厦门新冒出的一匹功率半导体黑马---厦门芯达茂微电子有限公司（简称“芯达茂”）在第三代半导体市场异军突起，1200V IGBT单品和模块爆卖，1200V、16mΩ内阻碳化硅MOS已经量产，13mΩ碳化硅MOS即将量产，性能直逼行业翘楚英飞凌。在今天竞争越来越激烈的中国功率半导体市场，芯达茂是如何做到大量投入、锐意创新的呢？中国出海半导体网最近特别采访了芯达茂CTO蔡铭进。
图1：厦门芯达茂微电子有限公司CTO蔡铭进，MIT博士
蔡总说：“经过五年的研发、量产改进及市场验证，我们已经向市场推出隔离式栅极驱动IC、IGBT单管/模块、SiC SBD/MOSFET等产品，IGBT年出货量已超千万颗，广泛应用于电机控制、逆变器、UPS、新能源汽车、光伏逆变、储能、家电等市场。”
芯达茂是厦门钨业领投的一家第三代半导体设计企业，成立于2018年，专注于开发IGBT单品/模块、碳化硅MOSFET和氮化镓功率半导体芯片。虽然成立才5年，但已经得到了长虹、创维、阳光电源、东元电机、吉利汽车、科华技术、中航太克、爱维达等大客户的认可和采用。
图2：芯达茂微电子主要客户及应用场景
芯达茂2020年成功实现IGBT单管和模块的量产。目前芯达茂的IGBT单管产品以650V/1200V为主，电流覆盖范围5-100A；IGBT模块产品以1200V、15-600A为主，而且能够根据不同场景和不同客户的需求，提供不同的封装形式给到客户。
根据权威市场研究公司数据，到2025年工业市场IGBT应用规模将达到250亿元，平均年增长率在10%左右。
蔡总介绍道，芯达茂自主开发设计的IGBT系列产品，兼具高性能和高可靠性优势，其中650V IGBT系列单管产品采用先进的微沟槽结构+场截止技术，在提升芯片功率密度的同时，也能在开关频率和开关损耗上获得最佳平衡。而1200V IGBT系列单管产品采用晶圆元胞区和终端场板的特殊设计，具有高可靠性和电参数一致性优的特点，适用于工业变频器、伺服电机和UPS等领域。
目前就出货量而言，芯达茂IGBT单管系列产品可达300K/月，而IGBT模块出货量已达600K/月。
除了IGBT单管产品，芯达茂还针对不同客户需求开发出了IPM模块产品，通过将IGBT单管、FRD（快速恢复二极管）、驱动电路、保护电路、检测电路等集成在一个模块里，可以实现封装体积小、抗干扰能力强、应用便捷等优点，目前非常受到客户的青睐。
另外，在变频家电领域，空调、冰箱、洗衣机等耗电较多的产品普遍需要实现调频节能、高效、降噪的需求，它们对大功率IPM模块的需求量也在日益增长。芯达茂IPM模块目前已经在变频器、风机、水泵等工业领域实现批量应用。
图3：芯达茂IGBT模块
除了IGBT领域，芯达茂在碳化硅MOSFET领域也取得了突破性进展，目前已经研发出了一系列SiC SBD和SiC MOSFET产品，并在DC-DC转换器、马达驱动、充电模块等领域实现小批量出货。
蔡总骄傲地说：“我们研发的1200V碳化硅MOSFET的RDS(ON)最小已经做到16mΩ。2024年2-3月马上还要推出13mΩ的碳化硅MOS，性能已经逼近英飞凌等大厂。”
图4：芯达茂SiC MOSFET系列产品
与硅基IGBT相比，碳化硅MOS具有耐高压、高速开关、低导通电阻、低损耗等众多优点，这使得碳化硅MOS在电动汽车、光伏和其他新能源产业应用上极有优势。不过，由于目前碳化硅MOS技术和工艺尚不成熟，规模化应用整体还偏低，导致同等规格的SiC MOSFET的价格是IGBT的3-5倍左右，成本居高不下。
不过，蔡博士指出：“随着时间的推移和技术的进步，上述对碳化硅成本的不利因素将会日渐改善，其价格有望逐年下调。”
根据Omdia的数据，2020年全球功率半导体市场规模达452亿美元，随着“双碳”政策的逐步推进，预计到2024年市场规模将达到522亿美元。中国市场方面，作为全球最大的功率半导体消费国，2020年中国功率半导体市场规模为172 亿美元，占全球市场的比例高达38%。Omdia预计，未来中国功率半导体将继续保持平稳增长，到2024年市场规模有望达到206亿美元。
2021年，全球TOP 10功率半导体供应商为英飞凌、安森美、ST、三菱电机、富士电机、东芝、威世、安世半导体、瑞萨、罗姆。其中，英飞凌以约20%左右的市占率排名第一，安森美紧随其后以9%的市占率排名第二，第3-10名市占率合计约30%，排名每年发生变化。
有意思的是，功率器件TOP 10供应商中，有一半为日本企业，分别是三菱电机(第4)、富士电机(第5)、东芝(第6)、瑞萨(第9)、罗姆(第10)，五家企业的营收在过去三年内大体保持在榜单总营收的32%~33%左右。而中国仅有安世半导体（闻泰科技）跻身前十之列，而且整体市占率较小。
从当前功率半导体的行业发展现状来看，蔡总表示：“目前英飞凌、三菱电机、富士电机等国际大厂在功率半导体领域拥有技术及产能优势，占据了全球主要的高端市场。而我国虽然已在二极管、三极管、晶闸管等中低端功率器件上实现国产化，但是在IGBT、SiC MOSFET等对技术及工艺的复杂度要求较高的器件上，还较大程度依赖进口。”
全球半导体市场从去年Q3以来受战争、经济下行、通胀上升、需求疲软等因素影响，已经进入一轮库存调整的下行周期。不过，由于下游光伏、储能、新能源汽车、工业等领域对IGBT、碳化硅等第三代半导体器件的需求仍然比较旺盛，所以整体来言行业面临的下行冲击非常有限。
具体来看，根据最新数据，2023年Q2英飞凌、安森美、意法半导体等功率器件大厂的IGBT交期保持在39-52周左右，并且货期和价格在2022年的基础上依然保持着相对稳定的趋势；而宽带隙Mosfet交期维持在42-52周左右，目前依然处于供不应求的局面。
纵观整个中国和全球的发展趋势，新能源汽车需求一定会处于主流，因此芯达茂未来的研发和市场开拓重心将逐渐由工业市场转向新能源汽车市场。
中国目前拥有全球最大的新能源汽车市场，近年来新能源汽车在销量大幅提升的同时，单车功率半导体价值量也从传统燃油车的71美元上升到550美元，这给功率半导体厂商带来了新的机遇。不过，该市场一直以来主要被国际巨头占据，国内自给率相对较低，因此存在的供需缺口较大。
目前，在汽车领域，蔡总透漏，我们正在加紧进行600A-800A/1200V IGBT模块以及13mΩ/1200V碳化硅器件的研发，预计明年第一季度即可量产投入市场。此外，为提高产品迭代速度，补齐委外代工模式的短板，我们也已经启动大功率模块封装生产线的建设，为芯达茂未来业绩的持续稳定增长进一步赋能。
