國產芯片破局之路：重視技術創新，聚焦差異化策略

 

一方面，無線通信市場的快速發展，以及在新技術、新需求、新場景的共同作用下，全方位促進射頻芯片市場規模高速增長。另一方面，近年來光伏、儲能產業的崛起，新能源汽車的持續滲透為功率電子市場注入了持續動力。

 

據Yole Development數據顯示，預計2025年全球射頻前端市場規模將增長至258億美元，2018年至2025年年復合增速約為8%；全球功率器件市場將從2023年的約230億美元快速增長到2028年的333億美元，市場潛力巨大。

 

在此趨勢下，蘇州華太電子技術股份有限公司（下文簡稱：華太電子）作為國產半導體行業的佼佼者，率先在此展開多元化布局，聚焦射頻、功率、專用模擬芯片、工控SoC芯片、高端散熱材料等多產品線的研發、生產與銷售，并提供大功率封測業務，產品廣泛應用于通信****、光伏發電與儲能、制造裝備、新能源汽車、工業控制等場景。

 

面對廣闊的市場前景和激烈的行業競爭態勢，華太電子依托多年積累的產品和技術優勢，以差異化競爭為創新策略，充分挖掘市場與客戶需求，并融合全產業鏈布局理念，旨在引領國產芯片產業的新突破。

 

· 超結IGBT率先落地

 

從華太電子的布局中不難看到，其擁有著半導體產業鏈多環節底層核心技術、多領域布局協同發展的全面布局優勢。

 

其中，超結IGBT作為功率業務的核心，就是華太電子向市場出擊的一把“利刃”。

 

眾所周知，功率半導體是半導體領域的重要組成部分，是電力電子應用裝備的基礎和核心器件，尤其是在大功率、大電流、高頻高速、低噪聲等應用領域起著無法替代的關鍵作用。

 

近年來，隨著新能源產業的興起和功率半導體技術不斷升級，作為核心器件之一的IGBT應用領域不斷拓展，廣泛應用于光伏發電、儲能、新能源汽車、充電樁和工業控制等領域。

 

自IGBT問世以來，通過不斷的技術創新，產品已經歷了7代的迭代發展，器件的可靠性、應用頻率和功率損耗等均有了很大提升。

 

但是，隨著科技不斷進步，傳統的IGBT結構和技術越來越接近其理論極限，沿著現有IGBT路徑，進一步提升器件性能變得困難。因此，IGBT行業開始不斷涌現出新的技術，旨在提升器件的性能和可靠性。

 

被譽為“功率MOS里程碑”的超結技術，近年來逐漸被引入IGBT領域，超結IGBT結合了場FS-IGBT和超結結構的優點，可在更短漂移區長度下實現高耐壓和低損耗，為IGBT性能的進一步提升提供了新的思路。

 

在這一創新技術路徑下，華太電子走在了超結IGBT技術和產品規模化量產的前列。

 

據了解，早在2018年華太電子就開始在此展開技術研發，至今已經走過了近6年的時間，其超結IGBT產品已實現規模化量產和性能迭代。

 

華太電子IGBT相關負責人向筆者表示，超結IGBT是一種通過改變IGBT芯片結構來提高IGBT性能的技術方向，通過在IGBT芯片漂移區中引入交替排列的P型和N型半導體區域，引入“超結”的結構。這種結構能夠有效地改善芯片內部的電場分布，使得芯片的承壓能力進一步加強。同時，超結技術還能夠降低IGBT芯片的導通壓降，提高其導電效率，從而減少了能量損耗和發熱量。

 

相較與傳統FS IGBT，超結IGBT可完美實現高耐壓、低通態壓降的電學特性，優勢明顯：

 

低導通壓降：在同樣的反向承壓能力下，超結IGBT具有更薄的漂移區，可有效降低芯片導通壓降；

 

低開關損耗：漂移區的超結結構能夠加速空間電場建立速度，有效提升器件開關速度，進而降低開關損耗；

 

高轉換效率：一代產品與英飛凌H5系列IGBT相比，靜態導通損耗降低10%，動態開關損耗降低15%，效率更高。二代產品相較于英飛凌H7，靜態導通損耗降低1.4%，動態關斷損耗降低64%，綜合性能提升59%，其優異的開關性能可滿足更高頻率的應用需求（>100kHz）。

 

產品和技術的優勢其真正的價值在于給客戶帶來多少收益。據了解，超結IGBT具備高頻工作能力，促使電力變換系統具有更小的被動器件尺寸、更優化的散熱方案、更簡單的拓撲和更輕量、更低的成本等，通過差異化技術路線為客戶帶來實際價值。

 

在諸多優勢加持下，華太電子量產的650V超結IGBT產品目前已在光伏、儲能、電池充電等領域取得較快應用進展。

 

據悉，在華太電子二代超結IGBT量產后，憑借在高頻性能方面的突出優勢，正在進行技術方向的探索，瞄準原來用超結MOS器件的應用場景，例如光伏逆變、充電模塊、不間斷電源、工業驅動、OBC等領域，目前在客戶端已經取得初步成效。

 

談到未來產品規劃時，華太電子表示，前期產品開發主要以650V電壓段為主。但由于整個電力電子應用涉及更多的電壓平臺，后續將向兩個方向發展：一是圍繞全系列做開發，由最開始的650V，向750V、950V、1200V等電壓等級拓展；第二個方向是側重在電流等級方面，開發更多不同電流等級的產品。除此之外，由單管IGBT向模組產品演進，以適配大功率模組的應用需求。

 

綜合來看，作為國內首家推出超結IGBT的企業，華太電子率先成功的商業化應用為IGBT的發展創新提供了很好的指引，在諸多新興產業的需求牽引下，進一步推動功率電子市場不斷向前邁進。

 

除此之外，華太電子還具備業界領先的FS IGBT、IGBT和SiC模組研發能力，配合先進的全自動化模塊封測基地，致力于打造優異的IGBT和SiC模塊產品。

 

· 射頻器件“大本營”

 

超結IGBT這個“殺手锏”之外，射頻產品才是華太電子最早起家的“大本營”。

 

回顧其發展歷程能發現，自2010年成立之初，華太電子就聚焦在射頻PA領域，開發RF LDMOS工藝器件。

 

2015年，量產國內首創GSM****的大功率射頻功率芯片；

 

2017年，量產國內首創4G LTE****的射頻功率芯片；

 

2018年，RF LDMOS年出貨量超過2000萬顆；

 

2021年，LDMOS芯片出貨量突破1億顆；

 

2022年，在自己封測工廠瑤華封測ACS射頻大功率產品，量產100w顆；

 

2023年，RF大功率ACS封裝 (GaN& LDMOS)出貨量超420萬只，射頻PA器件發貨超1.7億顆...

 

能看到，多年來的每一步進展都宣告著，華太電子在射頻業務上取得的“里程碑”。

 

作為無線通訊的技術關鍵，射頻技術的創新成為推動為萬物互聯行業發展的核心引擎。伴隨著5G網絡商用、物聯網和寬帶專用網絡的迅速發展，高速、低延遲的通信需求推動了先進的射頻芯片研發和生產，成為推動行業快速增長的重要動力。

 

其中，射頻功率放大器（PA）作為射頻前端中的重要器件，其性能直接影響了信號的強弱、穩定性、功耗等重要因素，決定著用戶體驗和節能降耗。PA核心參數包括增益、帶寬、效率、線性度、最大輸出功率等，眾多平衡的性能指標非常考驗設計能力。

 

隨著技術和市場需求的不斷迭代，對射頻PA的技術性能需求再次拉升，需要PA有更高的工作頻率、更高的功率、更大的帶寬，同時模組化的到來也需要PA設計滿足高集成度模組化的需求。

 

在市場需求和技術要求的雙重驅動下，包括PA在內的射頻芯片逐漸發展為成長最快的方向之一。Yole此前曾預測2025年PA市場規模將達到104億美元，市場空間廣闊。

 

然而，現階段全球射頻芯片市場主要被美日大廠占據，形成了寡頭壟斷格局。國內射頻芯片廠商起步較晚，但今年在政策支持和市場需求的推動下，射頻器件各細分賽道涌現出許多新創公司，國產射頻器件取得較快發展，在某些領域已經可以替代國際廠商同類產品。 

 

以射頻芯片起家的華太電子，便是其中的佼佼者。

 

據華太電子射頻產品線負責人介紹，華太電子自2010年開始就致力于LDMOS工藝的研究，針對不同場景開發產品方案，主要分為MIMIC、分立器件、寬帶專網三個產品部。前兩者用于運營商客戶的公網通信；寬帶專網則針對對講機、射頻解凍加熱、醫療設備/制造裝備射頻源等專網領域。

 

同時，華太電子也在對GaN產品加大研發投入，通過整合這多種互補技術并采用創新架構，能夠為移動通信小型****、mMIMO****和移動通信宏站市場提供解決方案。

 

華太電子的射頻芯片基于完全自主知識產權的LDMOS工藝平臺，已經實現了規模化量產。其中，基于高性能低成本的LDMOS MMIC工藝，華太電子設計了高性能射頻功率放大器芯片，實現了高效率、寬帶和完備的50歐姆輸入輸出匹配功能。這一努力也使產品實現技術領先，已經在通信小****領域量產發貨超過600萬顆！

 

在面向mMIMO和Macro RRU宏站等公網通信場景的LDMOS分立器件和GaN分立器件部分，華太電子開發的60W、80W的Sub-1G產品，過去兩三年發貨量超過百萬顆，銷售額達幾億規模。

 

尤為值得關注的是，在寬帶專網領域，華太電子為此推出了拳頭產品2K0，滿足行業客戶需求。

 

據了解，2K0是基于華太電子的65V LDMOS平臺開發出的射頻PA，單芯片支持2000W以上的功率輸出、提供30dB增益，峰值效率高達88%，能夠給客戶帶來成本、效率和供應鏈安全等諸多優勢，更好地滿足醫療設備、制造設備射頻源等應用需求。據悉，該方案在行業內很受歡迎，供不應求。

 

綜合來看，華太電子十多年來持續深耕射頻市場，擁有了諸多核心專利，2015年就開始在頭部客戶開始出貨。隨著時間迭代，從28V到50V再到65V LDMOS平臺，工藝平臺越做越成熟，2019年小站和Sub-1G宏站產品在國內頭部客戶取得重大突破，出貨量大幅提升。

 

而華太電子之所以能取得技術和市場上的雙重進展，取決于多方面優勢因素：

 

虛擬IDM模式：與國內大部分友商的Fabless模式相比，華太電子是虛擬IDM公司，即很早就與FAB廠展開緊密合作，打造28V/50V/65V LDMOS工藝平臺的核心專利，以及在材料、封測業務方面的布局。形成了從芯片設計到晶圓制造，從封裝測試到量產發貨，每個環節都有核心的戰略布局和競爭力，能夠做到全流程的自主可控和國產化，為客戶提供安全的供應鏈條。

 

團隊&產品優勢：華太擁有業界領先的模型團隊、芯片設計團隊和技術支持團隊，綜合起來打造了華太的產品優勢和技術競爭力。

 

客戶認可：通過長期以來積累聲譽和信用，促進了頭部客戶對華太電子的認可和支持，推動出貨量提升。進而通過產業鏈上下游企業的緊密合作，提高整個行業的競爭力。

 

國際環境：同樣借助國際大環境的推動，帶動國產廠商的技術和市場演進。

 

這些既是華太電子射頻產品線的一大特色，也是其功率產品的優勢所在。華太電子憑借自有核心工藝平臺、產品性能、可靠性、全產業鏈布局等方面的差異化優勢，幫助客戶贏得市場。

 

針對接下來的產品規劃，華太電子表示，未來將圍繞技術演進和市場需求雙輪驅動來做選擇，繼續聚焦射頻PA產品，在芯片體積、功率密度、可靠性和易用性等方面進行不斷優化迭代，給市場和客戶帶來價值，持續提升自身市場份額。

 

縱觀當前行業現狀，在射頻領域參與競爭的國內芯片企業數量日益增加。然而，在一個本應該很好的國產替代良機下，卻更多呈現出“替代國產”之勢，國內射頻芯片同質化現象嚴重，國內PA產品大多停留在中低端應用，布局高端應用的廠商不多。

 

對此，企業需要具備強大的技術實力和供應鏈整合能力，還需要關注市場需求的變化，加強產品差異化研發，提高自身的競爭力才能在市場中立足并取得成功。

 

正是如此，華太電子在射頻領域的全流程布局和差異化優勢，或將提高國內廠商布局高端PA的信心，在射頻PA領域實現國際領先。

 

 

然而除了在射頻和功率業務上的布局外，華太電子還相繼拓展出了模擬芯片、專用SoC、高端散熱材料等產品業務，形成多產品線協同發展之勢，突出其全面布局能力和競爭優勢。

 

華太電子模擬產品線負責人對此表示，在做射頻和功率器件過程中，光伏逆變和儲能行業的諸多客戶對模擬芯片和主控芯片也提出了使用需求，在此情形下，華太電子以客戶需求為牽引，在已有的兩大拳頭產品線的基礎上，相繼開拓出對應的產品方案為行業客戶賦能，進一步滿足客戶的差異化需求。

 

· 模擬芯片，迎來快速輸出期

 

在模擬芯片領域，華太電子延伸出了HAD驅動保護類、HAB電池管理類和HAP電源類等三大模擬產品線，產品包括PA控制器、電源芯片、功率驅動與保護和BMS AFE等芯片。

 

據悉，目前多個產品線已有產品批量出貨或即將迎來發布銷售，經過幾年的技術和核心IP的積累，2024年華太電子在模擬產品領域將迎來產品快速輸出期。

 

華太電子強調，當前隨著國產模擬芯片技術提升及進口替代需求，該市場正在快速增長。但模擬產品種類繁多，華太電子聚焦在大客戶和已有市場去做針對性拓展，不會輕易跳到新的陌生領域。

 

也正是基于這樣的公司戰略，隨著技術和市場的不斷變化和演進，華太電子在深入了解市場痛點和洞悉客戶需求過程中，看到了發展模擬芯片的契機，以此來進一步滿足客戶需求，幫助其打造差異化優勢。

 

例如在國產進程較慢的數模混合和高壓系列產品方面，華太電子模擬團隊憑借多年來的技術積累，工藝方面的know how和對于數模混合能力的掌控，借助于市場變化和團隊實力，形成了華太電子在模擬芯片領域產品規劃的路徑。

 

未來，華太電子的模擬產品將主要圍繞上述三個方向繼續深耕，加強產品系列化過程，向更高電壓、高集成等方向發展，同時結合客戶需求不斷迭代，打造差異化產品，豐富產品組合。

 

· 主控MCU，打破國際壟斷

 

伴隨物聯網、通信技術不斷演進，產業鏈日趨成熟背景下，MCU芯片作為終端控制節點和嵌入式應用的核心器件，變得愈發重要。

 

與此同時，在工業與新能源領域，主控芯片MCU市場長期以來被TI壟斷，單一供應鏈存在較大風險。

 

在此情形下，客戶的更多需求讓華太電子看到了新的機會點。

 

2020年，華太電子開始在此展開動作，組建完善的SoC團隊進軍實時控制處理器市場，經過兩三年的歷練和磨合，2023年華太MCU芯片已完成流片回測，2024年上半年產品進入量產。

 

據華太電子SoC產品線負責人描述，目前國內MCU友商大部分對標的是ST的通用型MCU，而華太電子推出的MCU則類似于TI的專用MCU，聚焦工業變頻、新能源行業應用等特定市場，在外設，加速器等方面進行針對性優化。并且能夠與華太電子自身的射頻、功率產品搭配形成戰略協同，在細分領域形成整合方案為客戶更好賦能。

 

“針對工業和新能源領域的MCU市場，華太電子雖然起步晚但也有后發優勢”，華太電子表示，作為后來者，公司可以根據現有的市場需求和應用痛點進行優化和提升，比如在ADC精度差不多的情況下，華太電子MCU采樣速率可以做到2倍以上；通過提高主頻來提升環路性能，在客戶測試、性能驗證過程中，展現出華太電子MCU產品的優勢和競爭力；以及外設使用上的便利性和靈活性進行調整，更好地滿足客戶需求。

 

據悉，目前華太電子正在規劃中高端MCU芯片，通過開發系列產品，豐富MCU矩陣。同時在AI浪潮下，華太也計劃在MCU端提升邊緣計算的能力，為客戶提供更好的平臺，拉開與競爭對手的差距，建立自己的護城河。

 

 

回顧華太電子發展歷程能看到，在萬物互聯的需求指引下，射頻作為其大本營，體現了對器件工藝的know how，基于底層技術的相通性，從射頻向功率器件的拓展是工藝技術的橫向牽引，進而將應用場景從萬物互聯拓展至新能源和工控行業。

 

多年來，華太電子圍繞這兩大領域繼續深耕，根據客戶需求和市場形勢，逐漸發現了比如模擬芯片和實時控制MCU等在內的更多新的機會點，由此延伸出了模擬芯片和專用SoC芯片等產品線，旨在特定領域打造產品矩陣和差異化競爭力。

 

同時，華太電子也在大力布局高端材料市場，聚焦大功率半導體器件散熱及封裝材料的研發和制造，其高端熱沉材料具有國內領先優勢，應用于射頻、功率半導體封裝領域；還擁有領先的ACS管殼，打破國外壟斷；銅復合材料、氮化硅陶瓷、封裝膠水等核心封裝材料，保證客戶供應安全，提高高端散熱材料的國產化能力。

 

整體來看，華太電子圍繞底層核心技術、產品線布局、公司戰略和客戶痛點需求等多方面協同配合，每個環節的核心價值點都有自身的核心技術優勢，最終形成了客戶-產品-底層技術的良性循環。通過深入發掘市場痛點、了解客戶需求、多產品線協同布局，以此來提升產品性能和效率，幫助客戶解決痛點問題，提升產品競爭優勢。

 

 

當前，半導體行業正在經歷新一輪的周期波動，隨著終端市場出現結構性回暖，整體產業目前正迎來復蘇勢頭，半導體行業釋放出暖意。與此同時，近年來隨著國際貿易關系的持續波動，國產半導體也在波折中迸發出新生機。

 

在行業與市場的挑戰下，5G、AI、新能源等新技術應用增強了產業鏈的需求和韌性，同時結合當前芯片國產化趨勢的浪潮，國產廠商迎來新的發展機遇。

 

華太電子躋身其中，在萬物互聯和新能源市場的時代浪潮中，致力于通過長期的技術積累與創新，構建起完善的射頻、功率、SoC、模擬產品線布局及材料、封測等全流程業務體系，為客戶提供高性能、高可靠性的差異化產品及解決方案。

 

縱觀行業現狀，對國內廠商來說，老將新兵正爭相涌入。在市場、技術、產品都已“整裝待發”的大環境下，除了需要不斷提高自身核心競爭力外，還要沉下心來，一步步持續演進和迭代，堅持下去才有機會實現新的突破。