Quais são os pontos fortes dos IGBTs da China Resources Micro, New Clean Energy, Yangjie e Jiejie?
 
Situação da indústria de semicondutores de potência: Prevê-se que o mercado nacional de semicondutores de potência atingirá 50 bilhões de dólares em 2025, e a taxa atual de nacionalização da produção é muito baixa. As três principais áreas de atuação para o setor de semicondutores de potência no futuro são: automóveis, energia fotovoltaica e controle industrial. Há também aplicações em eletricidade branca, redes de alta tensão e transporte ferroviário.  
(1) Mercado de controle industrial: Antes de 2018, os semicondutores de potência domésticos concentravam-se principalmente no setor de controle industrial, com um volume de negócios nacional de 10 bilhões de yuans; (2) Mercado de veículos elétricos: Prevê-se que o mercado doméstico de veículos elétricos atinja mais de 10 a 15 bilhões de yuans em 2025; as vendas de veículos elétricos não aumentaram muito de 2019 para 2020, mas começaram a crescer novamente em outubro de 2020. O valor de um semicondutor de potência para um veículo é de 3,000 yuans. Prevê-se que haverá 2 milhões de unidades domésticas em 2021 (espaço de mercado de 6 bilhões de yuans), e a meta doméstica atingirá 5 milhões de unidades (espaço de mercado de 15 bilhões de yuans) em 2025; (3) Mercado de inversores fotovoltaicos: aumentou de 130 GW para 180 GW no ano passado. Os inversores fotovoltaicos também estão se desenvolvendo rapidamente. 1 GW tem um valor de mercado aplicado de semicondutores de potência de 40 milhões de yuans. Portanto, o setor fotovoltaico, com 180 GW em 2020, também possui um valor de mercado na indústria de semicondutores de potência superior a 7 bilhões de yuans. Os fabricantes nacionais de inversores fotovoltaicos detêm 60% da participação no mercado global (Goodwe, Sungrow, Ginlang, Huawei, etc.).  
  P: Situação do boom dos semicondutores de potência R: O aumento de preço dos semicondutores de potência IGBT este ano decorre de: (1) o rápido crescimento da demanda por IGBTs nos mercados de veículos de nova energia e fotovoltaicos; (2) afetados pela pandemia, a maioria dos IGBTs depende atualmente de importações, e muitas instalações de embalagem e teste estão localizadas no Sudeste Asiático (Malásia, etc.). Atualmente, essas instalações estão paralisadas, agravando a escassez; (3) o prazo de entrega atual para os IGBTs de controle industrial da Infineon é de seis meses, e para os IGBTs automotivos é de um ano. Após 2022-2023, quando a pandemia diminuir e as fábricas retomarem as atividades, o cronograma de entrega da Infineon poderá ser flexibilizado; no entanto, para os módulos IGBT, os mercados automotivo e fotovoltaico estão crescendo rapidamente, e a escassez poderá persistir. Não será possível aliviar a situação até que as linhas de produção de monitores de 12 polegadas da Infineon e de várias fabricantes nacionais (Silan Micro, Huahong, Jita, China Resources Micro, etc.) entrem em operação.  
P: Quais são as vantagens e desvantagens do mercado de IGBTs para veículos de nova energia e das principais empresas nacionais? R: A BYD foi a primeira a iniciar a fabricação na China; (1) Em 2008, adquiriu a fábrica de wafers IDM da Ningbo Zhongwei e começou a fabricá-los internamente. De 2010 a 2011, organizou uma equipe para começar a desenvolver IGBTs para veículos; em 2012, importou seus próprios IGBTs para seus carros e, em 2015, o volume de produção de IGBTs desenvolvidos internamente começou a aumentar. (2) Antes de 2015, a BYD comprava 80% de seus chips da Infineon e os embalava para uso em seus próprios carros, como Tang, Song, etc.; (3) Depois de 2015, surgiram os chips IGBT de 2.5ª geração produzidos internamente, sendo 80% dos chips utilizados internamente e 20% adquiridos de terceiros; (4) Após o lançamento dos chips IGBT de 4.0 geração em 2017-2018, a empresa basicamente utilizou seus próprios chips. Atualmente, possui a maior capacidade instalada de IGBTs, com um total de 1 milhão de unidades utilizando seus próprios chips. Em 2017, começou a promover seus próprios chips e módulos. No entanto, o IGBT 4.0 da BYD só consegue competir com os IGBTs da Infineon. O modelo 2.5 possui uma estrutura planar + FS, que é inferior aos chips do tipo trench de empresas nacionais (está uma geração atrás da 4ª geração da Star, Acer e Silan Micro; resultando em uma diferença de queda de tensão de saturação de 2V, enquanto o tipo trench é fino e apresenta uma diferença de queda de tensão de 1.4V, portanto, a perda da estrutura planar é grande, afetando, em última análise, a eficiência da potência de saída). Consequentemente, o único cliente externo que utiliza o IGBT da BYD para produção em massa atualmente é a Lanhai Huateng de Shenzhen, fabricante de veículos comerciais de logística; outros fabricantes de automóveis de passageiros não o utilizam. Uma delas é que o desempenho é relativamente inferior, e a outra é que os módulos desenvolvidos pela própria BYD possuem embalagens personalizadas, diferentes das embalagens padronizadas atuais dos módulos A71, A72 e outros; (5) O IGBT mais recente da BYD, no final de 2020, após o lançamento da versão 5.0, poderá ser comparado aos chips do tipo trench de seus concorrentes nacionais (comparáveis ​​ao IGBT de 4.0 geração da Infineon, bem como aos produtos do tipo trench da Star e da Silan Micro). Isso depende do progresso da empresa na promoção de novos produtos este ano.  
A Star Semiconductor: (1) Iniciou a fabricação de IGBTs em 2008. Inicialmente, comprava os chips e produzia suas próprias embalagens; (2) A Infineon adquiriu a IR (International Rectifier) ​​em 2015 e desfez a equipe original de desenvolvimento de chips da IR. A Star assumiu essa equipe e desenvolveu iterativamente seus chips com base na 7ª geração de chips da IR (em comparação com a 4ª geração da Infineon); (3) Em 2016, começamos a promover os chips que desenvolvemos internamente, com clientes como Inovance e INVT. Esses chips foram desenvolvidos com base em tecnologias de terceiros e com algumas otimizações, o que os tornou um sucesso e os levou a serem rapidamente adotados por OEMs nacionais; (4) Começaram a ser utilizados em sistemas de controle eletrônico e em fabricantes de veículos em 2017; (5) Os chips desenvolvidos internamente pela Star representam atualmente 70% da produção da fábrica, mas em termos de especificações para veículos, existem diversas aplicações, como na classe A00, ônibus e veículos de logística. No entanto, seu módulo automotivo de 750V para carros Classe A ainda não atende às regulamentações veiculares, com uma vida útil de apenas 4 a 5 anos (o exigido é superior a 10 anos), e a taxa de falhas não atende ao padrão (taxa de falhas anual de 50 ppm). As montadoras de carros Classe A preferem a IDM para a introdução de módulos IGBT montados em veículos, pois os requisitos de vida útil, confiabilidade e taxa de falhas do chip são elevados. A IDM controla o processo e os parâmetros na fábrica. O chip da Star é Fabless, e não há como comprovar que seu material é de grau automotivo; (embora o módulo final enviado da fábrica seja de grau automotivo, a qualidade do material do chip não pode ser garantida). Limitações da Fabless na fabricação de produtos de grau automotivo: A Star faz um pedido à Huahong. Após a produção dos wafers, os chips passam por várias rodadas de triagem, testes e controle de qualidade, e então são embalados. Após a embalagem, eles passam por testes de burn-in, testes de carga dinâmica, etc., e finalmente são enviados aos clientes que utilizam máquinas completas. No entanto, o modelo IDM permite um alto nível de controle de qualidade na fábrica. Ao padronizar os parâmetros, o chip atinge o padrão automotivo e não precisa passar por várias etapas de triagem após o lançamento.
Terceiro CRRC Electric: (1) Adquiriu a Danix no Reino Unido em 2012 e iniciou o desenvolvimento de IGBTs. (2) Uma fábrica foi estabelecida em 2015 e inicialmente desenvolveu módulos IGBT de alta tensão de 6500V/7500V para transporte ferroviário. Em 2017, devido ao processo de verificação, a capacidade de produção ficou relativamente ociosa, então começamos a produzir módulos IGBT de grau automotivo de 650V/750V/1200V; (3) Em 2018, os fabricantes nacionais começaram a ter a oportunidade de importar ônibus, veículos de logística e módulos de nível A00 (naquela época, a China importava principalmente da CRRC, BYD e Star, sendo a cotação da CRRC a mais baixa entre elas; porém, isso era limitado pelo fato de a CRRC não ter originalmente fabricado produtos de controle industrial, portanto, não compreender profundamente a aplicação de amplificadores de IGBTs padrão automotivo e amplificadores de aceleração; por exemplo: o IGBT deve ser usado em paralelo com o FRD. A Star e a BYD usam uma proporção de 1:1 entre o chip IGBT e a área do chip FRD. A CRRC não tinha muito conhecimento sobre isso na época, mas usava uma proporção de 1:0.5. Sob condições especiais de trabalho, a corrente do diodo seria muito alta e uma falha causaria uma colisão. Portanto, a promoção da primeira versão do módulo da CRRC não foi muito tranquila naquela época. De 2019 a 2021, a CRRC realizou revisões do chip e trabalhou em estreita colaboração com clientes de primeiro nível. Atualmente, a Inovance, A Xpeng e a Ideal realizaram verificações de qualidade na CRRC durante dois anos. Este ano, os IGBTs da empresa terão a oportunidade de serem utilizados em carros de passeio. Acreditamos que a CRRC aumentará seu volume de produção. A qualidade atual dos produtos atende aos requisitos das normas automotivas, sendo superior à da Bistar e da BYD. A fábrica de semicondutores e a planta de embalagem da CRRC também atingiram o nível de especificação automotiva. Após o início da produção de veículos da CRRC este ano, o sucesso dependerá da sua taxa de falhas. Se os dados deste ano forem satisfatórios, a CRRC terá a oportunidade de conquistar uma fatia maior do mercado.  
Quarta Silan Micro: (1) Atuava principalmente em eletrodomésticos antes de 2018; (2) Estabeleceu a produção de IGBTs industriais e automotivos após 2018. Entre as quatro empresas, a Silan Micro foi a última a iniciar a fabricação; (3) Até o momento, alguns protótipos de IGBTs automotivos da Silan Micro foram lançados e alguns clientes de nível A00 já começaram a utilizá-los. A Leapmotor e a Lingden adotaram módulos da Silan Micro. O caminho que a Silanwei pretende seguir é o da CRRC e da Star. Primeiro, entrar nos segmentos de logística, ônibus e nível A00. Embora a Silan Micro tenha começado lentamente, sua vantagem reside em sua IDM (Integrated Design Manufacturing). A iteração de suas próprias linhas de produção de 6, 8 e 12 polegadas é muito fácil (leva apenas 3 meses para iterar uma versão do produto, em comparação com 6 meses para empresas fabless). No setor industrial, a Silan Future é a maior concorrente da Star. O aspecto automotivo depende principalmente de sua transição de carros de classe A00 para carros de classe A.  
P: Quais são as diferenças nos parâmetros dos chips de nível automotivo entre vários fabricantes nacionais? R: A queda de tensão de saturação planar de 4.0 V do IGBT da BYD é superior a 2 V, mas o processo de fabricação tipo trincheira da Star, Silan Micro e CRRC pode atingir 1.4 V a 1.6 V, e a perda planar é grande, o que acaba afetando a diferença na potência de saída. Se tomarmos como exemplo o módulo de 750 V para carros de classe A, a Silan Micro é atualmente a melhor do país e pode competir com a potência de saída de 160 kW a 180 kW da Infineon. Depois, temos a CRRC, que também pode atingir 160 kW, mas não 180 kW. Os produtos da Star Semiconductor surgiram relativamente cedo e atingiram potência de 140 kW a 150 kW. A BYD usa tecnologia planar para atingir a inteligência máxima de 140 kW, então isso acabará se refletindo na potência de saída. O motivo pelo qual a tecnologia de chips da BYD está atrasada: a fábrica que a BYD adquiriu, a Ningbo Zhongwei, é uma fábrica de segunda mão da TSMC. Essa linha de produção só consegue fabricar chips planares de 6 polegadas e não chips com tecnologia trench. Portanto, a nova geração de chips da BYD com tecnologia trench de 5.0 polegadas é fabricada na Huahong (incluindo os chips de 6.0 polegadas que provavelmente também utilizam drivers para os chips de 7ª geração da Infineon).  
P: Quais são as diferenças nos processos de embalagem de vários fabricantes nacionais? R: Existem quatro gerações de produtos com embalagens de nível automotivo: (1) A primeira geração é de resfriamento a água indireto unilateral: o módulo utiliza uma placa de base de cobre, e uma camada de pasta térmica de silicone é aplicada sob o módulo e na placa de base do radiador. A água flui por baixo do radiador, portanto o módulo não entra em contato direto com a água. Este tipo de módulo é usado principalmente em soluções econômicas, como o A00, veículos de logística, etc. Este módulo de embalagem pode ser produzido em massa por fabricantes nacionais como BYD, Star, Acer, etc., e não há dificuldade técnica em convertê-lo de embalagens de nível industrial. (2) A segunda geração é de resfriamento a água direto unilateral: haverá dentes de dissipação de calor (estrutura Pin Fin) na placa inferior, uma abertura será feita no radiador, o módulo será inserido, a água fluirá diretamente por baixo e entrará em contato direto com a água, e o entorno será selado. A eficiência de dissipação de calor e a densidade de potência serão aumentadas em mais de 30% em comparação com a geração anterior; este tipo de módulo é usado principalmente em carros das classes A00 e A, e esta solução é usada principalmente em carros de passeio. Todos na China podem produzi-los em massa. A diferença sutil é que a Star e a CRRC usam placas de base de cobre, e a BYD usa placas de base de alumínio-silício-titânio. A placa de base da BYD é mais confiável, mas a dissipação de calor não é tão boa quanto a do cobre. Ele prioriza a confiabilidade e sacrifica um pouco do desempenho. (3) A terceira geração é de dissipação de calor dupla: o módulo muda do processo de preenchimento com cola para o processo de selagem plástica, e ambos os lados são resfriados a água indiretamente. A dissipação de calor é como uma gaveta na qual o módulo é inserido; este tipo de módulo foi feito pela primeira vez pela japonesa Denso (para o Toyota Prius). Os carros nacionais fabricados pela Huawei Thalys também usam esta solução de resfriamento a água dupla. No exterior, a ON Semiconductor, a Infineon e a Electric Pile usam esta solução. Na China, a BYD (iniciada em 2016) e a Star estão implementando essa tecnologia, mas os requisitos do processo são relativamente altos (o processo de encapsulamento do módulo do radiador é relativamente complexo e o chip requer requisitos especiais. É necessário que ambos os lados do chip possam ser soldados, portanto, a superfície superior do chip também precisa de galvanoplastia). As fabricantes chinesas BYD e Star ainda estão longe da produção em massa (cerca de um ano); (4) A quarta geração é o resfriamento a água direto de dupla face: fundos de cobre em ambos os lados, além de dissipação de calor dupla com pinos longos. Atualmente, apenas a Hitachi do Japão consegue produzi-la em massa e a fornece para modelos de alta gama, como o Audi e-tron e o Lexus. Não há produção em massa na China e a tecnologia ainda está em fase de desenvolvimento.  
P: As empresas nacionais ainda compram chips da Infineon? Qual é o abismo geracional entre essas quatro empresas nacionais e a Infineon? A: Atualmente, a Star, a Acer e a BYD ainda usam chips da Infineon em alguns de seus produtos. Os chips externos da Star são destinados principalmente a produtos IGBT de nível industrial. Por exemplo, nas indústrias de elevadores, guindastes e metalurgia industrial, os clientes especificam que os módulos podem ser fabricados na China, mas os chips internos devem ser importados (por exemplo, a ThyssenKrupp, cliente da Inovance e fabricante alemã de elevadores); há também algumas fundições industriais especiais, cuja frequência de produção desses chips é muito alta e não pode ser realizada internamente, portanto, os chips precisam ser comprados de fora; se os chips da Infineon forem usados ​​em componentes externos automotivos e embalados internamente, o preço não pode competir com o da Infineon; (os chips de sétima geração da Infineon não são vendidos para fabricantes de dispositivos nacionais, apenas os de quarta geração); No mercado interno, fabricantes como Star, Silan Micro, CRRC, etc., independentemente da geração que promovam, utilizam como referência a quarta geração da Infineon (estrutura trench + FS), a sétima geração (versão de alta potência da quarta geração) e a sexta geração (versão de alta frequência da quarta geração). A quinta e a sexta gerações são atualizações incrementais da quarta geração, sem grandes saltos de qualidade. Comparada à quarta geração, a sétima geração apresenta diâmetro de fio reduzido (de 5 mícrons para 3 mícrons, reduzindo a área em 20%), chip mais fino (de 120 mícrons para 80 mícrons, melhorando a queda de tensão de condução) e melhor desempenho (a queda de tensão de condução em produtos de 1200V caiu de 1.7V para 1.4V). Além disso, o IGBT de sétima geração da Infineon é fabricado em 12 polegadas, com uma área menor e um custo que pode ser metade do da quarta geração. No entanto, de acordo com a estratégia de vendas domésticas da Infineon, o preço da sétima geração é semelhante ao da quarta geração, e a redução anual de preço para grandes clientes é mantida em 5% (mas o desempenho da sétima geração tem vantagem sobre a quarta geração); as fabricantes nacionais Silan Micro, CRRC e Star podem produzir em massa a quarta geração da Infineon, com benchmarks de 4.0 GHz contra a 2.5ª geração da Infineon e benchmarks de 5.0 GHz contra a quarta geração da Infineon; no final de 2018, após o lançamento da sétima geração pela Infineon, devido ao seu bom desempenho, as fabricantes nacionais Silan Micro, Star e Acer estavam desenvolvendo produtos de sétima geração. Atualmente, a Silan Micro e a Star possuem amostras de sétima geração, mas ainda estão longe da produção em massa. O principal componente do IGBT de sétima geração é o implantador iônico, etc. Este equipamento está sujeito a restrições de importação. Atualmente, as empresas nacionais Huahong, Silan Micro e Jita Semiconductor já o possuem. Além da sétima geração da Infineon, a Silan Micro também segue outro caminho. Siga o exemplo da Fuji do Japão, que usa RC IGBT (integrando IGBT e diodo em um único CI para uso em carros), que ainda não foi produzido em massa.
P: Qual é a relação e o progresso entre a Star IGBT e a Huahong? R: A Star e a Huahong sempre tiveram uma relação de desavenças e cooperação. Quando a Infineon ficou sem estoque em 2018, foi uma excelente oportunidade para a Star substituir os IGBTs por opções nacionais. A Star adotou uma estratégia de priorizar os grandes clientes em detrimento dos pequenos, e iniciou a produção em Huichuan (para garantir a rápida chegada dos materiais). No ano passado, o preço dos IGBTs da Infineon era de 200 milhões de yuans, e este ano pode chegar a 300 milhões; o aumento de preço devido à escassez é muito significativo. A localização da produção é uma boa oportunidade, mas a Huahong prejudicou a Star na época. Aumentou o preço três vezes naquele ano, de 2800 para 3500 yuans por wafer. Portanto, em 2019, a Star buscou fundições no país e no exterior, incluindo a SMIC Shaoxing, fábricas no Japão, etc. Assim, a Star e a Huahong têm uma relação de amor e ódio. Os produtos IDM planejados pela Star são chips IGBT de alta tensão de 1700V e chips de SiC. Este é um produto novo que ainda não foi produzido em massa pela Huahong, e o volume de negócios da Huahong não será afetado (o modelo de 12 polegadas se refere aos IGBTs da Star abaixo de 1200V). No entanto, considerando o modelo geral de semicondutores de potência, todos desejam migrar para o modelo IDM. O primeiro motivo é o controle de custos, o aumento das margens de lucro bruto e a expansão da participação de mercado. O segundo é a capacidade de processamento dos produtos. A promoção de carros de classe A pela Star não é favorável, principalmente porque é limitada pelo modelo fabless e busca qualidade e confiabilidade. No futuro, a empresa ainda adotará o modelo IDM.  
P: Há alguma diferença nas aplicações subsequentes dos IGBTs de 12 polegadas da Silan Micro e da Star Semiconductor? R: Atualmente, os produtos de 12 polegadas fabricados no mercado interno visam principalmente a redução de custos, mas, na prática, os produtos são os mesmos. O processo de fabricação de wafers de 12 polegadas é mais difícil de controlar. O wafer tende a se deformar mais e a rachar com maior facilidade. Especialmente a implantação iônica após o afinamento torna o processo ainda mais difícil de controlar. A Silan Micro e a Star fabricam IGBTs de 12 polegadas, principalmente para competir com os produtos de quarta geração da Infineon, com uma espessura de 120 mícrons. Para competir com a sétima geração da Infineon, a espessura precisa ser reduzida para 80 mícrons, o que aumenta a propensão a deformações e rachaduras. Os IGBTs de 12 polegadas da Silan Micro e da Star são utilizados principalmente em aplicações industriais. Os produtos IGBT de 12 polegadas da Infineon foram lançados em 2016 e 2017. Inicialmente, entraram na linha de produção industrial e, posteriormente, foram gradualmente adaptados para atender às regulamentações automotivas. Devido às constantes mudanças nas regulamentações, todos os componentes da linha de produção precisam ser recertificados para esse fim.  
P: Qual é o valor do IGBT em veículos elétricos? R: O controle eletrônico é a parte mais valiosa do IGBT em veículos elétricos; (1) Veículos de logística: utilizando a tecnologia de encapsulamento de primeira geração, geralmente usam módulos de 1200V 450A, que são módulos de meia ponte. O preço de um único módulo é de 300 yuans (a cotação da CRRC é de 280). O sistema de controle eletrônico de um veículo requer três módulos, e o valor de um único veículo é de 1,000 yuans; (2) Ônibus: atualmente usam a mesma solução de encapsulamento que os veículos de logística (primeira geração); no entanto, a potência varia de acordo com o modelo do ônibus. Ônibus de 8 metros usam módulos de 1200V 600A; os ônibus geralmente têm tração nas quatro rodas, com controle eletrônico na frente e na traseira. Cada controle eletrônico utiliza 3 módulos, totalizando 6 módulos. O preço individual varia de 450 a 500 yuans, e o valor de um único veículo é de cerca de 3,000 yuans; (2) O barramento de 10 metros com nível de potência mais alto usa 1200V. 800A, um módulo custa 600 yuans e, se você usar 6 deles, o valor da bicicleta é de cerca de 3,600 yuans. (3) Nível A00 (carro pequeno): Usa menos de 80KW, usa embalagem de segunda geração (módulo HP1), o módulo Infineon custa cerca de 900 (Star cota 600). (4) Carros de classe A e acima: cerca de 150,000 modelos usam uma solução de controle eletrônico único e usam o módulo HP Drive refrigerado a água direto de segunda geração, o preço da Infineon varia de 2,000 a 1,300 yuans (Star 1,000 yuans); 200,000 a 300,000 yuans geralmente é tração nas quatro rodas, com um motor na frente e na traseira, importado 2,600 yuans (nacional 2,000 yuans); Modelo de ponta: Weilai ES8 (unidade de controle eletrônico baseada em silício de 160-180 kW, tração traseira requer 240 kW), um módulo de tração dianteira e dois módulos de tração traseira em paralelo; portanto, são necessários três módulos no total, com um custo total de 3,000 a 3,900 yuans. (5) Computador de bordo (OBC): IGBT de carregamento lento de 6.6 kW em tubo único, mais de 20 dispositivos discretos, custo total inferior a 300 yuans; (6) Ar-condicionado veicular: cerca de 4 kW em encapsulamento IPM de primeira geração, valor inferior a 100 yuans; (7) Direção elétrica assistida, potência entre 15 e 20 kW, principalmente módulo de 75 A, valor inferior a 200 yuans; (8) Estação de carregamento: IGBT industrial de meia ponte é usado para carregamento lento de até 20 kW, com custo inferior a 200 yuans. No futuro, será possível alcançar carregamento super-rápido de mais de 100 kW. Para potências mais elevadas, serão utilizadas soluções de SiC, e o custo aumentará exponencialmente, possivelmente para mais de 1,000 yuans;
P: Quais são as vantagens e desvantagens das principais empresas nacionais de SiC? R: A cadeia produtiva nacional de SiC ainda está incompleta. No setor de fabricação de wafers, diodos de carbeto de silício podem ser produzidos em massa na China. Diodos de SiC já são produzidos em massa pela Sanan Optoelectronics, Ruineng e Tyco Tianrun. O progresso atual da Silan e da China Resources ainda não atingiu a produção em massa (elas ainda estão construindo linhas de produção); o modelo IDM de MOS de SiC ainda levará mais tempo, e as empresas que estão avançando mais rapidamente são as empresas fabless, como Zhanxin e Hanxin, que buscam a OEM taiwanesa Hanlei. Alguns MOS de carbeto de silício já começaram a ser produzidos em massa para OBCs e fontes de alimentação. Isso se deve principalmente à imaturidade das fábricas nacionais (a camada de óxido de porta e o afinamento do chip ainda não estão maduros). Comparado com os fabricantes estrangeiros, o processo é melhor, e os fabricantes nacionais estão com mais de três anos de atraso. No exterior, a Rohm já está produzindo a terceira geração de MOSFETs de SiC do tipo trincheira, e o SiC da ST é produzido em massa para os carros da Tesla;Em termos de aplicações de SiC, o mercado global totaliza entre 600 e 700 milhões de dólares americanos. O custo é muito alto, portanto, a indústria de aplicação é dividida principalmente em duas categorias: A primeira abrange cenários de alta frequência e alta eficiência, como sistemas fotovoltaicos e fontes de alimentação para comunicação de alta tecnologia. O uso de diodos de SiC em vez de MOSFETs de SiC pode reduzir custos; a substituição de diodos de silício em paralelo com IGBTs por diodos de SiC pode melhorar a eficiência e levar em consideração os custos; A segunda categoria é a de veículos. (1) Os sistemas de carregamento de baterias (OBC) priorizam modelos de alta gama com eficiência de carregamento (acima de 12 kW e 22 kW) e começaram a utilizar MOSFETs de SiC em larga escala, pois o carboneto de silício possui alta eficiência de carregamento, carregamento rápido e potência residual; (2) Os inversores de acionamento principal montados em veículos são usados ​​principalmente em modelos de alta gama, como o Porsche Taycan e o NIO ET7. A alta eficiência proporciona maior vida útil à bateria e alta densidade de potência. Os modelos de gama média, entre 200,000 e 300,000 yuans, principalmente o Tesla Model 3 e o BYD Han, utilizam módulos MOS de SiC. Como a Tesla e a BYD são fabricantes de automóveis verticalmente integradas (produzindo controles eletrônicos, baterias e veículos completos), elas têm um conhecimento claro da extensão da melhoria de desempenho. Em contrapartida, outras montadoras têm uma divisão de trabalho, e os fabricantes de módulos não conseguem mensurar os benefícios específicos do uso de SiC (como a redução do custo das baterias), além de reduzirem os custos dos módulos IGBT. Embora o SiC possa melhorar a vida útil da bateria, sua vantagem na redução da temperatura ainda não foi totalmente explorada. A redução da temperatura permite a redução do tamanho do sistema de dissipação de calor, o que potencializa ainda mais os benefícios. O custo atual dos módulos de SiC da Tesla é de 5,000 yuans, o que representa de 5 a 8 vezes o custo dos IGBTs de silício nacionais, que variam de 1,300 a 1,500 yuans. Por isso, as montadoras nacionais ainda estão aguardando e observando o mercado. No entanto, espera-se que, até 2023, o custo do SiC seja reduzido a três vezes a diferença em relação aos IGBTs baseados em silício. Os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) incentivarão o uso de SiC após constatarem mais benefícios.  
P: De quem a BYD compra SiC? R: A BYD compra módulos da Cree; a Infineon promove principalmente o IGBT7 e não promove ativamente o SiC, pois promover o SiC prejudicaria a vida útil de seus produtos à base de silício. Atualmente, a ROHM e a Creat estão promovendo ativamente o carboneto de silício (responsável por 80% a 90% dos substratos globais).
P: Nos campos de controle industrial e fotovoltaico, qual o progresso dos fabricantes nacionais de IGBT? R: Tomando a Inovance como exemplo, serão necessários pelo menos dois fornecedores: um para controle industrial, a Star, e o outro, a Acer (a Inovance é acionista da Acer). Atualmente, a que possui o maior volume de produção é a Star. (1) A produção de IGBTs da Star foi de 200 milhões de unidades no ano passado, e a escala de adoção este ano pode chegar a mais de 300 milhões (o custo total de aquisição de IGBTs é de cerca de 1.5 bilhão de dólares). (2) Os chips e encapsulamentos de IGBT da Acer Micro sofreram grandes problemas na fábrica, com defeitos de qualidade relativamente grandes, o que impediu o aumento do volume de produção, que ficou entre 30 e 40 milhões de unidades no ano passado. Além disso, os servomotores ficaram sem estoque no ano passado, e a Silan Micro introduziu os IPMs de baixa potência. (3) A Silan Micro aumentará o volume de pequenos lotes, e os módulos de controle industrial subsequentes também terão a oportunidade de realizar a verificação de qualidade com os produtos da Silan Micro. Os IGBTs fotovoltaicos diferem dos IGBTs de controle industrial, mas as empresas nacionais não dão a devida atenção a isso, pois os chips fotovoltaicos precisam operar em alta frequência, atingindo 50-100 kHz (enquanto os de controle industrial exigem apenas 10 kHz). A Infineon possui um departamento de desenvolvimento especializado em alta frequência (não existe desenvolvimento específico na China). Além disso, os circuitos fotovoltaicos exigem alta eficiência (98%), e poucos fabricantes estrangeiros conseguem atendê-la. Os requisitos de personalização são elevados e a topologia do circuito é mais complexa (diferentemente dos circuitos tradicionais, para melhorar a eficiência, os semicondutores de potência precisam ser continuamente sobrepostos para criar topologias de circuito mais complexas). Há também muitos módulos de potência necessários (IGBTs de 1200 V e 650 V, bem como diodos de SiC); os fabricantes estrangeiros fornecem principalmente para a Infineon e a ON Semiconductor, e não há mais do que 5 ou 6 fabricantes estrangeiros. A produção nacional é um oceano azul, e é praticamente impossível suprir essa demanda. Apenas a Star e a Acer fornecem alguns produtos de tubo único, e os módulos não podem ser fornecidos em grandes quantidades;
P: E quanto ao uso de módulos da Silan Micro pela Inovance? R: Ainda é possível. No ano passado, o módulo IPM da Silan Micro foi utilizado na produção de máquinas de máscaras. Anteriormente, utilizávamos o módulo IPM da ST. Atualmente, a taxa de falhas da Silan Micro permanece em 3/1000, e consideraremos aumentar o volume de produção de módulos da Silan Micro posteriormente (pois nosso volume de aquisição de módulos tem aumentado e apenas duas empresas nacionais conseguem suprir essa demanda). A Inovance possui uma meta interna para a taxa de nacionalização de peças e componentes. A área de produtos industriais estabeleceu uma meta de nacionalização de 60% para 2022, e a INVT, de 80% para 2022. Portanto, as empresas nacionais de energia ainda têm bastante espaço para avançar nesse sentido.  
P: Qual será o volume de produção da Inovance para a Silan Micro? R: Se definirmos como meta a taxa de localização e comprarmos 1.5 bilhão de unidades este ano, uma taxa de localização de 60% significaria a localização de 900 milhões de produtos, e essa parcela será dividida entre 2 ou 3 empresas. (Talvez até 400 milhões; entre 200 e 300 milhões para a Macro e a Silan Micro). Isso depende do desempenho de cada uma.
P: Qual é o status de adoção de diodos de SiC em sistemas fotovoltaicos? R: Também existem módulos IGBT em sistemas fotovoltaicos. Os IGBTs são conectados em paralelo com os diodos. Atualmente, os diodos de SiC são usados ​​para substituir os diodos de redução de frequência (FRDs) à base de silício nos IGBTs. O SiC pode reduzir significativamente as perdas de comutação e melhorar a eficiência dos inversores fotovoltaicos. Portanto, a mudança para diodos de SiC pode aumentar o custo em uma pequena quantia, em troca de grandes benefícios; os diodos de SiC nacionais são usados ​​principalmente em estações de comunicação e grandes sistemas de alimentação ininterrupta (UPS); atualmente, os módulos IGBT em sistemas fotovoltaicos ainda são um monopólio estrangeiro, portanto, os diodos de SiC utilizados neles ainda são principalmente importados. No futuro, se a Star e a Acer desenvolverem módulos de carbeto de silício, elas também considerarão a nacionalização da produção.  P: Quais são os pontos fortes da China Resources Micro, New Clean Energy, Yangjie e Jiejie no mercado de IGBTs? R: A líder aqui é a China Resources Micro; (1) A China Resources Micro começou a fabricar IGBTs por volta de 2018. Este ano, teve uma receita de cerca de 100 a 200 milhões, principalmente com produtos de tubo único, que não devem incluir módulos; (2) A Xinjie Energy é uma empresa fabless (fabricante sem fábrica própria) e não possui fábrica própria de módulos. É difícil atender às especificações industriais e automotivas (a Inovance não considera a importação), e seus produtos podem ser destinados a aplicações de consumo ou eletrodomésticos. (3) Existem algumas amostras de diodos de SiC da Jiejie e da Yangjie, mas o volume real de vendas não é significativo. Os produtos de IGBT ainda não são vistos no mercado. Eles são usados ​​principalmente em controles industriais de baixo custo, como máquinas de solda, e não são encontrados em aplicações industriais de ponta. Na verdade, a BYD também está na mesma situação. A indústria concentra-se principalmente em máquinas de solda e fogões de indução. A transição para indústrias de alta tecnologia ainda requer um processo de acumulação.  
P: Quais são os pontos fortes dos outros produtos da BYD Semiconductor? R: No passado, havia uma lacuna na geração de chips, o que impedia o aumento do volume de produção e resultava em uma margem de lucro bruto relativamente baixa. Por exemplo, as vendas para exportação no setor industrial foram de apenas 50 milhões de unidades (incomparáveis ​​às de qualquer empresa nacional de IGBT), sendo esses chips utilizados em máquinas de solda variável, entre outros. Portanto, o ponto crucial é observar se a BYD conseguirá impulsionar os chips do tipo trincheira este ano para setores industriais de ponta, como fábricas de inversores, e alcançar avanços significativos para clientes externos no setor automotivo. Se as vendas para exportação este ano se mantiverem em apenas 40 a 50 milhões de unidades, isso significa que seus chips não foram atualizados.  
P: Pessoas da Geely disseram que os produtos da Silan Micro estão sendo aprimorados muito rapidamente e são os mais próximos da Infineon na China. Como você avalia isso? R: De fato, é verdade. Se você tem uma fábrica própria, consegue aprimorar uma versão em três meses, mas se não tiver, levará seis meses. O chip de 750V da Silan Micro pode competir com a Infineon e atingir uma potência de 160-180 kW. Sua queda de tensão de saturação é realmente a menor do país. Atualmente, sua maior desvantagem é o atraso na obtenção de especificações para veículos e a falta de dados disponíveis. No contexto da explosão do mercado automotivo nos últimos dois anos, é necessário obter dados de qualidade no nível A00 (usado pela Leap Motors, mas em um lote pequeno, com potência inferior a 80 kW e requisitos de vida útil mais baixos) e enviá-lo em veículos de transporte para obter esses dados. Fabricantes de automóveis nacionais podem vir a usar seus produtos posteriormente. (Aprendendo com o caminho percorrido pela CRRC, além do desempenho, também há acúmulo de qualidade).  
P: Qual é a quantidade mínima de módulos IPM da Silan Micro? R: O mercado interno é voltado principalmente para módulos de conversão de frequência para eletrodomésticos. Há entre 600 e 700 milhões de unidades por ano na China. O preço unitário é calculado em 12 a 13 yuans por unidade. A escala doméstica é de 7 a 8 bilhões de yuans. O preço e a margem de lucro bruto são relativamente baixos. Na China, a Silan Micro e a Jilin Huawei são as principais fabricantes. A Star também começou a projetar, mas o volume não é grande. São apenas dezenas de milhões de unidades por ano, então a Silan Micro é atualmente a maior. Atualmente, a empresa importa da Gree e da Midea, e o volume é muito grande. Pode chegar a mais de 800 milhões de unidades este ano. É um processo de nacionalização, substituindo a ON Semiconductor (uma vez importada, há uma grande oportunidade de aumentar o volume); no entanto, a margem de lucro bruto desses módulos IPM não será muito alta. Se você deseja aumentar a margem de lucro bruto, ainda precisa trabalhar com componentes de grau industrial e automotivo (a margem de lucro bruto da Star é superior a 40% porque ela trabalha exclusivamente com controles industriais, componentes de grau automotivo, energia eólica e carboneto de silício, que possuem margens de lucro bruto acima de 50%).
P: Qual é a situação do Silan Micro de 12 polegadas?

A: A produção em massa começou no final do ano passado. Os produtos MOS de 12 polegadas da Silan Micro estão em fase inicial. A empresa fabricou 100 milhões de IGBTs industriais de 1200V no ano passado e, este ano, pode fabricar entre 200 e 300 milhões. Atualmente, o segmento MOS pode atingir uma receita de 1 bilhão.

Aviso: Este artigo foi reproduzido da "Semiconductor Industry Alliance". Este artigo representa apenas a opinião pessoal do autor e não representa a opinião da Sacco Micro ou da indústria. Sua reprodução e compartilhamento têm como objetivo apoiar a proteção dos direitos de propriedade intelectual. Ao reproduzir este artigo, por favor, indique a fonte original e o autor. Caso haja alguma violação de direitos autorais, entre em contato conosco para que possamos removê-lo.

Número de telefone da empresa: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Gerente Li

QQ: 332496225 Gerente Qiu

Endereço: Sala 809, Edifício C, Edifício de Tecnologia Zhantao, nº 1079 Avenida Minzhi, Novo Distrito de Longhua, Shenzhen