#半導體技術
IGBT,中國還落後五年?
據Yole最新報導,IGBT 市場正在進入一個新階段,矽、SiC 和 GaN 並存,每一種都滿足特定的性能和成本要求。雖然 SiC 正在迅速發展,尤其是在 800V 電動汽車平台和高效工業系統中,但 IGBT 仍然在高功率、高電壓和成本敏感型應用中佔據主導地位,例如 HEV/PHEV、太陽能逆變器、風力渦輪機、UPS、鐵路牽引和電網基礎設施。可再生能源和充電應用領域的系統電壓不斷上升,超高功率系統中閘流體的使用逐漸減少,以及有利於成熟、可擴展的IGBT技術的強勁價格壓力,都增強了市場動能。受系統整合趨勢的支援,模組化需求增長速度超過了離散元件,而離散元件市場仍然主要由工業和消費應用驅動。與此同時,市場正受到重大供應鏈變動的影響,包括整合、新的投資以及中國、歐洲和美國之間的地緣政治緊張局勢。這些因素直接影響著製造能力、技術變革和競爭地位。Yole預計,到 2030 年,IGBT 裝置市場總額將達到 134 億美元,復合年增長率為 7.5%(2024 年至 2030 年)。儘管碳化矽正在迅速獲得市場認可,但在混合動力汽車、太陽能、風力發電、UPS、鐵路和電網應用等對成本敏感且功率高的市場中,IGBT 仍將是不可或缺的。系統功率(kW)和電壓(V)不斷提高的趨勢有利於IGBT的發展,IGBT在高壓、大電流應用中具有顯著優勢。它們將繼續作為矽MOSFET的有力替代方案,而矽MOSFET主要用於低功率、低電壓系統。IGBT的應用及主要需求驅動因素:1、混合動力和經濟型電動汽車2、系統電壓上升:更大的太陽能、儲能系統、風能和電動汽車直流充電系統正在向更高的電壓發展(500V 至 1,000V / 1,000V 至 1,500V 等),這強化了高壓 IGBT 的作用。3、從閘流體轉向:在高功率、高電壓應用中,由於效率更高,IGBT 正在穩步取代閘流體。4、成本壓力:多個市場上的激烈價格競爭有利於IGBT相對於SiC器件的發展。5、穩健性和可靠性:IGBT 具有穩健性和可靠性,在鐵路、海上風電、國防和航空航天等6、關鍵應用中佔據有利地位,在這些應用中,高功率和高電壓處理能力至關重要。不利的一面是,IGBT面臨著來自SiC MOSFET日益激烈的競爭,尤其是在800V純電動汽車和某些工業應用領域,例如電動汽車直流快速充電器。隨著SiC價格的持續下降,這種競爭可能會蔓延到低成本電動汽車領域。中國處於IGBT供應鏈重組的中心未來幾年,由於諸多因素的影響,IGBT供應鏈將發生顯著變化:1、應用領域:混合動力汽車市場的興起、“經濟型電動汽車”趨勢、眾多應用(太陽能、電池儲能系統、風能、電動汽車直流充電器)系統規模的不斷擴大,以及由此帶來的系統功率和電壓的提升。現有IGBT廠商憑藉合適的解決方案贏得了這些市場,並將從這些趨勢中獲益。2、市場環境:地緣政治問題和貿易壁壘,“中國+1”戰略,“中國製造,中國製造”戰略、不斷增長的軍事和國防應用市場、多個市場(太陽能、風能、電動汽車)的高成本壓力,以及印度等對成本敏感的新興市場。3、技術:IGBT 製造向更大晶圓的過渡,以及 SiC 裸晶片和封裝的改進。4、供應鏈變化:垂直整合趨勢與合作、中國IGBT廠商崛起、中國在許多IGBT應用領域(電動汽車、太陽能、風能、儲能系統)的主導地位、巨大的中國國內市場以及NTD矽服務提供商的產能有限。5、觸達客戶至關重要。由於中國在許多IGBT應用領域(電動汽車、太陽能、風能、儲能系統)佔據主導地位,因此在中國設有生產基地或擁有強大中國市場管道的IGBT廠商享有競爭優勢,其銷售額在未來幾年有望增長。6、受國內電動汽車、太陽能和風能需求的支撐,中國廠商正在崛起(華潤微電子、斯達半導體、比亞迪半導體、士蘭微電子、華虹宏力)。一些200毫米矽晶圓廠正在被改造用於生產碳化矽器件,而IGBT領域的領軍企業則專注於300毫米晶圓。擁有300毫米晶圓生產能力的製造商(例如英飛凌、士蘭)相比那些僅限於200毫米晶圓生產的製造商,在成本方面具有結構性優勢。向更大直徑(FZ 6英吋至8英吋和CZ 300毫米)的過渡有利於擁有300毫米晶圓生產能力的矽晶圓製造商,而小直徑FZ晶圓供應商的需求則在下降。儘管 SiC 和 GaN 功率電子技術的發展重點十分明確,但許多企業仍在投資 IGBT 技術——整個行業的合作與併購仍在繼續。IGBT創新正從器件架構轉向晶圓技術、製造效率和封裝矽基IGBT技術正日趨成熟,創新方向已從器件架構轉向晶圓技術、製造效率和封裝。儘管SiC和GaN在研發領域仍佔據主導地位,但矽基IGBT在許多高壓和成本敏感型應用中仍然不可或缺,持續降低成本、改進晶圓級工藝和最佳化熱管理是保持競爭力的關鍵。晶圓:300 毫米晶圓在 CZ 晶圓上的產量不斷增加,從而帶來規模和成本優勢。赤身裸體:多代IGBT(包括場截止型IGBT、CSTBT和RC-IGBT)在效率和性能方面均取得了顯著提升。然而,這項技術正逐漸接近其物理和架構極限——如今的進步是漸進式的(“微調”),並且通常針對特定應用。由於 SiC MOSFET 的成本預計將在 2024-2025 年期間大幅下降,IGBT 將需要專注於積極的成本最佳化,以保持競爭力,尤其是在汽車和可再生能源市場。IGBT 涵蓋範圍很廣(高達 6.5 kV),包括為 OEM 定製的非標準電壓等級。封裝:IGBT 的封裝開發雖然不如 WBG 器件那樣活躍,但仍然至關重要。IGBT功率模組必須在高性能(散熱管理、穩健性和可靠性)與成本競爭力之間取得平衡。目前已出現三種降低IGBT模組成本而不大幅犧牲性能的主要策略:1. 提高功率密度:採用更小的IGBT晶片和更少的元件;2. 使用“足夠好”的材料和簡化封裝;3. 最佳化製造工藝。許多中國廠商專注於追趕(非中國)IGBT的歷史性能標竿,而全球領先企業(例如英飛凌、富士電機、三菱電機)則始終處於創新前沿。中國廠商需要五年以上的時間才能趕上IGBT歷史領先企業的技術水平。(半導體行業觀察)
突飛猛進,中國半導體技術正在悄然逆襲
“制裁只會加速中國自主研發。”這是輝達創始人黃仁勳和ASML總裁多年前就發出的警告,如今正在以超乎外界想像的速度變為現實。一年前,或許還有人對中國半導體能否突破重圍心存疑慮。而如今,一系列悄然發生卻又意義深遠的技術突破,正勾勒出一幅清晰的圖景:中國半導體產業正站在歷史性飛躍的前夜。長期以來,光刻機一直是中國半導體產業最明顯的短板。美國從2018年開始施壓對華高端光刻機出口,隨後聯合日本、荷蘭共同對華進行產業封鎖,EUV光刻機和先進型號的DUV光刻機成為重點限制對象。這種局面正在被打破。在2025年9月舉辦的中國國際工業博覽會上,國產光刻機領域傳出了多個突破性消息。上海微電子首次公開展示了EUV光刻機參數圖,儘管還處於概念驗證階段,但標誌著國產EUV光刻機已進入原理機搭建階段。更令人振奮的是,國產28nm浸沒式DUV光刻機已進入量產測試階段,核心部件國產化率超過70%。中芯國際測試資料顯示,該裝置良率穩定在90%以上,成本較ASML同類產品低30%。與此同時,英國金融時報報導稱,中芯國際已在測試由上海初創企業宇量異生產的DUV光刻機。通過多重曝光技術,這種光刻機在極限情況下可以製造5奈米的晶片。如果這一消息屬實,意味著中國晶片製造能力將實現質的飛躍。當晶片製程工藝逼近物理極限,先進封裝技術正在成為提升晶片性能的新賽道。在這一領域,中國企業與世界先進水平的差距遠小於晶片製造領域。日月光半導體銷售與行銷資深副總張尹在開放運算平台峰會上指出,先進封裝技術正成為決定AI晶片競爭力的關鍵戰場,誰掌握了封裝創新,誰就握有未來十年的話語權。面對這一趨勢,中國企業已經積極佈局。在今年工博會上,芯和半導體科技公司憑藉其3DIC Chiplet先進封裝模擬平台Metis獲得工博會最高獎項CIIF大獎。該工具在模擬速度上達到全球領先水平,“在同等計算精度和滿足工程要求的條件下,我們的模擬速度是全球第二名的10倍,記憶體佔用僅為後者的1/20。”芯和半導體創始人代文亮表示。這意味著傳統需要1個月完成的模擬任務,現在只需3天就能完成。在晶片設計領域,中國企業的創新策略也日益成熟。華為在全聯接大會上公佈的昇騰AI晶片發展路線圖,展示了一條 “非對稱突圍”路徑。華為選擇不單純追求單顆晶片算力追趕輝達,而是通過系統架構和互聯技術創新彌補單芯性能短板。華為的靈衢互聯協議實現了“萬卡超節點,一台電腦”的系統架構,在物理層到傳輸層引入高可靠機制。中國AI晶片產業已形成多元發展格局。除了華為,阿里巴巴、百度、騰訊、字節跳動等企業也以不同路徑切入AI晶片生態。百度崑崙芯系列中標中國移動十億元級訂單,阿里巴巴的倚天710伺服器CPU已在阿里雲部署,為國產CPU廠商打開了市場空間。半導體產業鏈上游的裝置與材料領域,中國同樣取得了一系列突破。凱世通作為國產離子注入機領域的核心企業,其自主研發的國產12英吋大束流離子注入機累計過貨量已突破500萬片。這一資料標誌著國產半導體裝置已從“可用”階段全面邁入“好用”和“穩定量產”的新階段。在半導體材料領域,國產化率也在穩步提升。資料顯示,2025年矽材料國產化率已超過70%,但光刻膠與封裝材料仍處於追趕階段,國產化率分別約為20%和30%。為突破瓶頸,國家積體電路產業投資基金三期800億元專項額度中,35%定向投入材料領域。在新型半導體材料研發方面,中國科研團隊也在積極佈局。碳奈米管材料在高頻電晶體領域實現能耗降低40%的突破,中國科學院開發的仿生圖案化光催化材料面板,將可見光利用率從不足20%提升至58%,為半導體製造綠色能源供給開闢新路徑。隨著AI算力需求在未來幾年狂飆25倍,全球半導體產業格局必將迎來更深層次的重構。從光刻機到先進封裝,從晶片設計到裝置材料,中國半導體產業在多條戰線上的突破正在匯聚成一股不可忽視的力量。技術突破從來不是一蹴而就的,但它確實正在發生。正如日月光半導體張尹所言:“到2030年,半導體將成為價值1兆美元的產業。”在這條賽道上,中國正從被迫跟跑轉變為並跑甚至在某些領域領跑。半導體產業的競爭是一場馬拉松,而不是短跑。中國半導體產業的故事,現在才剛剛翻開精彩的下一章。 (小柴侃侃)
韓國智庫:幾乎所有半導體技術,中國全面超過韓國,成全球第2了
說真的,韓國的半導體還是很強的,特別是儲存晶片領域,韓國一直領先,三星、SK海力士,更像是兩座儲存晶片領域的大山,很難跨過去。而除了儲存晶片外,韓國在先進晶片製造、先進封測上面,也是較為突出。所以在2022年的時候,韓國的KISTEP(韓國科學技術評估與規劃研究院,也稱為韓國智庫)在調查半導體產業時,表示韓國在儲存器和先進封裝技術,是領先於中國的,僅次於美國。但是,三年之後,KISTEP的調查結果完全變了,最近KISTEP發佈了一份關於半導體產業的報告,報告顯示,目前中國在半導體技術上,排名全球第二, 僅落後於美國,中國幾乎在所有的半導體技術上,都超過了韓國,包括儲存晶片、先進封裝技術等。KISTEP認為,中國在高密度電阻儲存技術上得分94.1%,超過韓國的90.9%。在AI晶片上,中國為88.3%,超過韓國的84.1%……反正幾乎所有領域,韓國都落後於中國了。當然,KISTEP還是認為,美國在基礎能力和商業化視角上主導了所有其他技術領域,這一點比中國強,中國只能排在第二名。對於這個結論不知道大家怎麼看?說真的,在儲存晶片這一塊,我覺得還是韓國厲害一點,畢竟三星、SK海力士,不管是DRAM、還是NAND,或者HBM晶片上,確實比國內的廠商厲害,產能更高,技術更強,研究也更早,這個是事實。但除了儲存晶片外,其它領域,中國這幾年發展確實快,所以超過韓國,也沒有什麼不正確的,不過在某一些單獨的領域,還是不如韓國的。比如三星可以製造3nm晶片,甚至今年能製造2nm晶片了,明顯比我們強一些,另外三星的先進封裝也是很厲害的,這一塊誰更強,也是值得商榷的。但不可否認的是,韓國的半導體技術,確實在不斷的沒落,以前很多領域比中國強,並且強很多,但如今很多領域已經被中國追上了,就算有一些領域還領先,差距也在縮小了。預計不需要太久,中國在半導體領域上,確實會全面超過韓國,所以現在很多人都認為,接下來韓國的晶片產業會完蛋,就是因為中國企業發展太快了,韓國企業沒有抵抗的能力。 (科技專家)
美國經濟專家:中國企業準備利用下一個5年的時間,追趕與國外企業30年的技術差距
01. 前沿導讀美國經濟歷史學家克里斯米勒,在參加世界知識論壇活動中表示:在先進半導體的製造供應鏈中,沒有任何一個國家可以憑藉一國之力將其全部拿下來。美國做不到,日韓兩國做不到,中國也做不到。雖然製造先進晶片的工廠在台灣的台積電,但是在美國的限制下,許多中國企業並不能從台積電購買晶片。在這種條件下,中國開始走上自立自強的技術道路,擁有自主的晶片製造技術,可以減少對他國的依賴,這是必須發展的方向。#晶片02. 自主產業鏈克里斯米勒在大會上表示:美國是電晶體和晶片的發明地,也是全球最早通過量產晶片來賺錢的國家,美國在半導體產業上面有著明顯的先發優勢。但即使強如美國企業,現在也無法通過本國的資源製造先進晶片。在先進晶片上面實現自給自足,這是一個非常宏大的目標。你不但需要掌握設計軟體,還需要掌握製造先進晶片所需的裝置、原料,這涉及到大量的工程學科,需要投入大量的研發資源才有可能掌握其中的某幾個環節。中國現在所直面的最大挑戰,就是極紫外光刻機(EUV)裝置。荷蘭的ASML,掌控全球100%的EUV光刻機供應。這種先進的製造裝置,ASML花費了大約三十餘年的時間才研發完成投入使用,這種裝置對於生產先進晶片來說至關重要。#EUV光刻機一台EUV裝置的售價在3億美元以上,其中包含了發射極紫外光源的最強雷射器、德國蔡司製造的全球最平坦的反射鏡,這已經達到了人類在精密裝置領域所能達到的最高水平。如果你想著去複製ASML的成功經驗,那麼你可以打消這個想法了。 EUV光刻機本身是一個極其複雜的裝置,需要聚集全球範圍內的頂級供應商聯合攻關,其內部零件數量高達幾十萬個,這些零件非常難以復刻。不過雖然技術難度很高,但是中國企業的確在嘗試開發屬於他們自己的EUV光刻機。中國企業非常有勇氣、有魄力,儘管我們無法預測中國的國產EUV光刻機是否能成功,但我還是從心底敬佩中國企業這種勇攀高峰的決心與毅力。03. 技術追趕自從中國制定了中國製造2025計畫之後,開始將半導體晶片產業作為重點項目推進。在計畫實施的這些年當中,中國晶片產業取得了顯著的技術突破和長足的產業成長趨勢。現在又制定了十五五計畫,其計畫目的是依靠製造2025計畫所取得的技術成果,再次向前發起衝鋒,盡全力去解決中國晶片在製造裝置上面被卡脖子的情況。克里斯·米勒在大會上面,也提到了中國企業在裝置上面對海外企業的技術追趕:2024年,中國部門公佈了最新研發的國產乾式光刻機,這個消息很突然,在國際層面引起了轟動。#光刻機儘管這台裝置距離國際主流水平還有很大差距,但是中國企業這種低調行事的風格,已經向全球晶片行業發出了訊號,中國企業正在全力以赴去開發自主可控的技術裝置,那怕遇到再大的困難,也阻擋不了中國企業突破封鎖的決心。未來的技術競爭將是ai的競爭,發展ai產業需要用到大量的算力晶片,這個晶片的技術數量成為了限制中國ai發展的瓶頸。正是因為有這個瓶頸,中國企業採取行動,努力發展國內的自主能力,試圖進一步取代進口產品。中國每年投入數百億美元來解決晶片斷供的問題,而美國卻不斷的嘗試切斷中國在先進晶片上與國際市場的聯絡,中國能否在先進晶片上面完全實現自給自足,這對於未來的產業格局來說至關重要。ai技術的發展,將決定誰可以創造下一個兆美元的科技公司。現在國際層面都在進行賭注,賭ai技術將改變國家的科技和軍事實力,人工智慧和自主行動,將成為軍隊作戰的核心。中國企業在民用無人機產業處於絕對的世界領先地位,即使遭受來自美國的禁售制裁,也無法阻止全球市場搶購中國大疆無人機的熱潮。無人機是科技與ai的結合體,甚至大疆還運用它們所掌握的ai技術,拆分出一個單獨的子公司卓博,去研發汽車的輔助駕駛系統,這都是ai催生出的新時代技術革新。中國企業在ai技術領域與美國並駕齊驅,雙方的實力水準不相上下,但是中國在晶片產業上面存在一定程度的不足。如果將這個問題解決,那麼中國企業將成為全球晶片產業鏈的核心領導者。 (逍遙漠)
美國科技平台創始人:現在很難說美國是否還站在科技的頂峰,不過有一點可以確定,中國在晶片領域的領先程度超乎我們的想像
01 前沿導讀美國權威科技平台The Information的創始人在接受採訪時表示:在晶片產業當中,我們很難說當今的美國是否還站在科技的頂峰。美國輝達公司推出了多款最新的ai晶片,但是這些產品均被美國政府列入了對華出口管制的清單當中。輝達CEO黃仁勳曾經在白宮對總統表示,將會加大技術投資,開發更加先進的晶片產品,總統對此很高興。但與此同時,黃仁勳仍然在想辦法向中國銷售晶片,這與美國政府的目標是完全對立的。在未來的一段時間內,我們將在晶片產業看到非常緊張的局面。但是我認為,中國在人工智慧與晶片領域的技術水平已經比我們想像的更加領先,甚至比部分的美國老牌企業領先,我們根本不知道中國企業到底還能拿出什麼驚人的技術產品。02 重點打擊據美國商務部工業和安全域所公佈的限制條例表示,美國將對華半導體技術的出口管制,從曾經的美國技術佔比,一路擴充到了電晶體密度、互聯頻寬、製程工藝等11項技術參數。這種不斷加深,以至於達到奈米級的封鎖策略,暴露出來的則是美國急於遏制中國技術發展的焦慮。根據美國波士頓諮詢公司的資料顯示,中國半導體在刻蝕機、薄膜沉積裝置、清洗裝置等後端製造裝置的國產化上面取得了不錯的成績。但是在前端的光刻機裝置上,中國的自主可控性處於劣勢地位,許多先進晶片和成熟晶片的製造還需要依靠來自於海外的裝置。這種在產業結構中的單一薄弱點,成為了美國打擊中國晶片產業的首要目標。2018年,中芯國際的CEO梁孟松在上海與ASML簽署了購買協議,以1.2億美元的價格採購了中國大陸首台EUV光刻機裝置。2020年,荷蘭國防部收到了來自於美國的警告通知。其通知內容描述了中國獲得EUV裝置後,可能將其應用在國防工業領域的技術開發中,這威脅到了美國的安全,需要對其進行攔截。儘管荷蘭政府與ASML公司對於美國的這種說法並不認可,但是在美國的持續施壓下,最終還是選擇扣留了中芯國際採購的裝置,一直到現在都未能正常交付。據ASML的現任CEO富凱表示,美國在EUV光刻機上面對華進行限制,將會導致中國在先進晶片的發展中舉步維艱,其技術差距將會被放大到10年以上。03 技術突破中國大陸地區是全球最大的單一消費市場,擁有許多在國際市場上面開疆擴土的本土企業,這些企業對於先進晶片的需求是巨大的,也是必要的。量產先進晶片離不開高精度的光刻機以及其他的配套裝置,而EUV光刻機又被荷蘭的ASML所壟斷,美國不允許ASML向中國大陸出口EUV裝置,這就造成了ASML公司的中國大陸業務萎縮嚴重。受影響的並不只是侷限於中芯國際等中國本土的晶圓廠,韓國儲存器廠商海力士在中國無錫的工廠曾訂購了一台EUV裝置,但是這台裝置在美國的干預下被一併進行了出口封鎖。據ASML的上一任CEO彼得·溫寧克在採訪中表示,美國強迫ASML公司切斷與中國大陸的合作聯絡,但是美國人卻在技術上面加速前進,利用貿易份額獲取商業利益。雖然中國企業不被允許獲得先進的EUV裝置,但是中國的晶片製造商依然可以用老舊的浸潤式DUV裝置通過多重曝光技術製造先進晶片。多重曝光技術就類似於一台印刷機在初版行間的空白處印刷額外的句子,使得頁面上面的字數翻倍,但是這種技術需要更加先進的沉積裝置與刻蝕裝置來進行輔助校準,以便讓後來印刷的字數在清晰度和位置上面不會干擾到初版內容。令人震驚的是,中國企業雖然在光刻機上面無法拿出強有力的自主裝置,但是在後端的沉積、刻蝕、清洗、測試裝置中進展迅速,已經逼近甚至趕超了應用材料、科磊、泛林集團等美國裝置公司的產品性能。荷蘭專業科技領域記者馬克·海金克,在其所著作品《Focus:The ASML Way》中表示:就算西方國家拿走了EUV裝置,但是這並沒有阻止中國企業發展先進技術。中國每突破一道封鎖,美國便加深一道封鎖。事實已經證明,美國的對華制裁併沒有阻止中國獲得先進的晶片技術,甚至不但沒有阻止,反而還激發起了中國企業開發自主技術、突破技術制裁的決心和毅力。 (逍遙漠)