在一辆穿行于极寒雪原的新能源汽车中,一枚碳化硅功率芯片在电驱系统里持续吞吐流转电能。

成立四年的安徽长飞先进半导体股份有限公司(以下简称“长飞先进”),凭借全产业链自研转型,成功跻身国内碳化硅第一梯队,持续打磨车规产品可靠性,目前多款产品已通过3000小时可靠性验证。“晶圆制造是制造业皇冠上的明珠,也是零容错的行业,每个环节都不能掉链子。”长飞先进总裁陈重国表示。

破局攻坚:推进车规芯片验证落地

2022年,在新能源车、光伏等行业需求驱动下,碳化硅迎来从“验证期”向“放量期”过渡的窗口期。同年5月,长飞先进成立,从既有产线基础起步,重点布局碳化硅赛道。

依托跨领域复合型技术团队,长飞先进选择从初期的代工模式逐步向全产业链模式转型,坚持自主研发,在成立第二年便推出首颗自研1200V SiC SBD芯片,迈出产品自主化的第一步。

“车规芯片需要大批量、长时间的实际应用验证,想要真正进入车载供应链,实验室样品远远不够。”陈重国说。为打通车规级批量供货能力,2023年,依托38亿元A轮股权融资,公司启动武汉智能化晶圆基地建设。

产线落地之后,长飞先进逐步将重心转向车规级可靠性打磨,逐步搭建起650V-3300V的碳化硅产品矩阵,覆盖光伏、储能、充电桩和新能源汽车等场景,同步推进多批次客户送样、上车验证。

从代工到自研,长飞先进已形成年产能42万片的碳化硅晶圆生产能力,规模位居国内前列。“功率半导体赛道比拼的是长期稳定的工艺能力,容不得半点松懈。”陈重国强调,“我们必须追赶甚至超越国际同行的水平,否则客户没有理由改用我们的产品。”

“我们公司才成立4年,一边搭建团队一边做研发,已完成了五代产品迭代。客户对性能的核心诉求是功率密度,关键看比导通电阻。目前,国际同行主流水平在2.0-2.1mΩ·cm2左右,我们的新品可以做到1.8mΩ·cm2,处于领先位置。在可靠性方面,我们的新品全部通过3000小时可靠性验证。”

全链条模式:构建差异化竞争底座

产能和产品矩阵落地的背后,是长飞先进根植于全流程产业链体系的核心竞争力。

当前,长飞先进已形成从外延生长、器件与模块设计、晶圆制造到模块封测的完整能力,为实现稳定可控的良率、可靠的产品品质以及成本优化打下底层基础。

在陈重国看来,全产业链模式的价值,首先体现在对产品品质的系统性管控上。“全产业链模式是功率半导体领域经过验证的成熟模式。”陈重国解释说,“材料、外延、制造、封装各环节相互影响,而且半导体行业技术保密性强,不同企业之间不会共享核心参数,相互有技术壁垒,但应用端出现故障往往是多因素叠加的结果。”

这套全链条能力在要求严苛的车规场景下尤为凸显,可靠性成为产品核心需求。“可靠性简单理解就是要‘靠谱’,这主要体现在三个维度:一是长生命周期,比如车规芯片要保证在车上使用多少个周期不出故障;二是芯片在极寒、高温高湿等不同环境场景下要稳定运行;三是要保障量产产品保持稳定。”

与此同时,实现全产业链布局之后,规模起量也进一步释放成本优势。“产能规模对成本的影响非常大,没有足够的量,晶圆厂的成本就很难降下来;其次,良品率直接影响成本,也影响客户的信任度。依托我们在武汉较早实现全自动化、A3级智能化的晶圆厂,工厂的智能化生产能有效降低成本。”

完整打通的工艺能力,也为多品类快速迭代提供条件。“目前我们已经有接近200款产品。”陈重国说。

未来增量:车规主战场与AI算力新空间

在2026湾芯展上,长飞先进集中发布一批面向车规与算力场景的碳化硅新品:车规SiC MOSFET芯片、全新DeepXE™嵌入式模块瞄准整车高压平台,专门针对大功率工况优化的单管与模块,则瞄准快速扩张的AI数据中心市场。

陈重国强调,“车规级的芯片是碳化硅领域的主战场,产业的核心机遇在于,在650伏以上的部分应用场景会逐步替代硅基器件。”

在他看来,行业未来的结构性机会主要来自三个方面,一是随着成本下降,消费领域的渗透率显著提升,例如手机快充等;二是车厂前期的验证准备已进入爆发期,碳化硅应用场景已从高端车拓展至中端车,带来巨大增量;三是AI数据中心将会成为巨大增量市场。

需求集中释放,推动行业朝着高压大功率方向演进。无论是新能源车向更高电压整车平台迭代,还是AI数据中心固态变压器,都催生出大功率器件的现实需求。“我们的产品竞争将从两个维度开展,一是广度,覆盖足够多的应用场景;二是深度,在可靠性、性能上实现超越,这是必走的路。”陈重国表示。

据他介绍,目前,长飞先进已经搭建好了全系列工艺平台,并且立项开发更高电压等级平台,顺应高压大功率的行业发展趋势。在车规级芯片这个关键市场,公司将在批量生产后的稳定性、成本控制这些方面深耕。

面向持续扩容的高压功率半导体市场,国产碳化硅突围之路,是性能指标、量产一致性、下游适配能力的综合比拼。“国内在材料、晶圆制造、封装可靠性方面已取得长足进步,但系统应用能力仍是行业明显短板。”陈重国说。


责任编辑:邹钰坤