绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是功率半导体领域的代表性产品之一，具有高频、高压、大电流、易切换等优良特性，被誉为工业交流器件的“CPU”，广泛用于计算机、通信、消费电子、汽车、光伏、工业制造等领域。特别是近年来随着绿色低碳理念逐渐深入人心，新能源汽车、光伏等产业取得高速发展，IGBT也迎来新的一波成长。北京贝茵凯微电子有限公司由国内功率半导体行业顶尖的产品研发团队和资深产业链投资整合团队创办，致力于在先进功率器件领域从事研发、设计、制造以及相关产品的集成，具备全新第七代IGBT功率芯片设计和开发能力。近日，记者采访贝茵凯CEO何林时进一步了解到，其自主研发的第七代IGBT在新能源汽车、光伏、储能等重点行业的多家头部企业试用或小批量上机，得到优秀反馈，部分指标超越国际一线品牌，目前公司产品已进入大规模交付阶段。这一成果在证明贝茵凯具备综合实力的同时，也为国产IGBT崛起，重塑海外寡头垄断的产业格局，提供了有利契机。
以高端IGBT满足市场本土化需求
就整个半导体行业而言，在经历2022下半年开启的市场下行之后，目前仍处于触底回升阶段，多数企业的业绩虽已走出低谷，全面反弹回升的时点却需进一步观察。然而，IGBT的市场行情却相对独立。得益于绿色低碳大趋势，各领域对功率半导体产品的应用需求不断增加。甚至有消息称，当前市场对高端IGBT的需求已处于紧缺状态。
对此，何林表示认同：“随着储能技术、新能源汽车、风力发电以及光伏能源、高压变频等领域迅猛发展，市场对于IGBT的需求日益增加。与此同时，整个IGBT市场的结构性分化趋势更加明显，中低端产品因产能过剩竞争加剧，高端产品的需求却在不断上扬。”集微咨询的分析报告也证明，未来数年中，风光储领域的IGBT市场增长速度将超过汽车行业，市场份额有望在2025年达到9.7%。从国内来看，中国是全球最大的IGBT需求市场，需求量的全球占比超过40%，且比例有望进一步增加。
这样的市场需求趋势为新进入者的发展提供了有利契机。贝茵凯作为国内厂商的佼佼者，自2022年成立以来，就一直致力于推动国产IGBT技术的创新与突破，全力打造第七代大功率IGBT。
何林表示，贝茵凯的产品定位非常明确，就是以全球顶尖IGBT企业为目标，自主研发第七代高端IGBT功率芯片。当然，这样的目标并不容易达成，一方面需要产品的性能达标，同时还要保证供应链的稳定，实现成本的优化，做到本土服务的及时响应，甚至能够满足用户的一些特殊定制化需求。
而历数贝茵凯的发展历程，2023年4月，公司完成研发设计仿真等前期准备工作，进入流片程序；2023年7月，成功研发全自主的“第七代大功率IGBT”，并于12英寸晶圆上成功面世；2023年末，推出1000V～1700V全系列第七代IGBT产品；进入2024年，贝茵凯自主研发的IGBT功率器件在新能源汽车、光伏、储能等重点行业的多家头部企业进行试用或小批量上机，反馈优秀。这一系列成果充分证明了贝茵凯的技术实力，也奠定了贝茵凯在我国功率器件市场的领先地位。
以独创性技术突破第七代IGBT壁垒
IGBT自诞生大约经过了30多年的发展，技术水平持续演进，核心关键指标，即开关损耗、导通损耗以及安全工作区等几个方面，性能不断提高。资料显示，IGBT公认标准下共经历了7代的迭代升级，每一代产品在结构上均有较大差异，关键性能指标上有较大提升。从某种程度上来说，可以开发哪一代际的产品，也反映了一家企业在技术上的研发实力。
根据何林介绍，贝茵凯早在创立之初，就以全球顶尖企业为标的，将目标锚定在应用条件更苛刻、研发制造难度更大的高端功率芯片领域，全力以赴打造第七代大功率IGBT芯片。目前，贝茵凯开发出的第七代IGBT拥有更高的功率密度，驱动电路简单以及安全工作区更宽等特点。“仅从产品的制程工艺就可以看出，目前业界主流产品的工艺精度大约在0.35微米水平，而贝茵凯的产品工艺已演进到50纳米节点。整个产品工艺水平实现了巨大的跨越。”
之所以能够取得这样的成果，得益于贝茵凯在IGBT开发上所具有独创性：首先是整个工艺流程和版图均为全新设计，这确保了产品开发的性能优势；其次是产品的寄生电容参数可调，最高适用频率从15kHz-20kHz提升至30kHz-40kHz，甚至超过部分国际大厂水平；第三是采用超薄片工艺（<70um），可实现最高175℃的工作结温，进一步拓宽应用范围。此外，贝茵凯还具有较强的产业链协同能力，可以与晶圆代工厂、封装厂通力配合，使得公司开发的创新的技术能够准确落地，这是发挥公司技术实力的一个重要基础。
资料显示，贝茵凯开发出的第七代IGBT采用了业界领先的微沟槽栅技术（MPT），通过增加有源栅极密度，增加单位芯片面积上的导电沟道，降低静态损耗，使IGBT向着小型化、高功率、高可靠性进一步发展。
以车规品质提供高规格芯片
开发出高性能技术的同时，贝茵凯也致力于为用户提供最优质的产品。由于汽车电子本身使用环境较为复杂，一旦失效就可能引发严重后果，所以市场对于车规级IGBT产品的要求要高于工控类与消费类IGBT产品。具体体现为：车规级IGBT的工作温度范围广，需适应“极热”“极冷”的高低温工况；需要承受频繁启停、加减速带来的电流冲击，导致IGBT结温快速变化，对IGBT耐高温和散热性能要求更高；汽车行驶中可能会受到较大的震动和颠簸，要求IGBT模块的各引线端子有足够强的机械强度，能够在强震动情况下正常运行；需具备长使用寿命，要求零失效率等。
近年来，贝茵凯积极进军车规芯片的研发，并且把很多车规芯片的规格向工控领域渗透。“这样公司就能够在成本不做大幅变动的情况下，为用户提供更高规格的芯片。”何林表示。
目前，贝茵凯第七代IGBT产品包含750V、1000V、1200V、1700V等电压等级系列，其中750V和1200V已经具备达到车规标准的能力，1200V也有部分车规级产品推出，可以满足用户更高稳定性与可靠性上的需求。
至于进入车用市场，贝茵凯采取了相对稳健的策略，在保持技术研发，达成车规能力的同时，不急于大规模出货。公司将先在工控和光伏等领域站稳脚跟，再逐步向车用市场推进。
以IGBT与碳化硅协同推进持续发展
PCIM Asia 2024将于今年8月在深圳召开，展会为来自全球电能转换和智能运动领域的专业人士提供良好的交流平台，行业及学术界专业人士将于展会上发布最新的研究成果和产品，内容从器件、驱动控制、封装技术到最终系统，涵盖整个生态链。与展会同期举行的PCIM Asia国际研讨会一直是亚洲地区享有盛誉的电力电子学术会议之一，议题包括功率半导体、被动元件、散热管理、储能、传感器、新型材料和系统等的最新发展，共同探讨电力电子领域内的最新突破技术和未来发展趋势。
贝茵凯也将受邀参加这届展会，从全系列高压大电流IGBT，到12寸晶圆加工工艺，再到驱动板及相关组件，这是贝茵凯首次携旗下产品，全方位、全系列地对外展示亮相。“我们希望能够通过这次亮相引起业界同仁的广泛关注，认识到中国已经拥有可以研发、生产、制造、应用等能力的全产业链、全系列高压大电流IGBT的本土企业，我们贝茵凯有能力满足并服务好新质生产力提升要求，我们准备好了！”何林表示。
目前，中国已经成为全球最大的IGBT市场，占全球总量超过40%，并且这一比例有望继续增长。不过，本土IGBT产业起步较晚，市场主要被国外企业所垄断，国产IGBT的整体自给率仍然较低。贝茵凯在第七代IGBT产品上的成功，为国产IGBT在高端功率器件领域实现本土替代打开了突破口。
何林指出，贝茵凯的竞争优势一方面得益于本土供应链的稳定可靠，同时公司采用12英寸晶圆生产，保证产品高性能的同时，也能确保产品成本上具有更大优势。此外，贝茵凯还具有本土企业的快速响应能力，甚至可为用户量身定制所需产品。
得益于贝茵凯在对产品技术上的深刻理解与掌握，目前贝茵凯正在着力扩大企业规模，希望能够进一步打通从材料，到研发设计、测试分析，再到应用端的完整产业链，以强化产品迭代能力，为用户赋能更大价值。
另外，贝茵凯也在发力碳化硅器件领域。由于碳化硅功率器件具备优越的耐高压、耐高温、低损耗等特性，吸引了越来越多国际功率大厂的布局。经过数年积累，贝茵凯已经可为用户定制碳化硅功率芯片。相关产品适用1kw-500kw范围，在工作频率位于10KHz-100KHz 之间的场景下运行。
针对碳化硅领域，何林对记者强调，公司将保持自身的发展节奏，先期仍以用户定制为优先，然后逐步推出二极管、MOSFET等通用产品，逐步建立碳化硅器件的生产研发能力。
截止到七月初，贝茵凯已经签订逾千万订单，分期交付了几批头部客户订单，还有大量订单正有条不紊的逐步推进签约与交付。
未来，贝茵凯将协同硅基IGBT与碳化硅MOS/JBS器件两条产品线，持续深耕高端应用领域，同时加强与终端用户企业的合作，全力推进国产芯片的替代进程。
