新能源汽车产业加速:SiC 正成 AMB 突破口,中国企业正在崛起

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汽车电动化正带动 SiC 加速上车,SiC 产业链也随之受益快速发展,其中,功率模块封装技术 AMB(活性金属钎焊)也受到了市场青睐,业内人士表示,“AMB 基板作为 SiC 的核心配套材料,目前推广的难点在于成本较高,将伴随 SiC 上车在新能源汽车领域取得突破。”

 

 

而为了满足汽车电动化发展需求,国内外企业早已在对 SiC 进行布局,并涌现出了天科合达、天岳先进、同光晶体、世纪金光、露笑科技、中科钢研、泰科天润、武进科华等产业链企业;在 AMB 领域,本土企业相对较少,不过,借助 SiC 加速上车趋势,正吸引越来越多的企业加大对 AMB 布局。

新能源汽车正成 AMB 基板突破口

随着汽车电动化快速进入到 2.0 快充阶段,市面上续航超过 500 公里的纯电车型越来越多,市场对快充时长也提出了更高要求,需要从目前普遍的 30-60 分钟缩短至 20 分钟以内,部分企业甚至提出了 5 分钟的极速补能方案。

市场新变化,对高压充电平台以及功率器件提出了更高要求,而 SiC 凭借耐高压、耐高温、高效率、高频率、抗辐射等优势,在电控场景中能量损耗比 Si 基芯片减少一半,被认为将取代 IGBT,成为未来高压充电平台的核心器件,也是电动汽车性能和应用体验度提升的关键器件,受到了市场的热捧,供应链也涌现出了天科合达、天岳先进、同光晶体、世纪金光、露笑科技、中科钢研、泰科天润、武进科、比亚迪电子等一批企业。

“虽然现在 SiC 成本比 IGBT 高,但 SiC 能在后期节省更多使用成本,从整个生命周期看,采用 SiC 性价比更高。”某业内人士表示。而近期,某国内功率器件大厂内部人士也认为,SiC 的产能正在陆续出来,随着产量不断扩大,成本会越来越低,预计未来 3-5 年 SiC 就会对 IGBT 形成整体的成本优势,从而获得更好普及。

SiC 规模化上车已开始进入倒计时,据了解,目前已有特斯拉 Model 3、比亚迪汉、蔚来 ES7 / ET7 / ET5、小鹏 G9、吉利 Smart 精灵、五菱凯捷混合动力版和五菱星辰混动版等车型搭载 SiC,另外,丰田、奔驰、现代、雷克萨斯、Lucid、Karma 等品牌也有计划推出相应的 SiC 车型,新能源汽车品牌以及高端车型已成为 SiC 上车的重要推手。

SiC 上车提速,正促使上游 SiC 产业链企业加快发展,其中 AMB 也将受益获得快速发展。

据了解,AMB 基板铜层结合力在 16N / mm~29N / mm 之间,要大幅高于 DBC 工艺的 15N / mm,更适合精密度高的陶瓷基板电路板,这一特性也使得 AMB 基板具备高温高频特性,导热率为 DBC 氧化铝的 3 倍以上,且使用过程中能降低 SiC 约 10% 的热阻,能提升电池效率,对 SiC 上车并改善新能源汽车应用有明显的提升效果。

不过,AMB 工艺也还存在一些短板,其技术实现难度要比 DBC、DPC 两种工艺大很多,对技术要求高,且在良率、材料等方面还有待进一步完善,这使得该技术目前的实现成本还比较高,“AMB 被认为是 SiC 的最佳搭配方案,不过目前 AMB 基板的成本大约是 DBC 的 3 倍左右,这是阻碍它发展的重要因素。”业内人士进一步指出,“随着 SiC 不断在汽车上取得突破,AMB 有望借助新能源汽车的发展,获得新的发展机遇,而且会随着新能源汽车产销量的不断突破而加快渗透。”

市场正催生一批国产供应链企业

AMB 基板对 SiC 的配套优势明显,产业链也看到了这一机遇,有业内人士分析,至 2025 年国内新能源汽车 AMB 市场规模有望超过 60 亿元,此外在光伏、风电、轨道交通等领域,也对 AMB 有着巨大需求,可预见市场规模超 100 亿级。不过受制于 AMB 技术门槛较高,本土供应链聚焦 AMB 技术方案的企业尚不多,目前国内很大部分需求由国际企业来满足。

据了解,目前在 AMB 领域,比较领先的企业主要来自欧、日、韩,如德国的罗杰斯(Rogers Corporation)、贺利氏科技集团,日本的同和控股(DOWA)、碍子株式会社(NGK)、电化株式会社(Denka)、京瓷株式会社(KYOCERA Corporation)、东芝高新材料公司,韩国的 KCC 集团、AMOGREENTECH 等。

受益于 SiC 新机遇,部分国际企业已在计划对 AMB 进行扩产,如东芝高新材料公司已于去年开设大分工厂,开始生产氮化硅陶瓷基板;今年 2 月,罗杰斯官宣扩大德国埃申巴赫工厂 AMB 基板产能。

在国际企业积极扩产之时,本土也涌现出了一批 AMB 基板生产商,如博敏电子、芯舟电子、华清电子、富乐华半导体、铠琪科技、德汇电子、漠石科技、圣达电子、天杨电子、宋瓷新材料、威斯派尔半导体、精瓷半导体、中江新材、比亚迪、同欣电子、立诚光电、丰鹏电子等。

从目前看,已有一定数量的本土企业在研发和生产 AMB 基板,而在业内人士看来,本土企业在技术上,较国际领先企业还存在一定差距,其中,陶瓷基板、烧结材料、烧结工艺、铜皮铜箔烧结工序等仍是考验一家企业 AMB 技术实力的重要指标,国内部分企业仍处于研发阶段。其中,博敏电子、芯舟电子、华清电子、富乐华半导体、德汇电子等少数企业已开始脱颖而出。

博敏电子微芯事业部生产的基于 AMB 工艺的陶瓷衬板为功率模块中的重要部件之一,具备高导热、高可靠、耐热性、耐冲击、高性能等优势;相关产品已在轨道交通、工业级、车规级等领域取得认证,产品先后在航空体系、中车体系、振华科技、国电南瑞、比亚迪半导体等客户中开展样板验证和量产使用。在产能上,目前博敏电子产线设计产能为 8 万张 / 月,预计到今年底将达到 15 万张 / 月,2023 年有望扩张到 20 万张 / 月。

芯舟电子是国内自研 AMB 技术最早的企业之一,拥有自主的焊料、烧结技术,并能达到国际领先水平。2021 年 10 月,芯舟电子获博敏电子增资约 500 万元,双方在 AMB 领域展开合作。据了解,双方合作后,仅半年时间,推出的产品已获得 SiC 功率半导体相关客户的认可。

华清电子则是国内规模最大、产量最高的氮化铝陶瓷基板企业,获北汽和上汽战略投资,2021 年底再成功融资 1.8 亿元,融资资金主要用于氮化铝陶瓷基板扩产、陶瓷金属化产品生产线建设。

富乐华半导体、德汇电子也是国内为数不多形成 AMB 规模的企业,前者依托 Ferrotec 集团,已形成年产功率半导体覆铜陶瓷载板 1800 万片产能,今年上半年拟 10 亿元再投建年产 1000 万片半导体功率模块陶瓷基板产线。后者二期项目已进入试生产阶段,待投产将实现 144 万片 / 年高性能陶瓷覆铜板年产能,目前正在积极导入 IATF16949 国际汽车行业质量管理体系技术规范。

需注意的是,由于 SiC 还处于“上车”爬坡阶段,目前 AMB 工艺主要应用于 IGBT 领域,如博敏电子,其利用 AMB 的优势,替代 IGBT 中的 DBC 工艺。

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