根據世界半導體貿易協會(WSTS)數據顯示,2018年全球半導體市場銷售額達4,687.78億美元,同比增長13.7%,相對2017年的21.6%的大幅增長有所放緩。從目前半導體行業主流國際機構的預測來看,2019年全球半導體市場增速將進一步放緩。
Source: Gartner
據Gartner 2018 Q4預測,2019年、2020年、2021年、2022年,全球半導體市場銷售分別為4,890億美元、5,280億美元、5,190億美元、5,390億美元,分別增長2.5%、8.1%、-1.8%、3.8%。
全球半導體市場風云變幻,產業增長始終離不開市場應用的驅動。由上可知,2017年是半導體產業增速放緩的拐點,同樣是從2017年開始,智能手機增速放緩,開始進入存量市場,而后將在2021年出現比較大的衰退,整個半導體產業持續上揚的動能略顯疲態。
“繼智能手機之后,能夠擔任多技術融合載體、拉動半導體快速上揚重任的就是未來的智慧汽車。” 華虹宏力戰略、市場與發展部科長李健在中國電子ICT媒體論壇暨2019產業和技術展望研討會上表示,汽車電子化是大勢所趨。首先,從汽車的成本結構來看,未來芯片成本有望占汽車總成本的50%以上,這會給整個半導體帶來巨大的市場需求;其次,汽車是個傳統的制造業,但是個能讓人熱血沸騰的制造業。
李健指出:“當傳統的汽車制造業遇到當今的半導體,將會變成下一個引領浪潮的應用載體。”半導體能為電動汽車帶來更強大的“心臟”,如自動駕駛處理器、ADAS芯片等,同時也帶來更強大的性能,讓電動汽車帶來更好的體驗,這就需要采用大量的功率器件,比如MOSFET、IGBT等,這也正是電動汽車中對半導體產業而言所蘊含的新機遇。
數據顯示,2020年,國內新能源車的銷售目標是200萬臺,全球是700萬臺,這是一個非常大的市場。有別于傳統車,新能源車里面有電機、電池、車載充電機、電機逆變器和空調壓縮機,這些都需要大量的功率器件芯片。電動化除了車輛本身的變化之外,還給后裝的零部件市場也帶來新的需求,同時配套用電設施,比如充電樁,也帶來大量的功率器件需求。
李健表示,電動汽車中功率芯片的用途非常廣泛,啟停系統、DC/DC變壓器、DC/AC主逆變器+DC/DC升壓,包括發電機,還有車載充電機等。以時下很熱的IGBT來說,電動汽車前后雙電機各需要18顆IGBT,車載充電機需要4顆,電動空調8顆,總共一臺電動汽車需要48顆IGBT芯片。如果2020年國內電動汽車銷量達到200萬臺,后裝維修零配件市場按1:1配套計的話,粗略估算國內市場大概需要10萬片/月的8英寸車規級IGBT晶圓產能(按120顆IGBT芯片/枚折算)。
基于國內電動汽車市場占全球市場的1/3,2020年全球汽車市場可能需要30萬片/月的8英寸IGBT晶圓產能。李健分享說:“除了汽車市場,IGBT在其它應用市場中也廣受歡迎,業內有看法認為還需要新建十座IGBT晶圓廠。”
在汽車電子化大潮涌動之時,長期持續動態追蹤市場變化的華虹宏力敏銳地洞察業界動向并及時布局:華虹集團旗下華虹宏力早在2002年已開始功率半導體的自主創“芯”路,是業內首個擁有深溝槽超級結(Deep Trench Super Junction,DT-SJ)及場截止型IGBT(Field Stop,FS IGBT)工藝平臺的8英寸代工廠;產品線上,華虹宏力的功率半導體產品全面涵蓋從200V以下低壓段、300V到800V的中高壓、以及600V到3300V甚至高達6500V的高壓段等應用,聚焦于Trench MOS/ Split-Gate Trench(SGT)、DT-SJ和IGBT等,并密切關注GaN/SiC等新型寬禁帶材料的發展。
華虹宏力功率器件領域核“芯”技術
據李健介紹,硅基MOSFET是華虹宏力功率器件工藝的基礎。通過不斷縮小間距、提升元胞密度、降低導通電阻,華虹宏力用持續領先的優異品質,以及穩定的良率贏得廣大客戶的贊譽。值得一提的是,在可靠性要求極為嚴格的汽車領域,華虹宏力MOSFET產品已配合客戶完成核心關鍵部件如汽車油泵、轉向助力系統等的應用,為業界領先。
深溝槽超級結MOSFET(DT-SJ)是中流砥柱。超級結MOSFET適用于500V到900V電壓段,其電阻更小、效率更高、散熱相對低,在要求嚴苛的開關電源等產品中有大量應用。深溝槽型超級結MOSFET是華虹宏力自主開發、擁有完全知識產權的創“芯”技術,相關專利超過20項。其第三代深溝槽超級結工藝流程緊湊且成功開發溝槽柵的新型結構,有效降低結電阻,進一步縮小了元胞面積,技術參數達業界一流水平,可提供導通電阻更低、芯片面積更小、開關速度更快和開關損耗更低的產品解決方案。為了持續為客戶創造更多價值,華虹宏力的深溝槽超級結MOSFET工藝不斷升級,每次單位面積導通電阻的技術特性優化都在25%以上。
硅基IGBT芯片是未來。IGBT是電動汽車核“芯”中的核心,對晶圓制造的能力和經驗要求非常高,其難點和性能優勢主要在于背面加工工藝。目前國內能加工IGBT的產線還比較少,華虹宏力是國內為數不多可用8英寸晶圓產線為客戶提供高品質代工服務的廠商之一,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,可助力客戶產品比肩業界主流的國際IDM產品,在市場競爭中取得更大優勢。
SiC和GaN等寬禁帶材料自身優勢非常明顯,未來10到15年的市場空間很大。細分來看,SiC的市場應用前景明確,而GaN瞄準的無人駕駛LiDAR等創新型應用仍存在變數;從技術成熟度來講,SiC二級管技術已成熟,MOS管也已小批量供貨,而GaN來說,SiC基GaN相對成熟但成本高,Si基GaN則仍不夠成熟;從性價比來講,SiC量產后有望快速拉低成本,而GaN的新型應用如不能如期上量,成本下降會比較緩慢;不過Si基GaN最大的優勢在于可以和傳統CMOS產線兼容,而SiC則做不到這點。華虹宏力將保持對寬禁帶材料的密切關注,以期適時切入,為客戶提供更高附加值的相應服務。
事實上,華虹宏力從2002年開始自主創“芯”路,是全球第一家關注功率器件的8英寸純晶圓廠。2002年到2010年,陸續完成先進的溝槽型中低壓MOSFET/SGT/TBO等功率器件技術開發并量產;2010年,高壓600V到700V溝槽型、平面型MOSFET工藝開發完成,并進入量產階段;2011年第一代深溝槽超級結工藝進入量產階段,同年,1200V溝槽型NPT IGBT工藝也完成研發進入量產階段;2013年,第2代深溝槽超級結工藝推向市場,同時600V到1200V溝槽場截止型IGBT(FDB工藝)也成功量產……經過多年研發創新和持續積累,華虹宏力得以有節奏地逐步推進自主創芯進程。
2018年華虹宏力特色工藝累計獲得中國/美國有效授權專利超過3000件,打破了中國半導體產業過分依賴技術引進的局面,大大降低特色工藝技術成本,為國內外客戶提供了更加經濟有效的造芯平臺。作為全球最大的功率分立器件8英寸純晶圓代工廠,華虹宏力8英寸MOSFET累計出貨目前已超過700萬片晶圓。
不過,在外部環境的推動下和行業周期性調整,整個半導體產業將難免遭遇衰退期。由上可知,據Gartner預測,2021年全球半導體市場銷售增長率為-1.8%,全球半導體產業將會有一輪新的較大的衰退。屆時需求端有比較大的下滑,供給端卻有大幅增長,這樣就容易產生危機。
面對這樣的產業趨勢,華虹宏力有何應對之策?李健表示,公司的整體戰略依然是堅持走特色工藝之路,也就是堅持“8+12”的戰略布局。8英寸的戰略定位是“廣積糧”,重點是在“積”這個字上。華虹宏力有超過20年的特色工藝技術積累,包括功率器件、Flash技術等等;同時這20余年來積累了很多戰略客戶合作的情誼;連續32個季度盈利的赫赫成績,也為華虹宏力積累了大量的資本。
正因為有這些積累,華虹宏力可以開始布局12英寸特色工藝生產線。12英寸的戰略定位是“高筑墻”,重點是在“高”字上。華虹宏力將通過12英寸先進特色工藝技術,延伸8英寸特色工藝優勢,拓寬護城河,提高技術壁壘,拉開與身后競爭者的差距。
目前,華虹宏力正通過技術研發,將特色工藝從8英寸逐步推進到12英寸,技術節點也進一步推進到90納米以下,至65/55納米,以便給客戶提供更大的產能和先進工藝支持,攜手再上新臺階。
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原文標題:半導體產業將迎來一波衰退期,國內特色工藝龍頭華虹宏力會如何應對?
文章出處:【微信號:gh_eb0fee55925b,微信公眾號:半導體投資聯盟】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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