絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的代表性產(chǎn)品之一，具有高頻、高壓、大電流、易切換等優(yōu)良特性，被譽為工業(yè)交流器件的“CPU”，廣泛用于計算機、通信、消費電子、汽車、光伏、工業(yè)制造等領(lǐng)域。特別是近年來隨著綠色低碳理念逐漸深入人心，新能源汽車、光伏等產(chǎn)業(yè)取得高速發(fā)展，IGBT也迎來新的一波成長。北京貝茵凱微電子有限公司由國內(nèi)功率半導(dǎo)體行業(yè)頂尖的產(chǎn)品研發(fā)團隊和資深產(chǎn)業(yè)鏈投資整合團隊創(chuàng)辦，致力于在先進功率器件領(lǐng)域從事研發(fā)、設(shè)計、制造以及相關(guān)產(chǎn)品的集成，具備全新第七代IGBT功率芯片設(shè)計和開發(fā)能力。近日，記者采訪貝茵凱CEO何林時進一步了解到，其自主研發(fā)的第七代IGBT在新能源汽車、光伏、儲能等重點行業(yè)的多家頭部企業(yè)試用或小批量上機，得到優(yōu)秀反饋，部分指標(biāo)超越國際一線品牌，目前公司產(chǎn)品已進入大規(guī)模交付階段。這一成果在證明貝茵凱具備綜合實力的同時，也為國產(chǎn)IGBT崛起，重塑海外寡頭壟斷的產(chǎn)業(yè)格局，提供了有利契機。

以高端IGBT滿足市場本土化需求

就整個半導(dǎo)體行業(yè)而言，在經(jīng)歷2022下半年開啟的市場下行之后，目前仍處于觸底回升階段，多數(shù)企業(yè)的業(yè)績雖已走出低谷，全面反彈回升的時點卻需進一步觀察。然而，IGBT的市場行情卻相對獨立。得益于綠色低碳大趨勢，各領(lǐng)域?qū)β拾雽?dǎo)體產(chǎn)品的應(yīng)用需求不斷增加。甚至有消息稱，當(dāng)前市場對高端IGBT的需求已處于緊缺狀態(tài)。

對此，何林表示認(rèn)同：“隨著儲能技術(shù)、新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電以及光伏能源、高壓變頻等領(lǐng)域迅猛發(fā)展，市場對于IGBT的需求日益增加。與此同時，整個IGBT市場的結(jié)構(gòu)性分化趨勢更加明顯，中低端產(chǎn)品因產(chǎn)能過剩競爭加劇，高端產(chǎn)品的需求卻在不斷上揚?！?/strong>集微咨詢的分析報告也證明，未來數(shù)年中，風(fēng)光儲領(lǐng)域的IGBT市場增長速度將超過汽車行業(yè)，市場份額有望在2025年達到9.7%。從國內(nèi)來看，中國是全球最大的IGBT需求市場，需求量的全球占比超過40%，且比例有望進一步增加。

這樣的市場需求趨勢為新進入者的發(fā)展提供了有利契機。貝茵凱作為國內(nèi)廠商的佼佼者，自2022年成立以來，就一直致力于推動國產(chǎn)IGBT技術(shù)的創(chuàng)新與突破，全力打造第七代大功率IGBT。

何林表示，貝茵凱的產(chǎn)品定位非常明確，就是以全球頂尖IGBT企業(yè)為目標(biāo)，自主研發(fā)第七代高端IGBT功率芯片。當(dāng)然，這樣的目標(biāo)并不容易達成，一方面需要產(chǎn)品的性能達標(biāo)，同時還要保證供應(yīng)鏈的穩(wěn)定，實現(xiàn)成本的優(yōu)化，做到本土服務(wù)的及時響應(yīng)，甚至能夠滿足用戶的一些特殊定制化需求。

而歷數(shù)貝茵凱的發(fā)展歷程，2023年4月，公司完成研發(fā)設(shè)計仿真等前期準(zhǔn)備工作，進入流片程序；2023年7月，成功研發(fā)全自主的“第七代大功率IGBT”，并于12英寸晶圓上成功面世；2023年末，推出1000V～1700V全系列第七代IGBT產(chǎn)品；進入2024年，貝茵凱自主研發(fā)的IGBT功率器件在新能源汽車、光伏、儲能等重點行業(yè)的多家頭部企業(yè)進行試用或小批量上機，反饋優(yōu)秀。這一系列成果充分證明了貝茵凱的技術(shù)實力，也奠定了貝茵凱在我國功率器件市場的領(lǐng)先地位。

以獨創(chuàng)性技術(shù)突破第七代IGBT壁壘

IGBT自誕生大約經(jīng)過了30多年的發(fā)展，技術(shù)水平持續(xù)演進，核心關(guān)鍵指標(biāo)，即開關(guān)損耗、導(dǎo)通損耗以及安全工作區(qū)等幾個方面，性能不斷提高。資料顯示，IGBT公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)下共經(jīng)歷了7代的迭代升級，每一代產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上均有較大差異，關(guān)鍵性能指標(biāo)上有較大提升。從某種程度上來說，可以開發(fā)哪一代際的產(chǎn)品，也反映了一家企業(yè)在技術(shù)上的研發(fā)實力。

根據(jù)何林介紹，貝茵凱早在創(chuàng)立之初，就以全球頂尖企業(yè)為標(biāo)的，將目標(biāo)錨定在應(yīng)用條件更苛刻、研發(fā)制造難度更大的高端功率芯片領(lǐng)域，全力以赴打造第七代大功率IGBT芯片。目前，貝茵凱開發(fā)出的第七代IGBT擁有更高的功率密度，驅(qū)動電路簡單以及安全工作區(qū)更寬等特點。“僅從產(chǎn)品的制程工藝就可以看出，目前業(yè)界主流產(chǎn)品的工藝精度大約在0.35微米水平，而貝茵凱的產(chǎn)品工藝已演進到50納米節(jié)點。整個產(chǎn)品工藝水平實現(xiàn)了巨大的跨越?！?/strong>

之所以能夠取得這樣的成果，得益于貝茵凱在IGBT開發(fā)上所具有獨創(chuàng)性：首先是整個工藝流程和版圖均為全新設(shè)計，這確保了產(chǎn)品開發(fā)的性能優(yōu)勢；其次是產(chǎn)品的寄生電容參數(shù)可調(diào)，最高適用頻率從15kHz-20kHz提升至30kHz-40kHz，甚至超過部分國際大廠水平；第三是采用超薄片工藝（<70um），可實現(xiàn)最高175℃的工作結(jié)溫，進一步拓寬應(yīng)用范圍。此外，貝茵凱還具有較強的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同能力，可以與晶圓代工廠、封裝廠通力配合，使得公司開發(fā)的創(chuàng)新的技術(shù)能夠準(zhǔn)確落地，這是發(fā)揮公司技術(shù)實力的一個重要基礎(chǔ)。

資料顯示，貝茵凱開發(fā)出的第七代IGBT采用了業(yè)界領(lǐng)先的微溝槽柵技術(shù)（MPT），通過增加有源柵極密度，增加單位芯片面積上的導(dǎo)電溝道，降低靜態(tài)損耗，使IGBT向著小型化、高功率、高可靠性進一步發(fā)展。

以車規(guī)品質(zhì)提供高規(guī)格芯片

開發(fā)出高性能技術(shù)的同時，貝茵凱也致力于為用戶提供最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。由于汽車電子本身使用環(huán)境較為復(fù)雜，一旦失效就可能引發(fā)嚴(yán)重后果，所以市場對于車規(guī)級IGBT產(chǎn)品的要求要高于工控類與消費類IGBT產(chǎn)品。具體體現(xiàn)為：車規(guī)級IGBT的工作溫度范圍廣，需適應(yīng)“極熱”“極冷”的高低溫工況；需要承受頻繁啟停、加減速帶來的電流沖擊，導(dǎo)致IGBT結(jié)溫快速變化，對IGBT耐高溫和散熱性能要求更高；汽車行駛中可能會受到較大的震動和顛簸，要求IGBT模塊的各引線端子有足夠強的機械強度，能夠在強震動情況下正常運行；需具備長使用壽命，要求零失效率等。

近年來，貝茵凱積極進軍車規(guī)芯片的研發(fā)，并且把很多車規(guī)芯片的規(guī)格向工控領(lǐng)域滲透?！斑@樣公司就能夠在成本不做大幅變動的情況下，為用戶提供更高規(guī)格的芯片。”何林表示。

目前，貝茵凱第七代IGBT產(chǎn)品包含750V、1000V、1200V、1700V等電壓等級系列，其中750V和1200V已經(jīng)具備達到車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的能力，1200V也有部分車規(guī)級產(chǎn)品推出，可以滿足用戶更高穩(wěn)定性與可靠性上的需求。

至于進入車用市場，貝茵凱采取了相對穩(wěn)健的策略，在保持技術(shù)研發(fā)，達成車規(guī)能力的同時，不急于大規(guī)模出貨。公司將先在工控和光伏等領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，再逐步向車用市場推進。

以IGBT與碳化硅協(xié)同推進持續(xù)發(fā)展

PCIM Asia 2024將于今年8月在深圳召開，展會為來自全球電能轉(zhuǎn)換和智能運動領(lǐng)域的專業(yè)人士提供良好的交流平臺，行業(yè)及學(xué)術(shù)界專業(yè)人士將于展會上發(fā)布最新的研究成果和產(chǎn)品，內(nèi)容從器件、驅(qū)動控制、封裝技術(shù)到最終系統(tǒng)，涵蓋整個生態(tài)鏈。與展會同期舉行的PCIM Asia國際研討會一直是亞洲地區(qū)享有盛譽的電力電子學(xué)術(shù)會議之一，議題包括功率半導(dǎo)體、被動元件、散熱管理、儲能、傳感器、新型材料和系統(tǒng)等的最新發(fā)展，共同探討電力電子領(lǐng)域內(nèi)的最新突破技術(shù)和未來發(fā)展趨勢。

貝茵凱也將受邀參加這屆展會，從全系列高壓大電流IGBT，到12寸晶圓加工工藝，再到驅(qū)動板及相關(guān)組件，這是貝茵凱首次攜旗下產(chǎn)品，全方位、全系列地對外展示亮相。“我們希望能夠通過這次亮相引起業(yè)界同仁的廣泛關(guān)注，認(rèn)識到中國已經(jīng)擁有可以研發(fā)、生產(chǎn)、制造、應(yīng)用等能力的全產(chǎn)業(yè)鏈、全系列高壓大電流IGBT的本土企業(yè)，我們貝茵凱有能力滿足并服務(wù)好新質(zhì)生產(chǎn)力提升要求，我們準(zhǔn)備好了！”何林表示。

目前，中國已經(jīng)成為全球最大的IGBT市場，占全球總量超過40%，并且這一比例有望繼續(xù)增長。不過，本土IGBT產(chǎn)業(yè)起步較晚，市場主要被國外企業(yè)所壟斷，國產(chǎn)IGBT的整體自給率仍然較低。貝茵凱在第七代IGBT產(chǎn)品上的成功，為國產(chǎn)IGBT在高端功率器件領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)本土替代打開了突破口。

何林指出，貝茵凱的競爭優(yōu)勢一方面得益于本土供應(yīng)鏈的穩(wěn)定可靠，同時公司采用12英寸晶圓生產(chǎn)，保證產(chǎn)品高性能的同時，也能確保產(chǎn)品成本上具有更大優(yōu)勢。此外，貝茵凱還具有本土企業(yè)的快速響應(yīng)能力，甚至可為用戶量身定制所需產(chǎn)品。

得益于貝茵凱在對產(chǎn)品技術(shù)上的深刻理解與掌握，目前貝茵凱正在著力擴大企業(yè)規(guī)模，希望能夠進一步打通從材料，到研發(fā)設(shè)計、測試分析，再到應(yīng)用端的完整產(chǎn)業(yè)鏈，以強化產(chǎn)品迭代能力，為用戶賦能更大價值。

另外，貝茵凱也在發(fā)力碳化硅器件領(lǐng)域。由于碳化硅功率器件具備優(yōu)越的耐高壓、耐高溫、低損耗等特性，吸引了越來越多國際功率大廠的布局。經(jīng)過數(shù)年積累，貝茵凱已經(jīng)可為用戶定制碳化硅功率芯片。相關(guān)產(chǎn)品適用1kw-500kw范圍，在工作頻率位于10KHz-100KHz 之間的場景下運行。

針對碳化硅領(lǐng)域，何林對記者強調(diào)，公司將保持自身的發(fā)展節(jié)奏，先期仍以用戶定制為優(yōu)先，然后逐步推出二極管、MOSFET等通用產(chǎn)品，逐步建立碳化硅器件的生產(chǎn)研發(fā)能力。

截止到七月初，貝茵凱已經(jīng)簽訂逾千萬訂單，分期交付了幾批頭部客戶訂單，還有大量訂單正有條不紊的逐步推進簽約與交付。

未來，貝茵凱將協(xié)同硅基IGBT與碳化硅MOS/JBS器件兩條產(chǎn)品線，持續(xù)深耕高端應(yīng)用領(lǐng)域，同時加強與終端用戶企業(yè)的合作，全力推進國產(chǎn)芯片的替代進程。