隨著外部環(huán)境的不斷變化，功率半導(dǎo)體國產(chǎn)替代再受熱議。
過去，由于功率半導(dǎo)體在中國起步較晚，在核心技術(shù)上較國外有較大差距，在關(guān)鍵技術(shù)上國外設(shè)置壁壘，在關(guān)鍵制造設(shè)備及原材料上，同樣依賴進(jìn)口。也因此，多年來，國產(chǎn)功率半導(dǎo)體器件幾乎處于全產(chǎn)業(yè)鏈落后的被動局面，導(dǎo)致市場供需嚴(yán)重不匹配。
在過去的多年發(fā)展中，突破技術(shù)難關(guān)，提升產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)進(jìn)口替代，一直是國產(chǎn)功率半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展方向。
早在1956年，在我國“十二年”科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃中，半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)即被列為當(dāng)時國家新技術(shù)四大緊急措施之一，此后的半個世紀(jì)中，在西方國家嚴(yán)格的技術(shù)封鎖情況下，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在諸多方面與國外仍有較大差距。
在一大批舍身忘我的半導(dǎo)體人和有擔(dān)當(dāng)有責(zé)任的民族企業(yè)的努力下，從無到有，建立了相對完整的半導(dǎo)體工業(yè)體系，也是在他們不折不撓地奮斗下，國產(chǎn)功率半導(dǎo)體與國際一流技術(shù)水平差距在縮小，已經(jīng)逐漸打破國外大廠的壟斷。
成立于1965年的吉林華微電子股份有限公司（以下簡稱“華微電子”）正是這樣一家民族企業(yè)，經(jīng)過半個多世紀(jì)的耕耘和積累，華微電子培育了一批掌握功率半導(dǎo)體核心技術(shù)的專業(yè)技術(shù)人才，具備了從二三級管、可控硅、MOSFET到IGBT和IPM模塊的全系列功率器件產(chǎn)品，在大功率產(chǎn)品上完全可以替代進(jìn)口品牌，部分產(chǎn)品性能已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。為打破國際品牌在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的壟斷做出了貢獻(xiàn)。
賽道上的隱憂
功率半導(dǎo)體器件在電力電子行業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用，是電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)元器件之一，并且隨著技術(shù)快速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域從傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域正快速擴(kuò)展至新能源、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、自動機器人、軌道交通等新興市場?！翱梢哉f有用電的地方就離不開功率半導(dǎo)體。”
但由于功率半導(dǎo)體在國內(nèi)起步較晚，在核心技術(shù)上較國外有較大差距，在關(guān)鍵技術(shù)上國外設(shè)置壁壘，在關(guān)鍵制造設(shè)備及原材料上，同樣依賴進(jìn)口。華微電子認(rèn)為，這些因素是導(dǎo)致國內(nèi)半導(dǎo)體發(fā)展落后的原因。因此，在過去的發(fā)展中，國產(chǎn)功率半導(dǎo)體器件幾乎處于全產(chǎn)業(yè)鏈落后的被動局面，導(dǎo)致市場供需嚴(yán)重不匹配。
從供給端來看，全球功率半導(dǎo)體的主要產(chǎn)地集中在歐美日，廠家擁有先進(jìn)的技術(shù)和良好的生產(chǎn)條件，是中大功率IGBT和中高壓MOSFET的主要制造商，占據(jù)全球功率半導(dǎo)體70%的市場份額。而中國廠商以二極管、中低壓MOS-FET、中小功率IGBT、晶閘管等中低端功率半導(dǎo)體產(chǎn)品為主，占據(jù)全球10%的市場份額。
從需求端來看，中國是全球最大的功率半導(dǎo)體消費國。中國功率半導(dǎo)體市場空間占全球比例為49%，居第一位。歐洲居第二位，占比18%，美國占比8%，日本占比6%，其他地區(qū)占比19%。
事實上，受資金及技術(shù)水平等方面的限制，絕大多數(shù)廠商只在二極管、三極管、晶閘管、平面MOS-FET器件等相對低端器件的生產(chǎn)工藝方面較為成熟。對于IGBT等高端功率半導(dǎo)體器件，國內(nèi)只有極少數(shù)廠商擁有生產(chǎn)和封裝能力，國內(nèi)銷售的高端功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)品仍然被美國、歐洲、日本等廠商所主導(dǎo)，在高端功率半導(dǎo)體領(lǐng)域尚未形成規(guī)模效應(yīng)與集群效應(yīng)，國際廠商仍占據(jù)我國高附加值功率半導(dǎo)體市場的絕對優(yōu)勢地位。
通往崛起之路
國產(chǎn)功率半導(dǎo)體第一次受國家層面的重視在1956年，這一年，黨的八大提出了以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為主的發(fā)展路線，提出“向科學(xué)進(jìn)軍”的號召，并結(jié)合當(dāng)時世界科技發(fā)展的趨勢，制定了為期12年的《1956—1967年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃》，在該規(guī)劃中，根據(jù)國外發(fā)展電子器件的進(jìn)程，提出了中國也要研究半導(dǎo)體科學(xué)，并把半導(dǎo)體技術(shù)列為國家四大緊急措施之一。
在“向科學(xué)進(jìn)軍”的號召下，中國的知識分子、技術(shù)人員在外界封鎖的環(huán)境下，在海外回國的一批半導(dǎo)體學(xué)者帶領(lǐng)下，憑借知識和實驗室發(fā)展到實驗性工廠和生產(chǎn)性工廠，開始建立起自己的半導(dǎo)體行業(yè)。
在這樣的背景下，1965年9月，華微電子的前身吉林市半導(dǎo)體廠應(yīng)運而生，1965年12月24日，經(jīng)過八天九夜連續(xù)奮戰(zhàn)，28位創(chuàng)業(yè)者在職工浴池里鋪成的生產(chǎn)線上，試制成功第一批硅整流二極管，填補了吉林省晶體管生產(chǎn)的空白。被稱作“澡堂子里鬧革命，雞窩里飛出金鳳凰”。
在“六五”“七五”“八五”期間，華微電子先后實施了三期技術(shù)改造，從美國、日本、瑞士等七國先后引進(jìn)了具20世紀(jì)90年代初國際先進(jìn)水平的關(guān)鍵工藝裝備，是當(dāng)時國際上制造高反壓大功率晶體管芯片普遍采用的工藝設(shè)備。
現(xiàn)如今，華微電子產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋功率半導(dǎo)體全部產(chǎn)品類別，已經(jīng)形成IGBT、MOSFET、SBD、FRD、SCR、BJT、IPM、LED IC等八大系列產(chǎn)品。其中IGBT產(chǎn)品采用Trench-FS國際主流結(jié)構(gòu)，覆蓋360V～1350V，最高電流達(dá)到800A，應(yīng)用在新能源逆變控制、變頻家電、IH等領(lǐng)域；MOSFET具備高壓平面、超結(jié)MOS、CCT等工藝平臺；SBD有多種勢壘結(jié)構(gòu)，具備平面、Trench產(chǎn)品技術(shù)平臺；SCR電壓為400V～1600V，涵蓋一、三、四象限可控硅，具備單臺面、雙臺面和平面產(chǎn)品技術(shù)平臺；其他產(chǎn)品也各具特點，皆為行業(yè)內(nèi)的高品質(zhì)產(chǎn)品。
東北“碩果”
記者了解到，早在20世紀(jì)60年代初，國家就在東北三省布局建設(shè)了以遼晶、哈晶為代表的十多家半導(dǎo)體廠，但時至今日，只有華微電子生存下來，并逐步發(fā)展壯大，成為我國東北地區(qū)碩果僅存的整建制半導(dǎo)體企業(yè)。
華微電子認(rèn)為，產(chǎn)品創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步是發(fā)展的動力。華微電子一直重視研發(fā)和技術(shù)人才的培養(yǎng)，是國家級企業(yè)技術(shù)中心，國家創(chuàng)新型企業(yè)、國家博士后科研工作站，公司每年對試驗室進(jìn)行可持續(xù)性投入，以提升自主創(chuàng)新能力建設(shè)。
2013年以來，華微電子的研發(fā)支出不斷上升，研發(fā)支出總額占營業(yè)收入的6%左右，研發(fā)人員在600人以上，多的時候達(dá)到了754人，研發(fā)人員數(shù)量占比始終保持在30%以上。
據(jù)相關(guān)人士介紹，華微電子技術(shù)中心建有專門的實驗室，EDA器件工藝仿真實驗室，應(yīng)用實驗室、失效分析實驗室、可靠性實驗室、大功率實驗室、計量實驗室。其中，失效分析實驗室和計量實驗室獲得CNAS認(rèn)證。
近年來，華微電子通過積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，廣泛開展產(chǎn)學(xué)研等技術(shù)交流與合作，建立了技術(shù)研發(fā)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合的管理機制，注重先進(jìn)技術(shù)的運用、消化和吸收，并逐步在FRD、IGBT、SBD VDMOS等產(chǎn)品開發(fā)中推廣運用，公司的技術(shù)實力也得到了顯著提高，其中1350VTrench IGBT項目，成功攻克深槽刻蝕與填充、高均勻性多晶回刻與刻蝕工藝、Ti/Tin淀積與RTP退火工藝等難題，Trench IGBT工藝平臺的開發(fā)成功，使得華微電子在功率器件研制開發(fā)方面更為全面，將進(jìn)一步促進(jìn)國內(nèi)新型電力電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高節(jié)能減排關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化水平及權(quán)重。
此外，在新能源汽車雙面散熱模塊，華微電子實現(xiàn)功率模塊雙面散熱超薄結(jié)構(gòu)，縮小模塊體積，提高模塊功率密度和效率，降低功率損耗，適應(yīng)未來電控系統(tǒng)輕量化要求，產(chǎn)品技術(shù)將達(dá)到同等國際標(biāo)桿水平。同時，公司開發(fā)高壓3300V～4500V的IGBT和FRD產(chǎn)品，實現(xiàn)超高壓大功率器件的國產(chǎn)化。
2006年7月，華微電子被全國博士后管委會辦公室確認(rèn)為新設(shè)站。創(chuàng)建中國博士后科研工作站后，華微電子引進(jìn)博士后專家，研發(fā)多種襯底結(jié)構(gòu)肖特基產(chǎn)品，在光伏、電源等領(lǐng)域推廣；創(chuàng)建仿真試驗室，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計仿真、工藝仿真，提高研發(fā)效率。
“公司目前共有專利百余項，廣泛應(yīng)用于各系列產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)及生產(chǎn)中，產(chǎn)品的部分性能已經(jīng)優(yōu)于國外公司的同類產(chǎn)品，達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平?！比A微電子相關(guān)人士表示。
《中國經(jīng)營報》記者王登海北京報道
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