士兰微：车规级半导体的优化改进

中功率器件产品线高级市场经理伍志刚：士兰微车规级半导体的优化改进

从2020年开始，中国汽车芯片出现不同程度的短缺。从汽车芯片供应商来看，英飞凌、瑞萨、德州仪器、意法半导体等国际大厂是供货主力。

根据德勤统计数据，近十年来整车所用芯片平均数量不断上升。其中，传统燃油车单车从2012 年平均使用438颗汽车芯片增长至2022年平均使用934颗芯片；新能源汽车单车从2012 年平均使用567颗汽车芯片增长至2022年平均使用1459颗芯片。

在当下国产替代浪潮中，以士兰微为代表的本土企业产品已经渗透整车厂，积极布局汽车半导体。8月10日，在无锡举办“2023中国汽车半导体新生态论坛”暨“第五届太湖创芯峰会”。士兰微中功率器件产品线高级市场经理伍志刚分析士兰微在车规级半导体产品情况，以及揭秘士兰微如何步入车规级半导体产品发展的快车道。

士兰微：一站式汽车半导体产品布局

士兰微一站式汽车半导体产品布局，产品组合全面。

汽车空调: IPM、IGBT、HVIC、MCU、DCDC

LED、LED驱动类:远/近光灯、雾灯、行车灯尾灯、制动灯、转向灯

传感器:倒车雷达、胎压监测

主电机驱动: PIM、IGBT

BMS电池包管理:高低边、MOS、DC/DC、LDO、Logic

OBC(车载充电器): 大功率DC/DC、MOS、IGBT

HVIC助力转向: PIM、IPM、MOS

小电机应用:雨刮器、天窗、车窗、雨刮、电动尾门、车锁等 LVMOS、MCU、DCDC

充电桩: IGBT、MOS

车载音响/导航:MCU、音视频

IGBT工艺及优化改进

伍志刚先生表示，士兰微IGBT工艺，MOS元胞结构控制电子流动,起到开关作用，但是这个结构和整个器件影响 Vcesat的导通阻抗，包括短路耐受能力。

伍志刚先生表示，针对IGBT工艺特性，士兰微从3个方面去改进产品：

为解决闩锁效应，士兰微对元胞设计进行了改进，从平面栅到沟槽栅再到微沟槽，这一系列设计降低Vcesat的同时，提升了产品的整个可靠性。

在结构方面，士兰微进行了垂直结构改进，从穿通非穿通再到场截至，让器件呈现正温系数，不断降低Vcesat的同时，优化整个工艺成本，同时提升器件可靠性。

为满足不同应用场景需求，士兰微将IGBT产品的工作温度，从125逐步提升至175度，甚至目标设计200度的产品，去适用不同应用场景需求。

伍志刚先生称，士兰微IGBT工艺是从2010年就开始量产穿通和非穿通型IGBT。2013年士兰微量产第一代field-stop的IGBT平面工艺，现在开发的是第六代和第七代产品，士兰微目标是让整个折中曲线往理想的开关点去靠近。同时不断优化工艺参数，优化工艺成本以及可靠性。

碳化硅优化改进

据Yole统计2021年碳化硅全球市场需求10亿美金左右，预计2027年增长接近63亿美金的市场体量，市场年复合增长率达到了34%。

众所周知碳化硅功率器件因为工艺不够成熟导致良品率不高，所以碳化硅目前来说成本比较高。引用Yole数据，碳化硅器件目前的成本占比比较高的是衬底和外延，分别约占47%和23%，二者共约占据70%的成本，前段的设计加研发费用仅占25%左右。

伍志刚先生称，碳化硅器件在未来的发展一个重要目标是降低整体制造成本，主要是从这4个方面：

晶圆尺寸方面，现在衬底主流6吋，但是国际先进厂商已经有8寸产品面市，将来8吋会变成主流。晶圆尺寸越大，利用率越高。

切割技术方面，当下一种新技术面世，通过激光加工剥离的技术，可以提升出货量一倍左右，结合8吋晶圆使用的话，整个衬底成本可以有效降低。

工艺技术方面，目前整个碳化硅产品制造良率不高，公司工艺制造水平要提升。通过工艺技术发展，例如从平面技术发展到Trech，整个功率密度增加，这是降低成本的方向。工艺技术的迭代，也可以有效地降低整个设计和生产成本。

市场规模方面。随着市场规模体量大幅度增加之后，原材料采购成本也会降低，器件制造成本也将降低。

伍志刚先生总结，针对碳化硅模块需求，士兰微主要是从键合材料、DBC底板迭代、以及焊料产品创新、散热方式、杂感电感方面去改进整个模块特性。

当前，全球半导体行业正在从“缺芯涨价”的高歌猛进，步入景气度回落的压力周期。在车规级芯片赋能下，士兰微将继续发挥IDM一体化优势，加速产品研发和迭代，将在高阶市场持续提升占有率。

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