随着世界各国有序推进碳减排、碳中和,全球新能源汽车产业发展方兴未艾,中国正在引领全球电动汽车市场增长,并且成为功率电子市场的主阵地。作为深耕汽车功率模块的行业头部企业,贺利氏电子在提供全系列解决方案的同时,持续加强在中国的投资布局。
近日,德国贺利氏集团旗下的贺利氏电子技术(苏州)有限公司在江苏省常熟高新区宣布投用,首次将新型AMB金属陶瓷基板产品引入中国进行生产,将有效填补国内高端金属陶瓷基板产品的空白,并为主流电动车高质量发展提供优质解决方案。这不仅标志着贺利氏业务版图的进一步拓展,也是其在中国50年成功发展和践行“在中国、为中国”理念的缩影。
全球汽车功率电子发展势不可挡
在巨大的市场需求和强力政策推动下,全球电动汽车、风能和光伏等行业迎来前所未有的发展。其中,作为电源功率的管理和驱动核心,功率模块技术正逐步成熟并得到更广泛应用。
贺利氏电子中国联席负责人兼中国合资公司副总经理沈仿忠
贺利氏电子中国联席负责人兼中国合资公司副总经理沈仿忠在接受集微网采访时表示,全球电动汽车的快速发展得益于各国高度重视推进碳减排、碳中和,包括中国承诺力争2030年前实现碳达峰和2060年前实现碳中和。基于国家的相关战略和大力扶持,中国已在电动汽车领域位居世界前列,尤其在“三电”(电池、电驱、电控)技术上取得了重大突破。
据调研机构数据显示,中国正在引领全球电动汽车市场增长,预计2030年市场占有率达43%,2040年市场占有率为35%。鉴于功率电子市场的增长主要来自电动汽车,2023年中国占全球功率电子市场的45%,预计到2030年份额达55%,年均复合增长率为15%。
为此,贺利氏电子正在积极抢抓全球汽车功率电子发展机遇,并积极推动在中国的布局。
沈仿忠进一步称,在“三电”技术中,电驱起到的是连接作用,即将电池的直流电转化为交流电,然后驱动三相交流电机。“我们的布局主要就在于电驱板块,即DC/AC电源转换解决方案,其中的核心——功率模块采用SiC(碳化硅)技术,不仅在转化效率上较采用硅基材料的IGBT提升约4%,而且拥有更快的高频响应,以及能承受更大的高压和热量。”
目前,在电动汽车技术平台上,SiC芯片加上AMB(Si3N4陶瓷)覆铜陶瓷基板,已成为电驱模块主流搭档。氮化硅(Si3N4)陶瓷具有优良的绝缘、散热、抗热震性能以及高导热性,因此在高温下可以保持良好电气和机械性能,从而保证电动汽车长期行驶的可靠性。
基于在这一领域的多年深耕,贺利氏电子目前可提供全系列的完整解决方案,包括氮化硅AMB基板、烧结膏、键合线、大面积烧结材料和Die Top System(DTS)材料系统等,将能满足电动汽车/混合动力汽车市场的快速发展需求,系统性提升功率器件各方面性能。
但受限于材料技术、良率和成本等影响,当前全球碳化硅器件的渗透率仅约10%。
对此,沈仿忠表示,“虽然碳化硅功率模块成本相对较高,例如几年前碳化硅衬底相较于同类型硅模块的成本高5倍以上,但现在差距不断缩小至两三倍左右,而且成本优化速度正在加快。据业界信息,目前6寸碳化硅衬底的价格已从三年前的2万元大幅降至2000多元。”因此,未来碳化硅渗透率势必会越来越高,保守预计2030年将达到40%左右。
不过,由于受到一系列较大阻力,近年来欧美在支持新能源汽车发展上已出现部分“回撤”趋势。但中国无论在市场端还是政策端方面,都会推动碳化硅器件加速渗透并引领全球。
填补国内高端金属陶瓷基板空白
自1974年进入中国市场以来,贺利氏始终坚持“在中国、为中国”和升级本土化战略,致力于为客户加快新产品上市和半导体产业发展而不断创新、进取。而贺利氏电子常熟新工厂的开业,不仅标志着其业务版图的进一步拓展,也是贺利氏在中国50年成功发展的缩影。
例如早在20年前,贺利氏电子在常熟设立的第一家子公司——贺利氏招远(常熟)电子材料有限公司投资1875万美元,主要负责集成电路和半导体封装材料的生产与销售,2023年印证其市场表现,完成开票销售额达3.5亿元,对我国封装材料产业发展做出有力贡献。
此后,2022年12月,常熟市经贸代表团访问了位于德国哈瑙的贺利氏全球总部,双方宣布签约合作,总投资1600万欧元的贺利氏集团AMB金属陶瓷基板项目落户常熟高新区。如今,经过近两年筹备,贺利氏电子技术(苏州)有限公司应运而生,并宣布正式投用。
沈仿忠对集微网称,“在该项目推进中,让我最动容的是常熟高新区相关领导和工作人员非常尽心尽职,是很好的合作伙伴。他们对相关事项以身作则、急人所急,甚至利用周末任何时间帮助推动项目进展以及克服相关困难,从而促使项目推进速度比预想的快很多。”例如有的流程可能一个月都无法完成,但他们帮助去相关各部门协调,最后在很短的时间内高效解决。
“除了帮助推动很多工作,他们承诺的事项都会做到,这就是营商环境好的体现。”他说。
作为贺利氏设在常熟高新区的第二家企业,贺利氏电子技术(苏州)有限公司的诞生意义非凡。鉴于当前我国优质的AMB陶瓷基板主要依赖进口,贺利氏集团首次将新型金属陶瓷基板产品引入中国进行生产,依托贺利氏在材料领域的持续创新和技术优势,将有效填补国内高端金属陶瓷基板产品的空白,进一步加快苏州市、长三角地区乃至全国范围的新能源产业发展。
沈仿忠强调,“我们引进的并非欧洲的老旧技术,而是与国际上完全同步同轨的最新技术。把这些最新技术引入中国,我们的目的就是更好的服务客户,包括行业内多家头部企业客户。至于战略定位,常熟工厂首先是立足中国,然后辐射整个亚太地区。另外,我们的欧洲工厂辐射的是欧洲和美国市场。这既是一种双向备份战略,又是非常安全的供应链设置。“
无银活性金属钎焊(AMB)氮化硅基板
据了解,与传统的DBC基板相比,AMB陶瓷基板是靠陶瓷与活性金属焊膏在高温下进行化学反应来实现结合,因此其结合强度更高、可靠性更好,极适用于连接器或对电流承载大、散热要求高的场景,尤其是新能源汽车、轨道交通、风力发电、光伏和5G通信等领域。
进一步来看,贺利氏电子常熟工厂所具备的AMB 2.0产线拥有新的无银钎焊工艺,结合更多自动化生产线和检测线,具备新一代AMB基板的大规模生产能力,可为国内主流电动车高质量发展提供优质解决方案。沈仿忠称,在规划上,该工厂将有约七八成产能以电动汽车的碳化硅逆变器为主,其余产能也可以扩展至储能、数据中心、风能、光伏和超充等领域。
“一站式”解决方案塑成独特优势
随着碳化硅器件市场需求迅速增长,全球碳化硅行业曾一度呈现产能供给不足的情况。而为了保证碳化硅证衬底供给,满足以电动汽车为代表的客户未来增长需求,各大厂商纷纷开始扩产,这又促使国内AMB基板出现部分产能过剩,进入新一轮行业整合和优胜劣汰阶段。
对于贺利氏电子的优势,沈仿忠表示,“相较众多竞争对手,我们的最大区别在于作为材料解决方案供应商,可提供金属陶瓷板、烧结银、键合线、DTS等一站式材料解决方案。同时经过无数可靠性实验,我们深知哪些材料组合在一起更可靠,并对相关产品职责清晰。”如果客户对陶瓷板、烧结银和铜线采用三家供应商,一旦其界面出了问题便难以界定权责。
因此,目前贺利氏电子的产品在市场上广受欢迎和认可,包括多家行业头部的一级零部件供应商和主机厂均是客户,甚至公路上行驶的汽车碳化硅模块基本都有贺利氏的产品身影。
毫无疑问,高可靠性、高强度和优质的功率模块对于确保稳定的电力供应至关重要。在这其中,AMB是功率模块的核心部件。贺利氏电子通过其全面的产品组合以及全球化的生产、销售、客户管理和技术服务的协调一体化,为整个功率半导体产业客户提供优质的产品及服务。
贺利氏电子技术(苏州)有限公司
鉴于碳化硅是具备高压高结温的功率器件,而且结温范围通常在175℃到200℃之间,贺利氏电子便对AMB金属基板的整个材料体系都进行了升级,使其导热系数大幅提高,实现氮化硅陶瓷的导热系数为80-100瓦(W),以及烧结银在200瓦以上等。相对而言,IGBT基板使用的传统氧化铝导热率仅为26瓦,焊锡膏的导热率则基本在三四十瓦四五十瓦左右。
沈仿忠对集微网称,“作为一家德国企业,贺利氏对材料品控标准要求非常严苛,这使得很多头部企业都会优先考虑采用我们的陶瓷基板产品。如今,随着常熟工厂推进本地化生产,我们的优势将会更加明显,包括可以更实时的响应客户需求,以及在前期提供样品、中期参与设计和后期供货等方面都将得到大幅改善。而这又将促使我们的市场份额进一步扩大。”
如今,随着中国电动汽车产业迅速发展,碳化硅渗透率正在进一步加快,这是因为中国电动汽车市场的渗透率已达50%,远远超出欧美等主要汽车市场,而且相对更坚定的推动新能源汽车产业发展。但这也对相关企业的产品开发周期和成本管控等方面提出了更高要求。
对于其中的挑战,沈仿忠称,“中国企业的产品迭代速度非常快,比如以往开发一辆汽车需要5年时间,现在大概是一年时间,这就要求样品的迭代速度同样快。但这正是我们推进本地化的动力,因为只有在本地贴近客户并快速相应,才能跟上中国整个产业的发展速度。”
助力“中国制造”迈向“中国智造”
面对中国汽车功率电子在技术研发、市场应用方面的无限活力,贺利氏电子正通过从研发到生产再到销售的全面布局,持续推动本土化生产、销售以及更为关键的本土化研发,充分践行“在中国、为中国”承诺,乃至迈向“在中国、为世界”层面,服务更广泛的全球客户。
在生产布局方面,除了目前投用的 AMB 2.0 金属陶瓷基板生产线,贺利氏还与常熟高新区进行了贺利氏电子技术(苏州)有限公司二期扩建签约,拟围绕功率电子和先进半导体封装电子材料生产,在常熟高新区开展二期项目,扩大产品组合,更好地为中国本地客户服务。
据沈仿忠介绍,目前,贺利氏电子已经有超过一半的产品在中国生产。基于一站式解决方案的服务理念,贺利氏电子将在常熟二期项目上逐步全面引进各类材料组合,包括引入在德国哈瑙总部生产的DTS和在罗纳尼亚生产的烧结银等产品,从而实现完全本地化的生产。
另外,在研发方面,贺利氏于2018年便在中国建立了本土研发中心,以适配中国快速发展的需求。沈仿忠对集微网称,“近年来我们的研发团队规模不断扩大,研发实力持续提升,同时研发设备采用与国际接轨的前沿一流设备,这促使我们的创新速度在加快,乃至实现了包括数款锡膏在内的产品在本土研发然后向全球供应,包括 LED131和 SMT712 焊锡膏等。
同时,若贺利氏PE350烧结银后续通过海外客户认证,将会扮演重要的出海角色,实现更广泛应用。这将助力“中国制造”迈向“中国智造”,在汽车功率模块领域逐步引领全球。
据了解,贺利氏电子大面积烧结材料 mAgic PE350 是其在中国本土的重要科研成果,旨在为汽车、工业和新能源应用的系统性能提供显著提升。该产品主要特点为可用于模块与散热器之间连接,在提升整体模块性能同时,还能有效降低热阻、提升功率密度和成本效益。
贺利氏电子 mAgic PE350 大面积烧结银
对于如何前瞻本土技术出海,沈仿忠称,为应对地缘政治和加征关税等影响,中国汽车产业链企业正在加速推进出海战略,但大部分还停留在组装层面,核心器件仍在国内研发生产。
“未来,随着时间推移,相信更多中国出海企业不会断升级战略,包括采运材料在当地进行功率模块的垂直整合生产。届时,贺利氏作为一家国际化企业的特有优势将会更充分体现,因为我们的全球供应链有双备份,可以不同维度满足更多出海企业发展需求。”他补充道。
目前,贺利氏集团已成立364年,进入中国市场恰好是50周年,期间尽管全球经济出现了一些周期波动等变量,但长远来看都是增量市场。沈仿忠强调,“贺利氏富有战略眼光,极为重视中国市场,同时也非常注重脚踏实地和长期主义,未来将不断加强在中国的投资布局。中国市场拥有‘天时、地利、人和’等各种成功要素,我们对未来发展充满信心。”