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贺利氏电子沈仿忠:硬科技是所有产业的骨架 材料攻关要“和时间做朋友”

来源:爱集微

#贺利氏#

09-16 07:56

“目前本土半导体产业链在设计和封装能力方面已经逐步强大起来,但是在设备和材料层面,短板依旧凸显。这些是必须要坚定不移地‘啃’下来的硬骨头。” 贺利氏电子中国区副总裁沈仿忠9月9日在PCIM Asia 2021上接受集微网专访时这样指出。

从“世界工厂”到强调本土供应链能力,中国产业正经历新一轮深刻的产业结构调整。以半导体为首的硬科技产业首当其冲,因为这是撑起所有产业的“骨架”。其中材料层面的创新和工艺的进步,对于后摩尔时代的半导体产业更是关键的推动力。但材料产业基础的提升非一日之功,需要经历长达数十年的基础研究以及大量实验、应用,才可能迎来收获的曙光。“厚积薄发绝非一日之功,比如贺利氏电子的烧结银技术就是经历了数十年的研究积累,现在才开始进入收获期。”沈仿忠说。

贺利氏电子中国区副总裁沈仿忠

在PCIM Asia 2021上,贺利氏电子展出了应用于功率电子领域的一系列材料解决方案和亮点产品。贺利氏电子深耕电子封装行业60余年,致力于不断通过优化和匹配的材料组合,为电子封装材料应用领域注入创新能量。

功率电子领域第三代半导体未来将唱主角

在全球“碳中和”的大背景下,汽车从内燃机转向新能源,白色家电转向能效更高的变频家电,太阳能、风能等绿色能源大力发展,这些下游应用趋势的变化引发产业链上游的巨大变革。沈仿忠指出,这些变化成为功率器件大热背后的推动力。但他同时也表示,目前在功率器件领域,欧、美、日依然处于垄断地位,除了历史原因外,更在于下游产业拉动的因素,“比方说德国的汽车工业发达,从而奠定了英飞凌在汽车功率电子的领导地位;而日本家电产业发达,则奠定了三菱电机和富士电机的优势地位。”

沈仿忠表示,现在中国陆续涌现出来一些优秀的功率器件厂家,但与国外仍有差距。具体来看,在设计层面,很多国产品牌还处于起步阶段,主要以模仿和优化设计为主,市场上基本呈现“实现一代,追赶两代、三代”的状况;材料层面,由于系统结构复杂,应用特殊,可靠性质量要求高,相当大的基础原材料还是依赖进口,国内厂商在基础材料的研发上还需要进一步投入;在制造工艺层面,国外高精尖设备仍然是主流,但在近两年国内投资热潮的推动下,涌现了一批非常有潜力的国产品牌,“期待在后续市场的严酷洗礼下,一些企业能脱颖而出。”

事实上,当前功率半导体行业正在经历一场由碳化硅和氮化镓等宽禁带半导体(即“第三代半导体”)引领的技术革命,以实现更高的功率密度和开关速率。对此,沈仿忠特别解释,所谓的第三代半导体并非是要取代第一代和第二代半导体,三者更多是共存关系,“在逻辑电路领域还是主要使用第一代半导体,在光电领域主要使用第二代半导体,在功率电子领域,未来第三代半导体将会唱主角。”

不过,目前第三代半导体的发展面临两大主要瓶颈——材料和设备。沈仿忠指出,以碳化硅为例,目前长晶圆的生长速度依然很慢,且良率较低,导致成本较高,这有待于成本和工艺上的进一步突破。与此同时,随着新一代半导体材料的导入,与之配套的电力电子封装技术与解决方案也要同步跟进。目前普遍应用的封装技术和解决方案已经难以满足更高功率密度和开关速率的应用需求。这些材料和工艺上的不断提升将成为接下去半导体技术革命成功的关键。

沈仿忠介绍,围绕第三代半导体,贺利氏电子着力于研发除了晶圆以外的整体封装解决方案,包括固晶材料(DA)、线材(WB)、金属陶瓷基板等等。其中在固晶材料方面,贺利氏早在15年前就开始量产烧结银材料,目前已经发展为多环境、多种结合界面、多种散热选择的全系列产品体系,可满足客户对空气回流(Air Reflow)、铜界面、大尺寸芯片等方面的极限焊接要求。在线材方面,贺利氏拥有功率模块所需要的所有种类键合材料,包括粗铜线、高纯度铝线、铝带、铜带等,并拥有多年的量产经验,可以充分满足国内客户的应用需求并分享经验。在基板方面,除了拥有得到国际大厂广泛应用的AMB、DBC 外,还推出了更具性价比的TFCB 基板,可以助力国内厂商提升本土产品竞争力。

值得一提的是,在改善芯片性能方面,贺利氏电子推出了独有的Die Top System(DTS)材料解决方案系统,通过材料的创新,充分优化电力电子模块的性能,能够将电力电子模块的使用寿命延长50多倍,并确保芯片的载流容量提高50%以上。据悉,该系统不仅能显著提高芯片连接的导电性、导热性,以及芯片连接的可靠性,并能对整个模块的性能进行优化,同时还能简化工业化生产流程,最大程度提高盈利能力,加快新一代电力电子模块的上市步伐。“DTS可以说是一套集贺利氏几乎所有优势产品为一体的材料解决方案,可以帮助客户充分释放SiC芯片的潜能,并且避免大量的设备投入和IP风险。”沈仿忠表示。

在本次PCIM Asia上,针对电动汽车的功率解决方案的小型化、高能效和高可靠性等需求,贺利氏电子带来了一套碳化硅功率器件的完整封装解决方案。该方案即采用了贺利氏电子的新型封装材料,包括贺利氏银烧结材料、高可靠的金属陶瓷基板以及DTS系统。

材料基础是本土产业短板 需要长期主义思维发展

本土供应链安全和供应链韧性,无疑是当前全球半导体产业发展的关键词。

对于中国本土半导体产业链的发展现状,沈仿忠指出,近年来在国家政策以及资本的大力支持下,国内在半导体设计和封装领域已经有了很大进步,也涌现了一批优秀的本土企业,但是在半导体设备和材料方面,是目前本土产业的短板。在功率半导体层面,也存在同样的问题。

“与先进工艺相比,功率器件更多是材料上的难点。”沈仿忠指出,现在国内产业对于材料层面的投入力度在不断加强,比如第三代半导体领域呈现出的投资热潮,以及国家大基金二期也重点向材料领域倾斜,“信号已经很明显,就是要把资源投入到最难啃的‘硬骨头’上面来,不可能每个人都去吃最容易吃的肉。”

但他同时也强调,对于像材料这样的硬科技,必须强调工匠精神和长期主义思维。“这是一个需要大量基础研究和实验的领域,你必须扎实地完成每一步,急不来。”沈仿忠做了一个形象的比喻,“这就如同只有历经十月怀胎,才能迎来新生儿的诞生。”

对于当前针对第三代半导体的概念产业界或是一些媒体上常提到的“换道超车”、“弯道超车”的说法,沈仿忠并不太认同。他强调,对于像材料这样的硬科技,没有捷径可言,更何况“换道”、“弯道”同样也不一定好走,或许更加困难。“但在方向上你可以做一些选择,比如当前新能源趋势下,更多的在纯电动车相关应用技术上发力,而不是内燃机上。”沈仿忠强调,但是在选定的赛道上,必须一步一个脚印把每一个关键环节都要做扎实,长期主义的心态是关键,“尤其是做材料的企业,要和时间做朋友,通常需要10年以上的沉淀才会慢慢迎来收获期。”

对于接下去国内产业链在碳化硅等新一代半导体材料布局上的机会,沈仿忠认为,可以继续在碳化硅衬底和外延突破,也可以考虑选择其他宽禁带材料,诸如金刚石和氧化镓等。这一点上,贺利氏电子也在持续研究性能更好、性价比更高的相关材料,并希望和国内产业链持续展开更广泛深入的合作。

2018年,贺利氏电子业务领域在上海成立了创新中心,据悉该中心每年都在持续新增研发人员以及数百万元的设备投入,与产业链上的客户紧密合作,并还陆续启动了与上海交通大学和复旦大学的产学研合作项目。其中与复旦大学的合作项目就是围绕第三代半导体的关键技术。

除了上海的创新中心,贺利氏电子在山东招远、江苏常熟等地设有生产基地,并在过去二十几年中成长为中国乃至全球领先的电子封装材料厂商。沈仿忠透露,今年公司对于招远、常熟两座工厂分别进一步追加投资以扩大产能。其中山东招远生产基地更是目前贺利氏全球最大的半导体键合丝生产基地。

鉴于中国市场的巨大体量和高成长性,贺利氏电子很早就在中国市场深耕供应链的本土化,并提出“在中国、为中国”的全面本土化供应链策略。沈仿忠表示,接下去贺利氏电子将持续加强研发和工程服务的投入,进一步强化技术支持的力度,帮助客户快速导入产品设计推向市场,同时扩大本土的功率器件相关材料的产能,确保本土供应充足快速响应市场需求。(校对/叨叨)

责编: Aki

Carrie

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作者简介

集微网IC频道副主编,关注人工智能、智能制造、智驾及AIoT产业链。

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