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瞻芯電子:高瞻遠矚,創芯無限

2019-07-18點擊次數:

瞻芯電子是一家由海歸博士領銜的碳化矽(SiC)半導體初創公司,兩年前在臨港科技城成立,其寓意“高瞻遠矚,創芯無限”。作為該公司正集中精力研發的SiC MOSFET 驅動IC芯片,預計今年10月實現量産,将成為世界上第一款把SiC MOSFET驅動所需的負壓、退飽和保護等核心功能集成在一顆8個管腳的SOIC封裝裡的芯片産品。

瞻芯電子聚焦于碳化矽(SiC)半導體的研發和生産,是一家實實在在的“硬核高科技”公司。

如果說我們常見的AI芯片是“會思考的大腦”,那麼負責電流輸出與控制的碳化矽(SiC)器件,就是管電的“超級管理員”。它被廣泛應用在電動汽車、軌道交通、智能電網、通訊雷達和航空航天等重要國民經濟和軍工領域,實現系統中電力的轉換和控制。

 

目前在半導體制造領域,我國功率器件産業整體落後美、歐、日等發達國家,關鍵技術裝備基本依賴國外。要打破國外的技術壟斷,自主創“芯”迫在眉睫。

1、第一片國産 6 英寸 SiC MOSFET 晶圓的誕生

在半導體制造領域,增大晶圓尺寸是提高半導體産品競争力的極佳途徑。因為晶圓尺寸越大,切割出的芯片數量也會增多,在提高器件性能的同時,還能極大地降低成本。

 

目前,碳化矽晶圓生産主要以4英寸和6英寸為主,6英寸碳化矽晶圓是目前業界可量産的最大尺寸的碳化矽單晶材料。

 

因此,成立之初,瞻芯電子便向6英寸晶圓發起了挑戰。


2017年7月,公司正式成立;

2017年10月,完成工藝流程、器件和版圖設計;

2017年10月到12月間,完成初步工藝試驗;

2017年12月,開始正式流片;

2018年5月,流出第一片國産 6 英寸 SiC MOSFET 晶圓。


短短9個月的時間,瞻芯電子成功地在一條成熟量産的6英寸工藝生産線上完成了碳化矽(SiC) MOSFET晶圓的制造流程,成為國内第一家掌握該技術的公司。

看似簡單的流程,實際操作起來,要實現超高密度的微納米制造工藝,不能僅用一個“難”字來形容。

 

極高純度的半導體經過長晶、切片等工序制備成為晶圓,晶圓經過一系列半導體制造工藝形成極微小的電路結構,再經切割、封裝、測試成為芯片,廣泛應用到各類電子設備當中。

 

基于該晶圓開發的碳化矽功率器件比如說MOSFET,,跟傳統的矽功率器件比,相同功率等級的碳化矽功率器件的理論能耗隻有矽器件的十分之一,相應的碳化矽器件的芯片面積隻有矽器件芯片面積的幾十分之一,并且碳化矽功率器件可以耐受更高的工作溫度、抗輻射、适應極端惡劣的工作環境。

 

2、打造全系列産品線,緻力整套解決方案

 

晶圓的誕生隻是開始,後續量産才是“任重道遠”。

 

SiC功率器件的生産難度不僅在上遊的晶圓材料上,在器件的前道和後道工序中都有不同難點,如前道工序的襯底缺陷、襯底透明度、摻雜劑活化、栅氧化,以及後道工序的晶圓減薄、鍍金屬、晶圓完成度等方面都需要精細的工藝技術支持。


目前,瞻芯電子正集中精力研發1200V SiC MOSFET、1200V SiC SBD、650V SiC MOSFET以及SiC MOSFET栅極驅動芯片等産品:


SiC MOSFET 驅動IC芯片預計2019年10月量産,這将是世界上第一款把SiC MOSFET驅動所需的負壓、退飽和保護等核心功能集成在一顆8個管腳的SOIC封裝裡的芯片産品。


1200V SiC SBD(二極管)預計在2019年12底完成可靠性驗證并且開始量産。


公司最為核心并且填補國内空白的1200V SiC MOSFET将于2019年9月給客戶送樣,2020年第一季度完成可靠性驗證,并且二季度正式量産。


這些産品将應用在光伏逆變器、充電樁、電能質量管理單元、電動汽車車載充電器、以及電動汽車的電驅動單元等場景之中。

 

2019 年底,瞻芯電子有望為中國新能源産業提供整套 SiC 功率器件及驅動芯片解決方案,并計劃于 2022 年前打造完全國産、車規級 SiC MOSFET 和 SBD 全系列産品線。

 

工欲善其事必先利其器。為了充分準備碳化矽功率器件的量産,瞻芯電子購買了碳化矽專用的高溫退火爐,未來,瞻芯還将計劃購買碳化矽專用的高溫離子注入機、背面減薄和激光退火等專業設備。

3、市場龐大,布局全球

 

近年來,我國新能源汽車發展突飛猛進,在政府工作報告中也幾次被提及,未來的發展方向就是要用新能源汽車取代傳統汽車。

 

但是,電動汽車的電動機是有源負載,其轉速範圍很寬,且在行駛過程中需要頻繁地加速和減速,工作條件比一般的調速系統要複雜,因此,其驅動系統是決定電動汽車性能的關鍵所在。

随着電動汽車的發展,大家對電力電子功率驅動系統提出了更高的要求,即更輕、更緊湊、更高效、更可靠。

 

碳化矽(SiC)因其寬帶隙性能脫穎而出。與傳統矽基器件相比,SiC的擊穿場強是傳統矽基器件的10倍,導熱系數是傳統矽基器件的3倍,非常适合于高壓和大功率應用,如電源、太陽能逆變器、火車和風力渦輪機。

 

國際上碳化矽MOSFET的研發方興未艾,國内已經具備良好的芯片産業和資本基礎,借助于國内的優異的創業環境,以及瞻芯團隊兩年來的深度研發和極力攻關,目前瞻芯研發的1200V SiC MOSFET産品性能已經進入世界第一梯隊。

 

瞻芯電子總裁張永熙博士表示,碳化矽功率器件的市場正在高速成長,預計在2027年之前全球達到100億美元左右,而中國市場将至少占50%。瞻芯目前的用戶端市場有80%左右都是國内的電力電子系統廠商,但産品的最終的應用市場是全球化的。

 

在新能源汽車強勢需求的推動下,提前布局SiC已成為大勢所趨。瞻芯電子不斷突破技術壁壘,掌握自主的核心技術,借着新能源汽車的東風将國産SiC推向世界。

4、紮根臨港,相伴成長

 

而對于瞻芯電子發展的根基——臨港地區。

 

張永熙博士表示,臨港優異的産業發展政策和環境,以極具前瞻性的城市規劃助力瞻芯在臨港不斷發展壯大。瞻芯也見證了臨港這個未來之城一步步成為一個宜居、宜業,富有創新性和活力的魅力門戶之城。


同時,臨港聚集了像上海電氣、上汽新能源、特斯拉等一系列高端功率芯片客戶端的産業鍊資源,還有華大積塔半導體在建的碳化矽和特色工藝生産線,整個臨港正在形成一個完整的芯片産業鍊生态,為上海瞻芯的發展提供更加完善的産業環境。

 

落戶臨港科技城以來,瞻芯電子不斷成長,逐步建設了瞻芯的碳化矽專用加工平台和高端功率模塊研發平台,以及高性能模拟IC研發等國家急需的高端芯片産業化研發中心。除了目前在開發産品之外,瞻芯電子下一步将推出碳化矽功率模塊、高性能電源(包括數據中心和通信電源)的控制和驅動芯片、車規級的驅動IC芯片、車規級的碳化矽MOSFET芯片、以及下一代即溝槽型的碳化矽MOSFET芯片。

 

未來,瞻芯還将入駐臨港科技城首發地塊創晶科技中心,在這塊朝氣蓬勃的科技創新熱土上與萬千科技企業共生共榮、相伴成長。


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