從國際大廠的歷史來看，全球功率半導(dǎo)體龍頭均為IDM(設(shè)計(jì)制造一體化)企業(yè)，如英飛凌、安森美、ST、羅姆等，他們擁有自己的晶圓廠、芯片廠、封測(cè)廠。在中國臺(tái)灣有茂達(dá)電子、富鼎電子等一批功率器件的設(shè)計(jì)企業(yè)。在國內(nèi)，士蘭微、揚(yáng)杰科技、華微電子為代表性的IDM企業(yè)，中車時(shí)代電氣及比亞迪也選擇IDM模式生產(chǎn)IGBT;華虹半導(dǎo)體、方正微電子以代工為主，華潤(rùn)微電子以代工為主、但也在向IDM模式方向發(fā)展，目前純?cè)O(shè)計(jì)企業(yè)包括韋爾股份、無錫新潔能等少數(shù)企業(yè)。這意味著制造能力建設(shè)是功率半導(dǎo)體企業(yè)走向中高端核心要素。
究其原因，邏輯、存儲(chǔ)芯片的工藝提升路徑是先進(jìn)工藝(More Moore)，靠工藝線寬的縮小提升集成度，從而提高性能和產(chǎn)量，但會(huì)導(dǎo)致制造環(huán)節(jié)的投入越來越大，很多廠商無法承擔(dān)如此高的資本投入，因此形成了芯片設(shè)計(jì)公司和芯片代工廠的分化。
功率半導(dǎo)體遵循特色工藝(More than Moore)，即器件價(jià)值的提升不完全依靠尺寸的縮小，而是通過功能的增加。在這個(gè)意義上，高端功率半導(dǎo)體所涉及的eNVM、BiCOMS、RFCOMS、BCD、MEMS等工藝都屬于非尺寸依賴的特色工藝。相比以線寬為基準(zhǔn)的邏輯工藝，特色工藝的競(jìng)爭(zhēng)能力更加綜合，包括工藝、產(chǎn)品、服務(wù)、平臺(tái)等多個(gè)維度。特色工藝的競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)在于工藝的成熟度和穩(wěn)定性，工藝平臺(tái)的多樣性。
另外，功率半導(dǎo)體產(chǎn)品性能與應(yīng)用場(chǎng)景密切相關(guān)，導(dǎo)致平臺(tái)多、產(chǎn)品類型多。除了應(yīng)用最廣泛的功率半導(dǎo)體(硅基及化合物)，混合信號(hào)芯片、射頻IC、汽車電子、MEMS傳感器、MCU、圖像傳感器均為特色工藝驅(qū)動(dòng)。例如安森美MOSFET多達(dá)2,500余種，以及驅(qū)動(dòng)芯片150余種;英飛凌MOSFET產(chǎn)品電壓范圍從12V到950V，質(zhì)量等級(jí)從工業(yè)級(jí)到汽車級(jí)，種類超過3300種，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)芯片達(dá)到500余種。
可見，功率器件企業(yè)要構(gòu)筑核心競(jìng)爭(zhēng)力，就需要在堅(jiān)持以IDM模式為主要經(jīng)營(yíng)模式的情況下，一方面以下游終端用戶為主要服務(wù)對(duì)象，以更好地理解客戶需求，按需生產(chǎn)不同電性功能的功率器件，從而使生產(chǎn)更具彈性，有效提升生產(chǎn)效率;另一方面要在系統(tǒng)的引領(lǐng)下，持續(xù)開展技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新，以更好地加速技術(shù)及應(yīng)用積累，在深度及廣度上覆蓋下游客戶日益增長(zhǎng)的定制化需求。
具體而言，國產(chǎn)品牌要切入客戶的供應(yīng)鏈體系，就需要企業(yè)能夠支持長(zhǎng)期研發(fā)和持續(xù)改進(jìn)。例如，更換IGBT產(chǎn)品的認(rèn)證周期在3年左右，下游客戶對(duì)原供應(yīng)商的粘性極強(qiáng)。這就需要企業(yè)通過IDM模式形成的設(shè)計(jì)與工藝相結(jié)合的綜合實(shí)力，提升產(chǎn)品品質(zhì)、加強(qiáng)控制成本，向客戶提供差異化的產(chǎn)品與服務(wù)，提高向大型廠商滲透的能力。只有對(duì)生產(chǎn)線和設(shè)備精通的企業(yè)才能突破這些技術(shù)難點(diǎn)。
例如，特定耐壓指標(biāo)的IGBT器件，芯片厚度需要減薄到200~100μm，對(duì)于較高要求的器件，甚至需要減薄到60~80μm，目前國內(nèi)普遍可以減薄到175μm。當(dāng)硅片厚度減到200~100μm的量級(jí)，后續(xù)加工處理非常困難，硅片極易破碎和翹曲， 特別是針對(duì)8吋以上的大硅片。據(jù)士蘭微(600460)電子人員的介紹，為突破超薄晶圓后道制造工藝的技術(shù)難點(diǎn)，士蘭微電子引進(jìn)了全系列的業(yè)界先進(jìn)制程設(shè)備，包括用于超薄晶圓薄化工藝的Taiko減薄機(jī)臺(tái)，與之配套的光刻、雜質(zhì)高能注入及實(shí)現(xiàn)IGBT場(chǎng)截止層雜質(zhì)激活的激光退火等設(shè)備。2019年上半年實(shí)現(xiàn)120μm硅厚度的1350V RC IGBT器件的生產(chǎn)釋放，并實(shí)現(xiàn)對(duì)終端客戶的批量供貨，在感應(yīng)加熱應(yīng)用領(lǐng)域成功的替代了同類型進(jìn)口器件產(chǎn)品。士蘭微電子的1350V RCIGBT系列產(chǎn)品基于自研的第三代場(chǎng)截止(Field-StopIII)工藝平臺(tái)，進(jìn)一步優(yōu)化后道工藝制程，在IGBT器件的內(nèi)部集成了續(xù)流二極管結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在，士蘭微電子在自有的8英寸芯片生產(chǎn)線上已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了幾類關(guān)鍵工藝的研發(fā)與批量生產(chǎn)，是目前國內(nèi)為數(shù)不多已全面掌握上述核心技術(shù)的大尺寸功率半導(dǎo)體器件廠家。
