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回首2023，碳化硅和氮化镓行业取得了哪些进步？出现了哪些变化？2024将迎来哪些新机遇和新挑战？为更好地解读产业格局，探索未来的前进方向，行家说三代半、行家极光奖联合策划了《行家瞭望——2024，火力全开》专题报道。本期嘉宾是中科汉韵副总经理 陈刚。接下来还将有更多的领军企业参与《行家瞭望》，敬请期待。
行家说三代半：过去一年，贵公司主要做了哪些关键性工作？
陈刚：公司专注于高可靠碳化硅器件设计、工艺研发、器件制造三方面协同研究，形成了全系列碳化硅 JBS、碳化硅 MOSFET 等功率器件及解决方案，已拥有完整的碳化硅功率器件4吋SiC量产产线，月综合产能500片/月。
我们的产线制程能力优良、质量控制体系完善，突破了车规级电驱大电流 MOS 器件多项工艺制造技术难点，已面向新能源汽车、能源、家电等领域开展自研产品销售及代工服务，已成功交付车规级SiC MOSFET晶圆超1000片，营业收入增长2426%。中科汉韵已成为国内为数不多的从碳化硅器件研发、工艺、制造车规级MOSFET且通过用户车规级验证的闭环企业之一，为后续发展奠定坚实基础。
行家说三代半：2023年贵公司取得了哪些成绩？
陈刚：技术水平不断提升，功率密度、效率、可靠性等性能持续改善。应用领域不断拓展，涵盖电驱逆变器、车载充电机、直流/直流变换器（DC-DC）等。
在自研产品研发方面，中科汉韵持续在高效的模拟仿真能力、独特的元胞架构设计、优势的门栅技术等领域开拓研究并取得突出进展。自研产品1200V 40mΩ碳化硅 MOSFET 开发项目芯片面积13.46mm2，有较强的市场竞争力。
根据测试结果，我们自研产品的耐压值及导通电阻等核心指标符合设计预期，比导通电阻3.66毫欧cm2，较有竞争力。1200V 17mΩ 碳化硅MOSFET正在研发改进推动良率提升过程中。1700V 40mΩ 碳化硅MOSFET正在设计中，预计2024年Q1完成。下一步，沟槽型碳化硅MOSFET产品正在预研中，并计划与相关设备厂商开展联合研发关键工艺。
在器件制造能力方面，已成功交付车规碳化硅 MOSFET晶圆超1000片，包括1200V/17mΩ 、750V/13mΩ 等多种型号产品。该产品应用在电动汽车的主驱系统，已完成了近百天的极端气候条件测试，无任何不良反馈，持续获得客户追加订单，累计合同额达数千万元。中科汉韵已正式启动IATF 16949 ：2016 汽车生产件及相关服务件组织体系认证，计划于2024年第一季度完成认证，以期正式进入汽车供应链。
在人才团队方面，我们引进凝聚了一批具有国内外一流半导体产业经验人员，并引进多位具有丰富行业经验的高管，目前已建设形成了研发、制造、市场营销等130人的全建制团队。
行家说三代半：你们实现增长的战略是什么？
陈刚：展望后期，公司实现增长战略主要有以下几个方面：
(1)继续扩大市场规模：随着新能源汽车市场的快速增长，碳化硅车规级芯片的市场需求将持续增长，公司加紧继续扩大产能，降低成本，满足市场需求。
(2)拓展应用领域：碳化硅车规级芯片在电驱逆变器领域已得到广泛应用，未来还可拓展到车载充电机、直流/直流变换器（DC-DC）等领域，并且，在电力系统、光伏储能、焊机、白色家电等领域，工业级的碳化硅芯片也有大量的应用需求和拓展空间。
(3)提升技术水平：碳化硅芯片的性能仍有进一步提升的空间，公司仍坚持本位思想，持续加强技术创新，提升芯片的功率密度、效率、可靠性等性能，优化工艺、原材料成本，降低芯片价格，满足未来多样的应用需求。
(4)加强与下游模块厂的合作：深度了解客户需求，开发针对性的碳化硅车规级芯片产品。
(5)积极参与国内及国际标准制定：积极参与国内与国际标准制定，推动碳化硅车规级芯片的产业化进程。
(6)加强国际交流合作：加强与国际先进企业的交流合作，提升技术水平。
总而言之，碳化硅车规级芯片具有广阔的市场前景，未来几年将迎来快速增长。公司通过科技创新、降本增效、凝结团队、产业链上下游紧密合作等多种方式，积极应对市场变化，采取有效措施，抢占市场先机。
扩充SiC晶圆产能 致力成为一流IDM厂商
行家说三代半：2024年，贵司定下来了哪些规划和目标？
陈刚：我们公司主要有以下几个方面的规划：
(1)产能扩张：全球碳化硅功率器件市场需求旺盛，预计2024年将达到20亿美元左右。目前我们公司已有需求与产线制造能力差距较大，为了满足市场需求，公司计划产线建设与成果产出并行，最终实现在5年内建设成为国内一流的碳化硅IDM企业。
(2)技术创新：碳化硅功率器件在性能、可靠性和成本等方面仍有待进一步提升。从下面3方面进行，①器件结构：开发新的器件结构，以提高器件的性能和可靠性；②工艺技术：开发新的工艺技术，进一步进行工艺集成设计，以降低器件的成本；③封装技术：与封测伙伴联合开发新的封装技术，以提高器件的散热性能和可靠性，保证后期开拓的多类市场型应用。
(3)应用拓展：公司目前碳化硅功率器件目前主要应用于新能源汽车、光伏储能等领域。2024年，将在更多领域推广应用，如工业电机、消费电子等。工业电机应用碳化硅功率器件可以提高工业电机的效率和功率密度，因此在工业电机领域具有广阔的应用前景。消费电子应用中，碳化硅功率器件可以提高消费电子产品的效率和续航能力，因此在消费电子领域也具有一定的应用前景。
总体而言，2024年是碳化硅功率器件行业的重要发展阶段。随着产能扩张、技术创新和应用拓展的不断推进，碳化硅功率器件将在更多领域得到应用，并在电力电子领域发挥更重要的作用。
SiC市场稳步向好、技术持续进步 中科汉韵4大策略促行业健康发展
行家说三代半：您认为2023年整个行业取得了哪些新的进步（包括市场、技术等）？
陈刚：在市场方面，碳化硅产业链价值量倒挂，关键部分主要集中在上游端，其中衬底生产成本占总成本的47%，外延环节成本占23%，合计上游成本占到碳化硅生产链总成本的70%左右。其中衬底制造技术壁垒最高、价值量最大，既决定了上游原材料制备的方式及相关参数，同时也决定着下游器件的性能，是未来碳化硅大规模产业化推进的核心。
当前碳化硅下游市场需求依旧旺盛，特别是车用级碳化硅衬底产能仍偏紧，国产碳化硅正在从产业化向商业化加速迈进。与此同时，今年国内碳化硅成本将加速下降，中低端产品竞争激烈，尚需加速缩小与国际巨头的技术差距。
碳化硅受汽车电动化以及光伏产业拉动，行业依然持续升温。碳化硅下游应用领域不断拓展，尤其是新能源汽车领域的应用取得了突破性进展。碳化硅器件成本进一步降低，推动了其在更多领域的应用。
在SiC功率器件方面，国产厂商在2023年也迎来了车规产品大爆发，众多厂商宣布入局或推出车规级SiC MOSFET产品，SiC在新能源汽车领域上大放异彩，800V车型开始下沉到20万元市场，SiC模块的渗透率迎来大幅增长。这也使得市场上对车规SiC MOSFET需求量高速膨胀，同时以往海外巨头垄断的车规SiC MOSFET市场，也开始有越来越多的Tier 1和整车厂接受国产车规SiC MOSFET产品，给国产SiC器件厂商带来了新的机遇。
此外，碳化硅器件新型应用不断涌现，例如在海上光伏逆变器、高可靠轨道交通、智能电网输变电、舰船电力系统等领域的应用得到了积极探索。
在技术方面，碳化硅衬底技术取得了重大突破，6英寸和8英寸衬底的产能快速提升。碳化硅衬底制造工艺难度大，研发时间长，存在较高的技术门槛和人才门槛。目前，美国在全球碳化硅衬底产业格局中占龙头地位。
但近几年国内企业在大规模扩充碳化硅衬底产能，包括天岳先进、天科合达、露笑科技、三安光电、晶盛机电、东尼电子、科友半导体等众多企业，总规划产能的规模庞大，扩产速度快，但良率问题才是关键，目前这一点，国内外企业之间仍有较大差距，因此，国内企业距离真正意义上的碳化硅衬底环节突破还有一段时间要走。
碳化硅器件工艺不断优化，器件性能和可靠性持续提升。例如，国内企业飞锃半导体展出了车规级SiC MOSFET产品，其中包括1200V 35/70/160mΩ和650V 30/45/60mΩ；芯塔电子1200V/80mΩ SiC MOSFET在头部OBC企业通过测试，已进入批量导入阶段；杰平方半导体发布了自主研发的SiC MOSFET产品JPM120020B，该产品规格为1200V/20mΩ；中汽创智首批自主研发的1200V 20mΩ SiC MOSFET在积塔工厂正式下线；国联万众半导体电驱用1200V SiC MOSFET芯片已研发成功交客户上车验证中；南瑞半导体宣布其自主研发的1200V/40mΩ SiC MOSFET器件（NCM40S12T4K2）顺利通过AEC-Q101车规级可靠性认证；中科汉韵宣布车规级SiC MOSFET晶圆成功实现交付，该产品包括1200V/17mΩ、750V/13mΩ两种型号产品，并且将应用于电动汽车主驱系统中。
目前国产化应用的SiC MOSFET芯片都仍然采用平面栅型结构，一方面是技术可靠，量产稳定性有优势，另一方面，涉及知识产权保护限制可控。但是，为了提高功率密度和降低成本，自主设计的台面结构芯片的开发和量产应用也是必须进行的，目前国内都已经在开展相关工作。
行家说三代半：在降本增效方面，2023年最值得关注和重视的新变化是什么？
陈刚：碳化硅芯片行业的低价和同质化竞争是行业发展的必然阶段，也是行业发展的挑战。
规模效应：随着碳化硅车规级芯片市场规模的扩大，规模效应逐渐显现，进一步降低了成本。其中，衬底产能提升是降本增效的关键。衬底是碳化硅器件的基底，占据了碳化硅器件成本的大部分。随着衬底产能的提升，成本将进一步降低，有利于碳化硅车规级芯片的普及。
在芯片制造方面：工艺优化和规模效应也为碳化硅车规级芯片的降本增效提供助力。工艺优化可以提高器件的良率和可靠性，减少返工次数，降低成本。规模效应可以摊薄固定成本，降低单位成本。
行家说三代半：成本是把双刃剑，行业规模化发展需要接近硅器件的低成本，但也要防止被低价所反噬，您如何看待行业的低价和同质化竞争？贵公司有哪些好的做法和建议？
陈刚：一方面，碳化硅芯片的成本优势是其市场竞争力的重要体现。随着碳化硅衬底产能和工艺的不断提升，碳化硅芯片的成本将逐步降低，接近甚至低于硅器件的成本。这将为碳化硅芯片的普及和推广创造有利条件。另一方面，低价竞争会导致行业利润下降，甚至恶性竞争。此外，同质化竞争会导致产品竞争力下降，不利于行业的长远发展。
公司应对行业的低价和同质化竞争的策略如下：
(1)聚焦差异化竞争：碳化硅芯片的优势在于其高功率密度、高耐热性、高开关频率等特性。因此，聚焦差异化竞争，在性能、可靠性、应用领域等方面进行差异化布局，避免同质化竞争。
(2)加强技术创新：技术创新是降低成本和提升竞争力的根本途径，是碳化硅芯片行业发展的核心动力。加强技术创新，不断提升产品性能、可靠性、良率，开发出具有差异化优势的产品，从而脱颖而出，为行业发展提供新动力。
(3)加强行业合作，完善产业链：碳化硅芯片行业是一个新兴行业，需要各方的共同努力才能发展壮大。碳化硅芯片企业应加强行业合作，共同制定行业标准，规范行业竞争。碳化硅芯片产业链的完善有助于降低成本和提升效率。碳化硅芯片企业应积极参与产业链建设，促进产业链的协同发展。
(4)积极参与研发与产业化项目：追踪政府出台的相关政策，通过项目、设备补贴等多种方式，技术创新，降低成本，促进碳化硅芯片行业健康发展。
总体而言，碳化硅芯片行业的低价和同质化竞争是行业发展的必然阶段，也是行业发展的挑战。碳化硅芯片企业应积极应对，采取有效措施，避免被低价所反噬，以促进行业的健康发展。
SiC市场前景广阔 多项措施开拓市场
行家说三代半：经过前些年的铺垫，SiC / GaN技术目前在许多应用场景都很活跃，展望2024年，您认为行业最大的机会在哪里？贵公司将如何开拓这些市场？
陈刚：2024年，行业最大的机会在新能源汽车及光伏储能领域。SiC 功率器件在新能源汽车领域具有广阔的应用前景，可显著提高电动汽车的续航里程、加速性能和效率。随着新能源汽车市场的快速增长，SiC 功率器件的市场需求将持续增长。SiC / GaN功率器件在光伏储能领域具有明显的优势，可提高逆变器的效率和可靠性。随着光伏发电市场的快速发展，SiC / GaN功率器件的市场需求也将不断增长。
我司开拓这些市场，从以下几个方面入手：
(1)加强技术创新：持续提高SiC功率器件的性能、可靠性、良率，降低成本，满足客户需求。
(2)完善产业链：加快产业链的协同和完善，提高上下游供应链的稳定性和可靠性。
(3)加强市场宣传：积极宣传SiC 功率器件的优势，提高客户认知度。
总而言之，SiC 技术具有广阔的市场前景，未来几年将迎来快速增长。行业应积极应对市场变化，加强技术创新，完善产业链，加强市场宣传，抢占市场先机。
行家说三代半：未来几年，整个行业将面临的挑战有哪些？贵公司将如何面对并解决挑战？
陈刚：未来几年，碳化硅功率器件行业面临的挑战主要有以下几个方面：
(1)成本：碳化硅功率器件目前的成本仍然较高，这主要是由于碳化硅材料和制造工艺的成本较高。
(2)可靠性：碳化硅功率器件在可靠性方面需要进一步验证，尤其是在高温和高电压条件下的可靠性。
(3)标准：碳化硅功率器件还缺乏统一的标准，这会影响其在市场上的推广。
为了应对这些挑战，公司需要采取以下措施：
(1)降低成本：通过优化材料质量管控和器件加工工艺，降低碳化硅器件的制造成本。
(2)提高可靠性：通过开展大量的测试和验证，提高碳化硅功率器件的可靠性。
(3)制定标准：推动碳化硅功率器件行业的标准化，促进其在市场上的推广。
具体来说，在成本方面，可以通过以下措施来降低：
(1)完善碳化硅材料质量管控和器件加工工艺，提高良率和降低成本。
(2)采用先进的封装技术，减少器件尺寸和提高良率。
(3)通过规模化生产，降低单位成本。
在可靠性方面，可以通过以下措施来提高：
(1)开展大量的测试和验证，包括高温、高电压、高频等条件下的测试。
(2)采用先进的材料和工艺，提高器件的耐热性、耐电压性和耐辐射性。
在标准方面，可以通过以下措施来制定：
(1)由政府部门、行业组织和企业共同参与，制定统一的标准。
(2)加强标准的宣传和推广，提高行业的认知度。
总体而言，碳化硅功率器件行业具有广阔的市场前景，但也面临着一定的挑战。通过采取积极的措施，可以有效应对这些挑战，促进碳化硅功率器件行业的发展。
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