在前不久舉辦的2020慕尼黑上海電子展上,華潤微宣布宣布,其6英寸商用碳化硅(SiC)晶圓生產線正式量產。據悉,這也是國內首條實現商用量產的6英寸碳化硅晶圓生產線。此外,華潤微還同時發布了兩款SiC肖特基二極管功率器件。
華潤微電子是擁有芯片設計、晶圓制造、封裝測試等全產業鏈一體化經營能力的半導體企業,其產品聚焦于功率半導體、智能傳感器與智能控制領域。尤其是在功率半導體方面,華潤微電子經過多年的布局和發展,已經成為了國內功率半導體產業中的一支重要力量——根據華潤微電子2019年的年報中顯示,根據中國半導體行業協會統計數據,以2018年度銷售額計,華潤微電子已經成長為了目前中國規模最大的功率器件企業。由此,我們也看到了這樣一個正在飛速發展的國產功率器件巨頭。
功率半導體市場概況
根據IHS的數據,2019年全球功率半導體市場規模達到403億美元,同比2018年增長3.3%,預計2021年市場規模將達到441億美元。
(圖片來源:國元證券研究中心)
但功率半導體市場卻是一個高度集中的行業。根據國元證券研究中心的調研報告顯示,歐美日國家和地區的企業長期占據全球70%的市場份額。這些國家和地區的企業是全球功率半導體器件的主要供應方,主導著全球功率半導體技術和市場的走向。其中,英飛凌更是憑借著25.4%的市場份額,居于全球功率半導體之首。此外,中國臺灣則憑借著代工優勢的基礎,也在功率半導體產業中獲得一席之位。
與此同時,功率半導體作為電力電子的核心器件,其應用早已不僅僅局限于工業、計算機、消費電子等傳統領域,該類器件對于接下來要發展的新能源、軌道交通、智能電網以及變頻家電等市場均起到了至關重要的作用。
在這種情況下,不僅是國際廠商加緊了對功率半導體發展的布局,國內也有一些致力于功率半導體在此期間成長了起來。華潤微正是其中一個冉冉升起的國產功率器件巨頭。
華潤微功率半導體的實力
華潤微電子是目前國內領先具備完整產業鏈,以IDM模式為主運營的半導體企業。2019年度,公司實現營業收入57.43億元。華潤微主營業務分為產品與方案、制造與服務兩大業務板塊,公司曾其財報中表示,這兩大業務板塊銷售收入均保持平穩態勢,兩駕馬車并駕齊驅,公司業績平穩爬坡。具體來看,華潤微產品與方案實現銷售收入為25.16億人民幣,占比44.14%。其中,涉及到功率器件業務的成品化比例正持續提升,在2019年度中,其成品及系統方案銷售完成11.34億人民幣,成品化比例從同期的51%提升至60.3%。
從功率半導體市場來看,經過多年的發展,華潤微多項產品的性能、工藝已居于國內領先地位。其中,MOSFET是華潤微最主要的產品之一(根據華潤微公布的2020年5月投資者調研報告顯示,產品與方案板塊中,MOSFET產品占比約62%,功率IC產品占比約14%,傳感器產品占比約6%,IGBT產品及智能控制產品占比約7%),他也是國內營業收入最大、產品系列最全的MOSFET廠商。根據IHSMarkit的統計,以銷售額計,華潤微在中國MOSFET市場中排名第三,僅次于英飛凌與安森美兩家國際企業。
取得這樣的成績,與華潤微在研發上的投入密不可分。華潤微電子在財報中指出,公司2019年研發投入4.83億元,較去年同期增長7.30%,占當期營業收入的比例為8.40%。在2019年中,華潤微完成了多層外延超結650-700V工藝平臺的研發,并向快充、適配器、照明和大功率電源等主流市場推出了多顆產品;向市場正式發布了“0.18微米全系列分段式BCD工藝平臺”,性能與業界領先水平相當,進一步夯實了功率集成電路的工藝技術基礎;推出了高速光耦系列產品,填補了國內空白;在這一年中,華潤微IGBT產品的銷售額也同比提升了45%,打入了工業控制領域,并被批量采用是其IGBT銷售額提升的因素之一。
除了在產品上有所突破以外,根據功率半導體市場的發展趨勢來看,以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導體材料將會為功率半導體產業帶來新的機遇,在這種情況下,華潤微在2019年度中,開展了SiC功率器件研發,并完成1200V、650V JBS產品開發和考核。據華潤微在今年5月發布的公告顯示,其碳化硅二極管產品今年預計實現銷售額,此外,公司碳化硅的MOSFET產品研發也取得了一定進展。在氮化鎵領域,華潤微正在從襯底材料,器件設計、制造工藝,封裝工藝全方位開展硅基氮化鎵的研發工作。
從產能上看,根據華潤微在今年5月披露的報告中顯示,目前華潤微6英寸晶圓產能可達247萬片/年,8英寸晶圓133萬片/年。今年通過技改,8英寸晶圓產能將略有提升,如MEMS產能,但總體產能變化不會很明顯。根據華潤微在7月發布的公告顯示,其重慶的8英寸生產線基本全部用于自有產品,無錫的8英寸生產線是代工和自有產品共用。此外,華潤微還曾在2018年與重慶地方政府簽訂了協議,按照協議計劃公司將在重慶公司現有廠房內建一條12英寸生產線,據此前披露的消息顯示,該產線將采用90nm工藝,主要用于生產新一代功率半導體產品。據悉,該項目正按華潤微原定計劃推進中,正在履行相關審批程序,并計劃于2020年啟動該項目。
華潤微功率半導體發展機會
華潤微的發展離不開市場為之帶來機遇。從國內功率半導體市場情況上看,根據IHS數據顯示,2019 年中國的功率半導體市場占全球功率半導體市場35.9%的份額,達到144.8億美元,同比2018年增長4.3%,2021年市場規模有望達到159億美元。
但這144.8億美元的大部分市場卻都掌握在國外廠商的手中。根據功率半導體器件的分類中看,BJT器件國產化程度最高,但依然不足50%,功率IC器件次之,占比為47%,IGBT單管國產化程度占比為43%,其余器件國產化程度都低于40%,國產化程度有待提高。值得慶幸的是,這些可替代的功率半導體華潤微均有所涉及。
時移世易,最近兩年國際貿易環境的多變,再次推動了國產化風潮的進行,同樣也推動了國內功率半導體企業的發展。華潤微認為,作為本土半導體產業中的一份子,公司相信在國產替代的推動下,其產品將會迎來新的機遇。伴隨著國內整機廠商和芯片廠商交流越來越緊密,華潤微相信在整機廠商的帶動下,國內芯片公司的技術水平可以得到進一步提升。
此外,新興科技產業的發展與第三代半導體材料也是功率半導體發展的推動力。華潤微曾在其財報中指出,隨著物聯網、5G通信、人工智能等新技術的不斷成熟,消費電子、工業控制、汽車電子等半導體主要下游制造行業的產業升級進程加快。下游市場的革新升級強勁帶動了半導體企業的規模增長。華潤微認為,SiC可以制造高耐壓、大功率電力電子器件如MOSFET、IGBT、SBD等,用于智能電網、新能源汽車等行業。GaN具有高臨界磁場、高電子飽和速度與極高的電子遷移率的特點,是超高頻器件的極佳選擇,適用于5G通信、微波射頻等領域的應用。公司表示,未來,隨著第三代半導體材料的成本因生產技術的不斷提升而下降,其應用市場也將迎來爆發式增長,給半導體行業帶來新的發展機遇。
我們看到,在新時代的浪潮下,尤其是在今年新基建的推動下,市場對功率半導體器件的需求得到了進一步增加。ICInsights曾在其報告中指出,在各類功率半導體器件中,未來最看好的產品是MOSFET與IGBT模組。這兩種被看好的功率半導體器件是支持新基建的重要角色,同樣也是華潤微的強項所在。這種市場環境為華潤微的成長帶來了機會。
華潤微的功率半導體布局
在自身實力和市場推動的雙重因素下,華潤微也于今年2月成功登錄了科創板。根據華潤微的發布招股書消息顯示,公司計劃募集資金30億元,其中50%用于8英寸高端傳感器和功率半導體建設項目,20%用于前瞻性技術和產品升級研發項目,10%用于產業并購及整合項目,20%用于補充營運資金。隨后,華潤微在正式登錄科創板的時候,由于市場投資者對其發展的看好,引起了搶購的熱潮,由此也啟動了超額配售選擇權機制(即“綠鞋機制”),這也使得華潤微成為了科創板“綠鞋第一股”,最終,華潤微超募加綠鞋機制的行使致使募集資金增加了約12億元,增加的資金將用于對外投資并購。
但并購并不是華潤微提高自身水平的主要手段,公司曾在其2019年的財報中表示,華潤微不盲目追求同等技術水平下的產能擴張,公司未來更加關注技術能力提升方面的資本性開支,加大核心技術的投入——華潤微將繼續在功率半導體和MEMS兩大技術領域不斷強化研發投入,培育優勢產品和技術,一方面積極推進前瞻性研發項目的實施,以拓展新的市場增長空間,另一方面深耕現有產品和市場,通過技術研發手段,不斷完善產品和技術型譜,提高產品和技術的市場覆蓋面,滿足市場對產品多樣化的需求,同時推進產品和技術的更新換代,鞏固和提升產品、技術的競爭優勢。
具體來看,華潤微針對功率半導體、傳感器、封裝等方面均做出了布局。根據華潤微在日前公布的報告中顯示,在功率器件方面,公司將著重發展MOSFET、IGBT、第三代化合物半導體和功率模塊。
華潤微對功率器件的詳細布局在其此前發布的年報中也有體現,據其年報顯示,在第三代功率器件設計及工藝技術研究方面,華潤微將在推動現有碳化硅JBS器件產品市場拓展基礎上,研發新一代的JBS產品系列,完善產品型譜,同時加快600-1200V碳化硅MOSFET產品的設計和制造能力,以及氮化鎵MOCVD外延技術能力的建設,持續開展硅基氮化鎵功率器件的研發工作。
在功率器件及其模組核心技術研發方面,華潤微將繼續聚集于IGBT芯片技術能力提升,完成8英寸工藝平臺建設以及新一代IGBT芯片的研發工作。
在高端功率IC研發方面,公司將積極推進單片智能功率集成電路和基于GaN的PD電源控制芯片開發等項目的研發工作;同時加快研發0.11um BCD技術工藝平臺和600V BCI技術工藝平臺,一方面為上述產品的研發提供基礎,另一方面滿足外部客戶加工的需要。
在傳感器產品開發方面,華潤微將努力完成8英寸高性能麥克風工藝平臺的研發工作。在現有產品和技術的升級換代方面,將繼續根據客戶市場的需要,優化完善溝槽柵MOSFET產品系列、多層外延超結MOS器件產品系列、IPM模塊產品系列、高速光耦產品系列,以及BCD工藝技術平臺,在增加新的產品規格的同時持續提升產品和技術的性能指標,保持國內領先優勢,追趕國際先進水平。
此外,其年報中還顯示,面板級封裝技術是華潤微重點發展的先進封裝技術,2020年將進一步優化工藝技術,與客戶緊密合作,擴展產品的認定品種與數量,推動該技術進入小批量生產階段。
結語
華潤微是中國本土的功率半導體龍頭企業,在一定程度上,他也被視為是我國本土功率半導體技術水平的代表。經過數十年的發展,華潤微已經在功率半導體的某些細分領域中占有一席地位,并能夠與國際廠商相互較量。同時,我們也看到,華潤微產品線也正在不斷得以豐富——除了IGBT有所突破以外,其碳化硅功率半導體產品也所有收獲,并針對氮化鎵領域進行了布局。未來,通過科創板這個窗口,華潤微或許能夠為國內功率半導體的發展帶來更大的驚喜。