功率半导体模块封装专家交流电话会纪要

功率半导体模块封装专家交流电话会纪要
2022年08月04日 22:52 爱股票

专家1:

车规级功率模块应用场景:中国新能源车市场增速快,100GWh以下的车功率IGBT模组分750A和400A两类,大功率模块应用场景主要是B/C级车、大型SUV,电机功率等级150kw及以上。小功率期间主要是应用DBC,大功率产品从820安倍→950安倍,使用的AMB基板以碳化硅为主。以特斯拉比亚迪为代表的高端车型,如Model S/3、比亚迪汉等均采用碳化硅器件,后续小鹏会推出使用碳化硅器件的车型。

车规级碳化硅AMB功率模块优势:碳化硅AMB基板作为下一代功率器件典型代表,具有高温高频特性,对于电池效率提升和成本降低都有明显优势。热导率比DBC氧化铝高3倍,且机械强度及机械性能更好,对比同样封装形势下氧化铝和碳化硅陶瓷基板功率模块,使用过程中碳化硅热阻降低约10%,提升电瓶输出能力。碳化硅受上游原材料衬底成本、良率等影响,目前尚未批量使用,未来新能源汽车市场会更多使用碳化硅器件,相匹配的是AMB陶瓷基板。

AMB竞争格局:以中车为例AMB基板应用场景分2大类,①用于轨道交通、国家电网高压的氮化铝陶瓷基板,目前在中车的供应链体系以日本厂家进口为主;②车规级产品/大功率大电流的应用场景,AMB基板以碳化硅为基板,供应商早期是海外的,后续逐步开发国内供应体系,上海有家相对成熟的供应商是中车主要的AMB供应商,早前也和深圳芯舟、浙江几家厂家沟通交流。国内厂家芯舟、德汇、华清几家做的相对较早,也有新进入的基板厂家。有一定技术壁垒,竞争格局主要看公司的技术积累,厂商竞争优势在于陶瓷基板、铜皮铜箔烧结工序、烧结材料及工艺控制。

17、18年国内有家厂商,碳化硅、覆铜板等原材料均为进口,自己只进行最后加工,技术含量较低,中车验证效果不好,博敏通过了几轮的验证。

QA:

Q:AMB价格和DBC的差距?趋势随着SiC上车一定会转到AMB?成本的差距?

A:AMB不一定会完全替代DBC,有各自的应用场景,在功率和成本的应用场景下DBC仍有很大存在空间,尤其是大功率/对成本相对敏感的工业模块。3年前碳化硅AMB基板验证时,成本是DBC的6-7倍,近两年成本在3倍左右。降价幅度看规模效应,原材料供应、良率提升、工艺优化后成本还有下降的空间。

Q:烧结设备的瓶颈?

A:目前国产设备可以做出来。

Q:车用和非车用市场比例?

A:目前碳化硅成本较高,应用的突破口是新能源汽车,个人认为碳化硅AMB基板作为配套使用的核心原材料之一,突破口也是车规级模块。新能源汽车大会上有专家提出,2025年中国新能源汽车市场可达到1000万辆,预计2027-2028年,碳化硅器件在新能源汽车的渗透率爆发性增长,基板在同期会出现较大发展。

Q:国产替代水平等级?

A:细分市场:中车主流是轨道交通市场,IGBT和碳化硅、氮化铝的AMB,目前主要依赖国外进口,正在逐步验证国内AMB厂家,比5-10年前有较大突破,国内高压市场还有2-3年提升空间。低压(1200V以下),1700v主要在风电光伏,工业市场成本敏感,DBC能够满足市场需求,对碳化硅需求不迫切,新能源市场较为迫切。

Q:如何评价芯舟厂商对比其他国内厂商的明显优势?

A:有自己的焊料、烧结技术,核心烧结钎焊层等核心原材料是自己研发,可靠性及烧结性能和国外水平相当,甚至有所超越。

Q:车规级碳化硅AMB市场容量如何测算?碳化硅的厂家未来是否会受到较大价格波动?

A:以车规级的逆变单元应用场景为例,假如2025年新能源汽车市场1000万辆,碳化硅器件使用能达到500万辆,根据不同电机的情况,每辆车需要用到1-2支,按1.5测算功率模块的需求量是750万支模块,每个模块有3片AMB,合计约2250万片AMB基板。每片尺寸规格140x190,300元每张,初步估计约60-70亿。高压基本都使用AMB基板,市场容量可能更大。目前基板一线厂家主要是日本进口,但也看到了国内厂家对于碳化硅粉体的研发进度明显,未来5年左右粉体能够使用。经济/政治因素影响断供的可能性不大。

专家2:

在德国主要对接宝马、大众、戴姆勒、沃尔沃等车厂,汽车市场未来肯定会用碳化硅,带来整车成本明显下降,欧洲汽车市场和国内有区别。国内汽车市场目前分为两种,一个像五菱宏光mini的小车型,另一个高端车型等大车型。从中国市场来说,150千瓦甚至200千瓦以上的车一般会选择用一个比较大的电机,或者两个双电机的模式,用SiC比较有优势。小车型不会用到SiC器件,因为电压低,电池容量也小,用SiC对于整车成本的降低非常不明显。欧洲市场不同,主流车型集中在150千瓦以下,120千瓦左右。大众即使90千瓦车型也会用SiC,未来功率半导体模块可能不会再是现在的HPD这种形式,很有可能变成三个单独的半桥模块的形式,给AMB市场带来一定变化,数量、大小可能都会增加。

全球每年有8000万辆汽车,如果未来50%的新能源车可以采用SiC器件,会引起AMB市场规模扩大。国内公司肯定是先占有国内市场,完成技术迭代,目前全球光伏市场基本都被中国企业占领,如吴博士AMB至少还会有四倍的容量。应用来看,SiC能够在电机驱动得到应用,主要原因是可以降低电池的容量从而降低整车的成本。任何一种技术在汽车里得到应用,成本会飞快的降低,技术迭代会得到飞快的发展。未来五年可以有充分的信心相信SiC的价格有大幅降低,目前国内拿到的SiC价格还是偏高的,更多是在走代理商模式,测算未来价格不会超过IGBT的1.5-2倍,国内企业如果能突破SiC技术,价格还有可能进一步降低。降价之后会打入其他的领域,如光伏、电源充电桩、轨道交通等。大功率应用场景下,都会用到功率半导体化,用到高可靠性的AMB衬板,AMB会伴随SiC市场飞速发展也会带来市场规模扩大。

QA:

Q:光伏的市场空间如何?

A:光伏产品多样,和车的算法不同,我对光伏了解比较少。市场规模大概会每年30%的增速,与光伏相关的储能市场也会给功率半导体带来一个市场规模巨大的扩大。但市场变化非常快,每年基本都会超过测算。2020年比亚迪英飞凌做的总结是所有的分立器件加上功率半导体的分离器件加上模块,整个全球的市场才有200亿欧元,但是这个是整个功率半导体的市场才有200亿欧元左右。我们可以看到,未来光新能源电动汽车,光SiC的规模就已经到了40-60亿美元了,如果再考虑到其他的分离器件,还有光伏的工业半导体以后会是一个巨大的市场。

Q:国产SiC器件企业您比较看好哪家企业?

A:SiC目前国产在设计,在材料端都有相应的布局。但是目前来说,与国外有差距的,看好哪家有待市场的验证。汽车对于品质的要求以及质量和一致性的要求是比较高,能够打入汽车领域相对来说是非常不容易。目前无法看好具体企业,但是规模相对比较大的在技术和资本上是有优势。

Q:未来随着SiC器件封装发展,会不会有比AMB更好的技术?

A:目前主流的功率半导体器件还是用DBC,AMB不管SiC还是氮化铝,未来有较大的发展空间。它随着SiC的这种配件一起成长,在轨道交通等高压的器件里面也会用到一些。高压的企业市场它更依赖于高铁、电网的发展,SiC和氮化铝的技术应该是会长一段时间里面都是用会导热绝缘。

Q:SiC器件方面您更看好衬底公司IDM模式,还是设计公司?

A:功率半导体的器件跟传统的集成电路不同,集成电路是千亿美元市场,功率半导体的市场是百亿美元,没有很大的市场驱动让它做到整个行业成本最优。在集成电路,以台积电为首的厂商把生产和设计分开,在功率半导体里英飞凌等IDM模式走得更远,技术积累做得更好。从技术上来说,功率半导体设计和工艺都非常关键。东西设计出来,怎么样在工艺上实现,怎么样提升良率以及一致性满足要求,都存在技术壁垒。所以说目前主流的厂家,IDM模式会是未来。但随着市场增大,假如说这个市场也增加到千亿级别,可能就会有足够的动力把工艺标准化,到时候才会拼设计,短期内可能IDM模式会比较有优势。

Q:国内现在AMB厂商价格对比海外AMB厂商会低多少?是否存在价格优势?

A:目前我没有具体数据支撑,我觉得国内多数是以价格优势做起来,所以价格应该是会低。

Q:特斯拉SiC的未来使用大概是会在什么样的量级?SiC的扩产和AMB的产能的需求现在是否匹配?

A:整个SiC市场是特斯拉带起来的,特斯拉只要能拿到产能,所有的车都会用到SiC。AMB的工厂国内投资热度不及SiC,国内有较大机会。

Q:特斯拉目前的AMB衬板供应商是谁?

A:应该不会去指定AMB的供应商,会指定模块、芯片的供应商如意法、英飞凌。

Q:上海应该是承担产能最大的地方,目前有国产化的需求和价格优势,性能方面也差不多,有国产替代的可能吗?

A:有,其他芯片和模块都在考虑国产替代,所以模块里面的东西采用国产替代很正常。

Q:比亚迪器件应该也是外购,他自己在SiC器件上是否有上车?

A:我了解比亚迪是外购芯片,自己做模块,芯片的来源应该各个厂家可能都会有一点,看谁能够给他供就可以了,配件封装这一块是他自己做的。

专家3:

最早做AMB不知会用在汽车领域,之前是做材料,不懂电子,自身的材料优势与博敏的优势结合,避免了之前只做材料走过的很多弯路,目前做的水平自己比较满意。

Q:博敏AMB产品相较于其他的竞争对手来说,有何优势?

A:1.可靠性胜出。AMB主要是用在车规级等对可靠性要求比较高的领域。博敏40×30mm的板为例,用到0.32mm的SiC,覆铜0.3Mm,可以通过5000次以上循环。在航天领域来讲,在-65度到155度的油中测试,需要做到循环2000次。博敏可以做到5000次,其他厂家做到2000原则上就不再做了,因为真正的需求是只要超过200次就可以,1000次算加大余量,往上需要的时间更长,其余厂商不会继续做。

2.成本优势。AMB目前成本高,按照原材料的成本来算,AMB应该要比PCB高出二三十倍不止。博敏在可靠性上更扎实,价格上也有优势。博敏已完成了目前国内主流的SiC生产厂商的认证,他们给国外的价格会更高。博敏焊料也可以做,不会外购,也节省成本。

3.成品率高,博敏在烧结工序上产生出来不合格率基本可以忽略不计。

Q:博敏在产能、客户订单等方面的扩展计划?

A:目前的产能8万张,有15%的产能保证留给我们国内特殊用户。不仅新能源汽车,在各个要求高可靠性的领域都在用我们的订单,博敏产能在迅速的扩张。目前预计到10月-12月份可以扩张到一个月15万张,目标明年扩到20万张的产能。

Q:产能利用率如何?

A:目前产能还没有完全满,今年才开始正式的大批量上,还是认证阶段。真正的需求量要上来的时候,应该是在明年的3、4月份,到8月份我们会接到一个国外客户的一张比较大的订单奠定行业影响力。目前,国内在认证通过之后订单就会下来,任何一个厂商都不可能一次性给一个很大的批量,第一个月大概有10k,之后能有50k、100k。我们最终的产能可能要求是一天最好不低于270k,一天就要消耗掉将近4000张板。订单下来后扩产速度会很快,产能最大的瓶颈还是在烧结。烧结目前从原料到成品出厂可以独立完成,在实现国产化上博敏走在前面。

Q:烧结设备是否有瓶颈?

A:没有,国内烧结炉已经很好了,至少有20家达到要求,不需要进口烧结设备。

Q:放量到明年4月份?

A:是的,认证到订单都有一个过程。芯舟和博敏合作后全部流程工艺自控制,半年内时间发挥了彼此的优势,获得了SiC功率半导体客户认可。

Q:8月会有一个意向性订单?毛利率水平?

A:不是意向性,是实实在在订单,正式供货。这个客户首先有需求,其次AMB板产能出现瓶颈,第三是对之前供应商不是很满意;毛利率水平还不错,材料是最大的优势,后道刻蚀博敏也不需要投入成本。

专家4:

1、博敏和芯舟脉络。博敏做线路板28年,深圳主要做特种板、厚铜板、强弱电一体化板,05年研制。15年聚焦DPC陶瓷板、17年往AMB陶瓷衬板研究发展,后面和芯舟合作,有各自的优势。早期公司是买钎焊料进行生产,芯舟有自主配置钎焊料,弹性空间大,烧结过程对烧结炉依赖性低,是芯舟核心绝对优势。后来双方合作巩固了AMB衬板的行业地位。

2、博敏当前8万张/月产能,明年6月前实现15万张/月,明年底20万张/月,配合客户增量部分,提前布局产能。AMB产品市场应用,我们看到今年Q4或明年Q1会有比较大突出。当前8万张除了应对行业TOP 5客户应用,扩充产能也是对未来增量做准备,整体产能规划没有太大问题。从原材料的供应链着手,生产、设备、设施、人才储备、质量管控都做了准备。

3、客户认证过程中,还是非常自信,产品质量、烧结空洞率非常低,良率99.99%,超越国外主流厂家质量能力。和海外公司对比,技术层面、产能层面、质量层面,不管IGBT模块、SiC MOSFET领域,都准备好并可以满足。同时挖掘新的领域,利用强弱电一体化、AMB衬板,往IGBT模块到SiC MOSFET中低成本方案研发,计划在类工业中应用。

QA:

Q:强弱电一体化板市场应用情况?和AMB的协同?

A:简单理解,是将高压部分和低压部分集成在一起,实现高低压一体化,解决新能源三电一体化、轻量化、结构化、模块化发展方向。轻量化需要器件减少、空间结构提升、高集成,在一定程度上实现模块化,助力自动化生产线,最早应用到动力电池pack,高压实现电流的串并联、低压实现电流和温度监测,减少替代线束实现结构一体化。第二延伸高压配电箱广泛应用,高压情况下实现更高密集度。后来又应用在域控制、功率模块上应用。把铜埋嵌在PCB,即实现导流又导热。公司AMB用在SiC MOSFET里面,强弱电一体化板是用到SiC贴装上,形成模组模块,实现结构、空间、功能、模块上的高集成。制定了行业标准,从涉、制造、贴装、一站式服务,和造车新势力的定点开发就是一体化,主要用到三电。

Q:强弱电一体化板是否还有其他竞品在做?

A:09年获准专利。市场广阔,构建良好的市场秩序,主导编制希望产品更好的应用大功率应用场景。公司推动下,为新能源轻量化、模块化带来解决方案。

Q:其他还是高低压分立形式?未来高电压、高功率趋势下会更广泛应用?

A:1)市场发展的过程,早期对电池PACK安全性检测关注不多,一体化方案并不多。2)现在高电压平台发展下,功能更高集成对安全可靠性要求高,强弱电是必然趋势,实现模块化必须高集成,即实现强电弱电一体化,包括线束替代、组装效率、客户研发设计有优势。

Q:国内AMB竞争对手?

A:报道可以做的比较多,大概十几家。但从客户端审核角度,具备一定规模的,国内除了富乐华、浙江德汇,其他在实验室阶段会更多一些。目前专门做AMB,博敏产能具备优势。

Q:友商看到AMB在IGBT放量,会往AMB来做吗?

A:友商也在构建生产相应产能,但博敏有先发优势。体现在自主钎料配方配置,弹性空间大,是阻碍新进者的障碍。其次是产能,已经构建一定规模具备产能优势。最后后道生产也非常重要,电路刻蚀也面临众多技术工艺挑战,包括电路刻蚀,目前行业中能做800μm以上铜厚的不多,1000μm以上除了博敏基本没有。刻蚀厚铜板蚀刻精度也非常重要,药水是精度控制技术含量也非常好。公司本事在厚铜板、特种板做了十几年有很多积淀经验。最后铜片的表面处理,最终满足芯片的焊接,粗糙度非常关键,要达到焊线的推拉力,要求表面粗糙度小于50nm,不是靠设备解决,要从药水和控制参数着手,公司也有非常强的优势。公司从18年开始投入,产能投入、设备、研发、人才的投入,具备前瞻优势。

Q:强电一体化技术壁垒?是否存在电磁干扰?

A:肯定多少会存在电磁干扰,通过铺铜的方式来解决。我们在车厂、第三方已经有了检测报告,有资质证明,通过这种方式可以有效解决。

Q:车厂合作模式?是一起开发方案,然后给我们定点生产?

A:是的,这个产品从开始的设计上他车厂可能会不太理解,我们会参与研发设计,然后再去做验证,开发完了以后会通过定点的方式来进行下一步的工作。

Q:除了小鹏还有其他客户?有1.5-2亿的订单的量?

A:现在对接的其实比较多,不管从传统的车企还是在新势力造车。小鹏是我们目前有公告过的一个车企。小鹏已经对接两个项目,根据它的定点计划也在逐步做其他的。

Q:AMB板和强弱电板的单机价值?

A:以特斯拉SiC使用情况预估,单车MOS管未税价值量在200-300元。强弱电一体化,电容总+预充+域控主逆变板,贴片后大概在2k-3k不等。

Q:强弱电一体化产能规划和订单情况?

A:深圳具备2w平方米产线产能,投放一体化板可以实现1.5w平方米生产产能。目前除了汽车、充电桩已经在应用,但还没有饱和,所以产能上不会有问题。

Q:大的订单放量节点?

A:目前可以满足2-3k平方米的量,未来逐步增加用量,包括东风、广汽、长城、吉利系列等,但汽车开发认证周期长。

Q:在手订单概念?

A:每个月2k+平方米,均价在5k每平方米。

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