功率半导体市场却是一个高度集中的行业。根据国元证券研究中心的调研报告显示,欧美日国家和地区的企业长期占据全球70%的市场份额。这些国家和地区的企业是全球功率半导体器件的主要供应方,主导着全球功率半导体技术和市场的走向。其中,英飞凌更是凭借着25.4%的市场份额,居于全球功率半导体之首。此外,中国台湾则凭借着代工优势的基础,也在功率半导体产业中获得一席之位。


与此同时,功率半导体作为电力电子的核心器件,其应用早已不仅仅局限于工业、计算机、消费电子等传统领域,该类器件对于接下来要发展的新能源、轨道交通、智能电网以及变频家电等市场均起到了至关重要的作用。

在这种情况下,不仅是国际厂商加紧了对功率半导体发展的布局,国内也有一些致力于功率半导体在此期间成长了起来。华润微正是其中一个冉冉升起的国产功率器件巨头。

华润微功率半导体的实力


华润微电子是目前国内领先具备完整产业链,以IDM模式为主运营的半导体企业。2019年度,公司实现营业收入57.43亿元。华润微主营业务分为产品与方案、制造与服务两大业务板块,公司曾其财报中表示,这两大业务板块销售收入均保持平稳态势,两驾马车并驾齐驱,公司业绩平稳爬坡。具体来看,华润微产品与方案实现销售收入为25.16亿人民币,占比44.14%。其中,涉及到功率器件业务的成品化比例正持续提升,在2019年度中,其成品及系统方案销售完成11.34亿人民币,成品化比例从同期的51%提升至60.3%。

从功率半导体市场来看,经过多年的发展,华润微多项产品的性能、工艺已居于国内领先地位。其中,MOSFET是华润微最主要的产品之一(根据华润微公布的2020年5月投资者调研报告显示,产品与方案板块中,MOSFET产品占比约62%,功率IC产品占比约14%,传感器产品占比约6%,IGBT产品及智能控制产品占比约7%),他也是国内营业收入最大、产品系列最全的MOSFET厂商。根据IHSMarkit的统计,以销售额计,华润微在中国MOSFET市场中排名第三,仅次于英飞凌与安森美两家国际企业。

取得这样的成绩,与华润微在研发上的投入密不可分。华润微电子在财报中指出,公司2019年研发投入4.83亿元,较去年同期增长7.30%,占当期营业收入的比例为8.40%。在2019年中,华润微完成了多层外延超结650-700V工艺平台的研发,并向快充、适配器、照明和大功率电源等主流市场推出了多颗产品;向市场正式发布了“0.18微米全系列分段式BCD工艺平台”,性能与业界领先水平相当,进一步夯实了功率集成电路的工艺技术基础;推出了高速光耦系列产品,填补了国内空白;在这一年中,华润微IGBT产品的销售额也同比提升了45%,打入了工业控制领域,并被批量采用是其IGBT销售额提升的因素之一。

除了在产品上有所突破以外,根据功率半导体市场的发展趋势来看,以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体材料将会为功率半导体产业带来新的机遇,在这种情况下,华润微在2019年度中,开展了SiC功率器件研发,并完成1200V、650V JBS产品开发和考核。据华润微在今年5月发布的公告显示,其碳化硅二极管产品今年预计实现销售额,此外,公司碳化硅的MOSFET产品研发也取得了一定进展。在氮化镓领域,华润微正在从衬底材料,器件设计、制造工艺,封装工艺全方位开展硅基氮化镓的研发工作。

从产能上看,根据华润微在今年5月披露的报告中显示,目前华润微6英寸晶圆产能可达247万片/年,8英寸晶圆133万片/年。今年通过技改,8英寸晶圆产能将略有提升,如MEMS产能,但总体产能变化不会很明显。根据华润微在7月发布的公告显示,其重庆的8英寸生产线基本全部用于自有产品,无锡的8英寸生产线是代工和自有产品共用。此外,华润微还曾在2018年与重庆地方政府签订了协议,按照协议计划公司将在重庆公司现有厂房内建一条12英寸生产线,据此前披露的消息显示,该产线将采用90nm工艺,主要用于生产新一代功率半导体产品。据悉,该项目正按华润微原定计划推进中,正在履行相关审批程序,并计划于2020年启动该项目。

华润微功率半导体发展机会


华润微的发展离不开市场为之带来机遇。从国内功率半导体市场情况上看,根据IHS数据显示,2019 年中国的功率半导体市场占全球功率半导体市场35.9%的份额,达到144.8亿美元,同比2018年增长4.3%,2021年市场规模有望达到159亿美元。

但这144.8亿美元的大部分市场却都掌握在国外厂商的手中。根据功率半导体器件的分类中看,BJT器件国产化程度最高,但依然不足50%,功率IC器件次之,占比为47%,IGBT单管国产化程度占比为43%,其余器件国产化程度都低于40%,国产化程度有待提高。值得庆幸的是,这些可替代的功率半导体华润微均有所涉及。

时移世易,最近两年国际贸易环境的多变,再次推动了国产化风潮的进行,同样也推动了国内功率半导体企业的发展。华润微认为,作为本土半导体产业中的一份子,公司相信在国产替代的推动下,其产品将会迎来新的机遇。伴随着国内整机厂商和芯片厂商交流越来越紧密,华润微相信在整机厂商的带动下,国内芯片公司的技术水平可以得到进一步提升。

此外,新兴科技产业的发展与第三代半导体材料也是功率半导体发展的推动力。华润微曾在其财报中指出,随着物联网、5G通信、人工智能等新技术的不断成熟,消费电子、工业控制、汽车电子等半导体主要下游制造行业的产业升级进程加快。下游市场的革新升级强劲带动了半导体企业的规模增长。华润微认为,SiC可以制造高耐压、大功率电力电子器件如MOSFET、IGBT、SBD等,用于智能电网、新能源汽车等行业。GaN具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点,是超高频器件的极佳选择,适用于5G通信、微波射频等领域的应用。公司表示,未来,随着第三代半导体材料的成本因生产技术的不断提升而下降,其应用市场也将迎来爆发式增长,给半导体行业带来新的发展机遇。

我们看到,在新时代的浪潮下,尤其是在今年新基建的推动下,市场对功率半导体器件的需求得到了进一步增加。ICInsights曾在其报告中指出,在各类功率半导体器件中,未来最看好的产品是MOSFET与IGBT模组。这两种被看好的功率半导体器件是支持新基建的重要角色,同样也是华润微的强项所在。这种市场环境为华润微的成长带来了机会。

华润微的功率半导体布局


在自身实力和市场推动的双重因素下,华润微也于今年2月成功登录了科创板。根据华润微的发布招股书消息显示,公司计划募集资金30亿元,其中50%用于8英寸高端传感器和功率半导体建设项目,20%用于前瞻性技术和产品升级研发项目,10%用于产业并购及整合项目,20%用于补充营运资金。随后,华润微在正式登录科创板的时候,由于市场投资者对其发展的看好,引起了抢购的热潮,由此也启动了超额配售选择权机制(即“绿鞋机制”),这也使得华润微成为了科创板“绿鞋第一股”,最终,华润微超募加绿鞋机制的行使致使募集资金增加了约12亿元,增加的资金将用于对外投资并购。

但并购并不是华润微提高自身水平的主要手段,公司曾在其2019年的财报中表示,华润微不盲目追求同等技术水平下的产能扩张,公司未来更加关注技术能力提升方面的资本性开支,加大核心技术的投入——华润微将继续在功率半导体和MEMS两大技术领域不断强化研发投入,培育优势产品和技术,一方面积极推进前瞻性研发项目的实施,以拓展新的市场增长空间,另一方面深耕现有产品和市场,通过技术研发手段,不断完善产品和技术型谱,提高产品和技术的市场覆盖面,满足市场对产品多样化的需求,同时推进产品和技术的更新换代,巩固和提升产品、技术的竞争优势。

具体来看,华润微针对功率半导体、传感器、封装等方面均做出了布局。根据华润微在日前公布的报告中显示,在功率器件方面,公司将着重发展MOSFET、IGBT、第三代化合物半导体和功率模块。

华润微对功率器件的详细布局在其此前发布的年报中也有体现,据其年报显示,在第三代功率器件设计及工艺技术研究方面,华润微将在推动现有碳化硅JBS器件产品市场拓展基础上,研发新一代的JBS产品系列,完善产品型谱,同时加快600-1200V碳化硅MOSFET产品的设计和制造能力,以及氮化镓MOCVD外延技术能力的建设,持续开展硅基氮化镓功率器件的研发工作。

在功率器件及其模组核心技术研发方面,华润微将继续聚集于IGBT芯片技术能力提升,完成8英寸工艺平台建设以及新一代IGBT芯片的研发工作。

在高端功率IC研发方面,公司将积极推进单片智能功率集成电路和基于GaN的PD电源控制芯片开发等项目的研发工作;同时加快研发0.11um BCD技术工艺平台和600V BCI技术工艺平台,一方面为上述产品的研发提供基础,另一方面满足外部客户加工的需要。

在传感器产品开发方面,华润微将努力完成8英寸高性能麦克风工艺平台的研发工作。在现有产品和技术的升级换代方面,将继续根据客户市场的需要,优化完善沟槽栅MOSFET产品系列、多层外延超结MOS器件产品系列、IPM模块产品系列、高速光耦产品系列,以及BCD工艺技术平台,在增加新的产品规格的同时持续提升产品和技术的性能指标,保持国内领先优势,追赶国际先进水平。

此外,其年报中还显示,面板级封装技术是华润微重点发展的先进封装技术,2020年将进一步优化工艺技术,与客户紧密合作,扩展产品的认定品种与数量,推动该技术进入小批量生产阶段。

结语


华润微是中国本土的功率半导体龙头企业,在一定程度上,他也被视为是我国本土功率半导体技术水平的代表。经过数十年的发展,华润微已经在功率半导体的某些细分领域中占有一席地位,并能够与国际厂商相互较量。同时,我们也看到,华润微产品线也正在不断得以丰富——除了IGBT有所突破以外,其碳化硅功率半导体产品也所有收获,并针对氮化镓领域进行了布局。未来,通过科创板这个窗口,华润微或许能够为国内功率半导体的发展带来更大的惊喜。

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