1000萬顆背后的青企“創(chuàng)芯”故事

從芯片設(shè)計(jì)到協(xié)作流片，再到自主封裝測試與應(yīng)用落地，青島中微創(chuàng)芯成功構(gòu)建了涵蓋“自主核心+協(xié)作配套”的全鏈條體系，不僅充分發(fā)揮了自身的技術(shù)優(yōu)勢，還有效整合了山東本地的產(chǎn)業(yè)鏈資源，成為山東功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上具有代表性的企業(yè)。

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)與國產(chǎn)替代加速的背景下，半導(dǎo)體設(shè)備作為產(chǎn)業(yè)基石，正迎來歷史性發(fā)展機(jī)遇，中國需求增速顯著高于全球平均水平。隨著新興需求的迅猛增長，半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)正步入一個(gè)由“需求擴(kuò)張”與“國產(chǎn)替代”雙重動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的全新發(fā)展階段。

位于青島中德生態(tài)園的青島中微創(chuàng)芯電子有限公司（以下簡稱“中微創(chuàng)芯”）其自主研發(fā)制造品牌——“琴芯微”已實(shí)現(xiàn)超1000萬顆產(chǎn)品的批量出貨。產(chǎn)品線包括300—800V系列IPM模塊，600V、1200V系列IGBT芯片等。公司專注于高端智能功率模塊（IPM）的研發(fā)與制造，其產(chǎn)品線廣泛應(yīng)用于高端智能家電、新能源汽車、工業(yè)變頻控制及人工智能等多個(gè)領(lǐng)域。

“琴芯微”的第七代IGBT技術(shù)出片量比第四代多30%，成本直降15%。這項(xiàng)突破背后，是中微創(chuàng)芯在功率芯片設(shè)計(jì)與流片工藝上的顛覆革新，這也標(biāo)志著青島造“中國芯”正以全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的閉環(huán)生態(tài)，重塑中國智能功率模塊的全球坐標(biāo)。

產(chǎn)業(yè)“破局”的新標(biāo)桿

智能功率模塊是一種將功率半導(dǎo)體芯片和驅(qū)動(dòng)控制芯片集成在一起的開關(guān)器件，具有高輸入阻抗、高開關(guān)頻率和耐高壓低驅(qū)動(dòng)功率的優(yōu)點(diǎn)。變頻控制方案通過提升用電效率和減少碳排放，成為高效電機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵。IPM模塊作為其硬件基礎(chǔ)，越來越多地被用于各種變頻節(jié)能等場景。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2023年中國IPM市場規(guī)模已達(dá)到120億元人民幣，預(yù)計(jì)到2025年將進(jìn)一步擴(kuò)大至160億元人民幣。盡管市場規(guī)模持續(xù)增長，但目前80%以上的市場份額仍被日韓及歐美公司占據(jù)。

尤其是IGBT這一核心器件，幾乎被國外企業(yè)巨頭壟斷。中微創(chuàng)芯總經(jīng)理孔亮坦言道：“2009年我初入此行時(shí)，國內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)尚處于萌芽階段。凡是需要變頻且集成度高的電機(jī)產(chǎn)品，都需要功率模塊，每年市場需求量超過8億顆。”

隨著技術(shù)積累的不斷加深，中微創(chuàng)芯在IGBT領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了關(guān)鍵突破。公司研發(fā)的國產(chǎn)化逆導(dǎo)IGBT（RC-IGBT）智能功率模塊，經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)定，其三大核心技術(shù)在國內(nèi)外公開文獻(xiàn)中未見相同報(bào)道。該模塊不僅攻克了傳統(tǒng)IGBT模塊導(dǎo)通損耗高、體積大、可靠性差等難題，還在能效比上實(shí)現(xiàn)了突破。芯片結(jié)構(gòu)革新后，整體能效比國內(nèi)同類產(chǎn)品高出20%，損耗控制水平已與國際競品持平甚至超越。此外，芯片元胞尺寸的減小提升了模塊功率密度和短路耐量，使產(chǎn)品魯棒性增強(qiáng)50%。

“我們的第七代IGBT芯片技術(shù)，pitch（間距）達(dá)到1.4微米，在相同模塊體系下，能實(shí)現(xiàn)更高的功率輸出。”孔亮拿起兩個(gè)晶圓做對比介紹道，“這兩個(gè)芯片面積都是8寸晶圓。從芯片數(shù)量看，7代芯片的出片數(shù)量比原來的4代芯片多至少30%。憑借優(yōu)秀的設(shè)計(jì)技術(shù)，我們在相同面積的芯片上實(shí)現(xiàn)了更高的產(chǎn)量。同時(shí)，我們的產(chǎn)品優(yōu)勢在于匹配性高，通流能力及控制力強(qiáng)。”如今，公司產(chǎn)品已在空調(diào)、冰箱、新能源汽車等領(lǐng)域替代了大量國外產(chǎn)品，逐步打破國際壟斷，為山東功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“破局”樹立了標(biāo)桿。

如果將芯片比作人，那么它的控制芯片就相當(dāng)于人的大腦，驅(qū)動(dòng)芯片如同人的神經(jīng)，功率芯片和碳化硅芯片如同人的手和腳。以往，行業(yè)將驅(qū)動(dòng)芯片與功率芯片分開使用，相當(dāng)于人的神經(jīng)與手腳是分開的，而中微創(chuàng)芯做的就是將驅(qū)動(dòng)芯片和功率芯片集成在一起。“我們將‘神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)’與‘執(zhí)行機(jī)構(gòu)’（如‘手’‘腳’）進(jìn)行了集成化設(shè)計(jì)，從而顯著提升了系統(tǒng)的靈活性。”孔亮表示。

打造自主可控體系

中微創(chuàng)芯從不滿足于單一環(huán)節(jié)的突破，而是聚焦產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。公司通過整合上下游資源，實(shí)現(xiàn)了IGBT芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的全自主可控，并在青島市集成電路產(chǎn)業(yè)園內(nèi)投資建設(shè)了新廠區(qū)，已構(gòu)建覆蓋智能功率模塊全流程的自主能力，包括芯片封裝、測試及最終應(yīng)用測試等核心環(huán)節(jié)，致力于打造貫穿整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條的自主可控體系。

在封裝測試環(huán)節(jié)及下游應(yīng)用領(lǐng)域，中微創(chuàng)芯均實(shí)現(xiàn)了100%的自主可控。目前，公司已建成三條IPM專用封裝測試生產(chǎn)線，月產(chǎn)能達(dá)120萬只，還規(guī)劃在明年下半年啟動(dòng)二期工程擴(kuò)產(chǎn)。而在下游應(yīng)用端，憑借青島本地海爾、澳柯瑪?shù)戎悄芗译姰a(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢，公司能快速對接客戶需求，將封裝完成的模塊直接應(yīng)用于家電、新能源汽車等場景，并根據(jù)客戶反饋持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品。

從芯片設(shè)計(jì)到協(xié)作流片，再到自主封裝測試與應(yīng)用落地，青島中微創(chuàng)芯成功構(gòu)建了涵蓋“自主核心+協(xié)作配套”的全鏈條體系，不僅充分發(fā)揮了自身的技術(shù)優(yōu)勢，還有效整合了山東本地的產(chǎn)業(yè)鏈資源，成為山東功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上具有代表性的企業(yè)。

穩(wěn)定可靠的國產(chǎn)模塊

2022年，中微創(chuàng)芯在青島西海岸新區(qū)投資新建了智能功率模塊研發(fā)及生產(chǎn)項(xiàng)目，一期年產(chǎn)1000萬顆IPM產(chǎn)線已于2023年底通線，可為變頻家電、新能源、工業(yè)及人工智能領(lǐng)域提供穩(wěn)定可靠的全國產(chǎn)高端智能功率模塊。憑借全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的獨(dú)特優(yōu)勢，青島中微創(chuàng)芯的產(chǎn)品現(xiàn)已覆蓋廣泛的功率范圍，包括1.5安培至900安培的電流和100V至1700V的電壓，全面滿足智能家電、新能源、工業(yè)控制等多個(gè)領(lǐng)域的需求，成為了推動(dòng)行業(yè)持續(xù)升級的“動(dòng)力芯”。

在智能家電領(lǐng)域，公司的IPM模塊已深入日常生活的方方面面。孔亮介紹：“從空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)，到大家每天用的高速吹風(fēng)筒、破壁機(jī)，都有我們的產(chǎn)品。比如在空調(diào)上，我們的模塊能實(shí)現(xiàn)更低損耗，幫助空調(diào)節(jié)電省電。在洗衣機(jī)上，不僅能延長設(shè)備壽命，還能提升電機(jī)控制的穩(wěn)定性。”截至目前，中微創(chuàng)芯已成功推出超過30款系列化IPM產(chǎn)品，全面覆蓋各類功率需求的家電市場，不僅深度攜手國內(nèi)眾多家電巨頭，更在珠三角、長三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)穩(wěn)固占據(jù)市場領(lǐng)先地位。

在新能源領(lǐng)域，公司的大功率模塊更是展現(xiàn)出強(qiáng)勁實(shí)力。750V、1200V電壓的模塊廣泛應(yīng)用于商用電動(dòng)汽車、乘用車，以及儲(chǔ)能、新能源發(fā)電場景。孔亮提到：“我國在新能源汽車、儲(chǔ)能領(lǐng)域走在國際前列，這些領(lǐng)域都使用了第七代芯片技術(shù)。我們的芯片面積可以越做越小，產(chǎn)品的可靠性可以越做越高。因此在相同模塊體系下，可以實(shí)現(xiàn)更高的功率。”此外，針對國內(nèi)領(lǐng)先的光伏產(chǎn)業(yè)，中微創(chuàng)芯還在定制開發(fā)適配場景的產(chǎn)品，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。