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在IGBT/SiC功率模块中，承载芯片的陶瓷基板同时承担着机械支撑、导电电路、散热等多重作用，AMB陶瓷基板凭借显著的性能优势，在诸多高可靠性要求的应用领域正逐渐替代DBC陶瓷基板，成为航空航天、新能源汽车、工业应用等领域的核心材料，发展前景受人瞩目。
针对AMB陶瓷基板的发展趋势及竞争格局，“行家说三代半” 在PCIM
Asia 2024展中重点采访了贺利氏电子等众多企业，贺利氏电子中国功率市场总监董侃向公众介绍了他们在AMB陶瓷基板领域的最新技术进展、产品创新以及市场战略。
行家说三代半：请问贵公司推出的AMB- Si3N4陶瓷基板具有哪些优势？
贺利氏电子：贺利氏电子推出了无银AMB，对钎料体系进行了变更，同时在生产工艺上进行了大幅的改良，应用了很多新的工艺来应对市场的变化，在保证产品质量的前提下降低了成本，提升了良率及生产效率，此外，我们也在常熟布局了新的AMB工厂，为进一步服务本土客户打下了坚实的基础，综上，贺利氏电子新一代的无银AMB有着高质量，更具竞争力的价格，本土化的生产和服务，快速的响应能力，以及我们持续的研发能力来保证未来有着更多不同性能AMB的推出。
行家说三代半：目前AMB- Si3N4陶瓷基板尚未实现大规模应用，您认为该工艺还需要克服哪些挑战？未来如何实现成本与产能之间的平衡？
贺利氏电子：AMB- Si3N4陶瓷基板面临的技术挑战包括：
1.成本问题：AMB基板的制备成本相对较高，这限制了其在一些成本敏感型市场的应用。降低成本是推动AMB基板广泛应用的关键之一。
2.加工难度：由于陶瓷材料的硬度高、脆性大，AMB基板的加工过程需要更高的技术水平和精密设备，这增加了制造的复杂性和难度。
3.热膨胀系数匹配：陶瓷材料与金属材料的热膨胀系数差异较大，可能导致在高温下产生热应力，从而产生翘曲，影响基板的可靠性。
4.活性金属焊接工艺控制：AMB基板的核心工序是活性金属钎焊，这一工艺的控制难度较大，需要精确控制焊接温度和时间等参数以获得良好的焊接质量。
5.界面空洞问题：在AMB基板的制备过程中，钎焊界面的空洞率是影响其性能的重要因素。如何降低界面空洞率，提高焊接质量和可靠性是一个技术挑战。
6.原料表面质量：焊接前的陶瓷和无氧铜表面质量，如划痕、凹坑、氧化和有机污染，都会对焊料的润湿铺展造成负面影响，增加空洞风险。
7.焊料印刷质量：在焊膏印刷过程中，容易出现漏印、印刷不均匀的问题，这会导致焊料熔化后形成空洞。
8.钎焊工艺参数：钎焊温度和保温时间的控制对焊接质量至关重要，不当的工艺参数会导致焊接不充分，影响基板性能。
9.表面线路蚀刻：由于AMB是完全定制化的产品，每家客户对表面线路的要求是不一样的，对于窄边距，低公差等要求对AMB的表面线路蚀刻提出了很高的要求。
目前就国内来说，按照各家公布的产能来计算的话，我们的产能是非常过剩的，同时AMB对于质量的要求很高，这就需要生产商对原料管控，生产工艺，质量控制等需要投入大量人力物力，而产能过剩会导致各家订单不足，前期投资成本需要更长时间来收回，所以成本在短期内很难有大幅的下降，随着AMB的市场逐步增长以及劣质产能的逐步淘汰，市场最终还是会回到一个趋于平衡的状态，但目前AMB还是投资热点，所以这个时间可能会比预计的更长。
行家说三代半：针对IGBT/SiC功率模块，贵公司取得了哪些合作、应用进展？
贺利氏电子：目前贺利氏电子的AMB在国内外市场都得到了大规模应用，我们也和国内外很多知名品牌的主机厂取得了合作，尤其在SiC模块领域，贺利氏电子已经拥有相当比例的市场份额，与此同时，我们的无银AMB也在进行积极的前期认证阶段，等到明年年初常熟工厂正式量产之后，会有更多的模块厂，Tier1及主机厂会和我们开展更深入的合作。
行家说三代半：与其它类型陶瓷基板相比，您认为用于主驱级功率模块的陶瓷基板有何不同？
贺利氏电子：1.更高的热导率：AMB基板通常采用氮化硅（Si3N4）或氮化铝（AlN）作为陶瓷材料，这些材料的热导率远高于氧化铝（Al2O3），能够更有效地传导和散发热量，尤其在高温、大功率的工作环境中表现更为出色。例如，Si3N4 AMB的热导率可以超过80W/m·K，而AlN AMB的热导率更是超过170 W/m·K，相比之下，Al2O3 DBC的热导率大约为24W/m·K 。
2.结合强度高：AMB基板使用活性金属焊料，可以在较低的温度下实现铜箔与陶瓷基片之间的键合，这种键合强度非常高，提供了更强的金属-陶瓷键合，提高了基板的结构完整性和耐久性。
3.耐高温性能：AMB基板的制备过程中使用的活性金属焊料是在900-1000°C的温度下实现键合，这意味着基板可以在高温环境中工作而不失去其结构和功能。
4.低热膨胀系数：AMB陶瓷基板的热膨胀系数较低，与硅芯片的热膨胀系数接近，从而提供了良好的热匹配性，有助于减少由于温度变化引起的热应力，提高封装的可靠性。
5.高载流能力：AMB陶瓷基板能够承载较大的电流，这对于需要处理高电流的功率半导体器件尤为重要。厚铜层的使用进一步提高了基板的载流能力，使其适用于高功率、大电流的应用场景。
行家说三代半：如今AMB- Si3N4陶瓷基板已经导入新能源汽车应用，您认为AMB- Si3N4陶瓷基板在新能源汽车市场的渗透率将如何变化？目前国产化进程处于哪个阶段？
贺利氏电子：根据相关报道，目前SiC模块的国内渗透率大概在12%左右，考虑到部分厂家也将AMB应用在IGBT上，我们预估目前AMB的国内渗透率大概在15-20%这个区间，而随着功率模块性能的提升以及AMB市场日益加剧的竞争，AMB的渗透率将会逐年增加，而SiC芯片的价格变动也在某种程度上影响了AMB未来的市场份额，目前国内AMB的竞争已经十分激烈了，据我们单方面了解，国内差不多有近30-40家AMB生产厂家，而且产能明显过剩，虽然接下来的2-3年仍然会出现更多的新玩家，但整体来说市场已经进入到开始淘汰劣质产能的阶段了。
行家说三代半：与海外主流厂商相比，您认为国内陶瓷基板厂商具备哪些优势和劣势？未来的竞争局面将会如何演变？
贺利氏电子：国内制造商在激烈的市场竞争中展现出了独特的优势与挑战。他们的优势主要体现在以下几个方面：首先，他们能够迅速响应市场变化，这种敏捷性是他们的一大竞争力。其次，他们能够提供更具吸引力的价格，这得益于成本控制和规模经济的优势。此外，许多国内企业还受益于地方政府的优惠政策支持，这为他们的发展提供了额外的动力。
然而，国内制造商也面临着一些挑战。许多企业进入行业的时间相对较短，这限制了他们在研发和技术创新方面的深度和广度。产品质量的稳定性和一致性是另一个需要关注的问题，这对于建立长期的客户信任至关重要。品牌知名度和市场影响力相对较弱，这可能会影响他们的市场渗透和客户忠诚度。销售网络的局限性可能会限制他们的市场覆盖范围，而原材料供应链的不稳定性则可能对生产和成本控制带来挑战。
随着行业的不断整合和优化，那些能够适应市场变化、提升自身竞争力的企业将会脱颖而出。他们不仅会扩大现有的优势，还会努力弥补自身的不足。同时，国际制造商也在积极布局中国市场，这预示着未来将是一个国内外企业共同竞争、相互促进的多元化市场格局。
行家说三代半：针对陶瓷基板的技术研发及生产应用，贵公司有哪些发展规划？
贺利氏电子：金属陶瓷基板是贺利氏电子非常看重的产品线，除了目前无银AMB之外，我们还有很多AMB相关的孵化器项目，同时我们也在加大国内研发团队在相关方面的能力，希望在中国形成研发-生产-服务一体化的体系，同时，在保证质量稳定性的前提下，未来我们在供应链方面也在考虑部分国产化。
作为AMB最大市场的新能源汽车，中国将是最大的全球市场，我们对此也抱有强烈的信心，相信以贺利氏电子持续的研发能力，本土化的体系，稳定的产品质量，我们将会在国内市场保持竞争力，和我们的客户共同发展。
