从日立能源(原瑞士 ABB 半 导体)技术基因到 IGBT/SiC 双轮驱动的自主创新。
1. 业内领先的研发团队,半导体研发“梦之队”
技术基因源自全球顶尖半导体企业,打造国内 IGBT 领域“梦之队”: 公司成立于 2002 年,依托分销原瑞士日立能源(原瑞士 ABB 半导体) 半导体产品起步,经过二十余年发展,已成为国内领先的功率半导体企业。 2009 年,公司突破性地成为中国北车集团 9600kw 电力机车的 IGBT 功 率模块唯一国内供应商,标志着在高端应用领域的重要突破。 在半导体行业,技术壁垒高、客户认证周期长,在该领域突破并获得 市场认可尤为困难。公司能够快速崛起并斩获高端领域订单,核心优势源 自其深厚的技术积累和国际化的专家团队。创始人项颉在日立能源半导体 瑞士总部 3 年的工作经历,以及随后 20 年的深度合作,为公司打下了深 厚的技术基础和全球化视野。日立能源作为全球电力和自动化技术的领军 企业,特别在 3300V 以上高压和直流输电领域具有显著优势,这一渊源 为公司的技术发展奠定了高起点,也为公司在当前新能源汽车、可再生能 源等战略新兴产业快速发展的背景下抢占市场先机提供了有力支撑。
组建国际顶尖的研发团队,核心成员几乎悉数来自瑞士 ABB 半导体 (现日立能源)。团队汇聚了欧洲和国内的行业精英,核心成员均在功率 半导体领域建树卓著,拥有数十年研发及产业化经验。以 SwissSEM 团 队为例,CEO Roland 先生在 2000 年至 2018 年期间担任 ABB 半导体公 司副总裁及高级管理团队成员;COO Sven 博士发表学术论文 25 篇,拥 有 6 项专利,曾在 ABB 半导体担任中压器件部负责人(2008-2018 年), 在全球范围内主导新产品开发工作;芯片研发负责人 Lars 博士在功率半 导体领域建树颇丰,已发表 33 篇学术论文,曾任日立能源(原 ABB 半导 体)SiC 研发负责人(2014-2022 年)。这支专家团队贯通了 IGBT 和 SiC 两大技术路线,在产品设计、测试、质量控制等全流程形成了完整的技术 体系。 研发团队的本土化建设同样成效显著。以张强总和梁杰总为代表的中 国团队,均具备在元器件、汽车电子等细分领域的丰富经验,成功打通了 从研发到产业化的关键环节。目前,公司嘉善制造中心员工已超 100 人, 形成了以海外专家引领、本土人才支撑的创新研发格局。这支融合全球顶 尖半导体专家经验与本土产业实践的技术团队,不仅是公司能够在 IGBT、 SiC 等前沿领域持续突破的核心动力,推动公司在第三代半导体等新兴领 域实现新的跨越。
2. 技术积淀深厚,IGBT 与 SiC 双轮驱动破局
功率半导体按照集成度可以清晰地分为两大类:功率器件和功率 IC。 其中功率器件主要用于处理大功率、高电压场景,包括二极管、晶体管和 晶闸管三大类产品,其中晶体管又可细分为 IGBT、MOSFET 和双极型晶 体管等;而功率 IC 则是将高压功率器件与控制电路、接口电路及保护电 路集成在同一芯片上,主要应用于手机等小功率、低电压产品。这种分类 方式遵循了 WSTS(世界半导体贸易协会)的标准,虽然难以完美区分所 有产品类别,但为行业提供了相对清晰的分类框架。在当前市场中,功率 半导体已经成为推动新能源、工业自动化、消费电子等领域发展的关键元 器件,其应用范围从便携设备到工业设备,覆盖了几乎所有电子产品领域。 IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是现代功率器件中最具革命性的创新产 品,被业界誉为电力电子领域的“CPU”。作为大功率控制与变换的核心 器件,IGBT 完美融合了双极型晶体管的大电流能力和 MOSFET 的高效 控制特性,在工业传动、新能源发电、电气化交通等关键领域占据着不可 替代的地位。当前主流 IGBT 产品的耐压覆盖 600V 至 6.5kV,满足了从 家用电器到电网传输的广泛应用需求。根据封装形式,IGBT 产品可分为 分立器件和模块化产品:分立型主要服务于中小功率应用,如变频器、光 伏逆变等;模块化产品则主要面向大功率传动系统,如新能源发电、轨道 交通等领域。随着全球能源革命和工业电气化的深入推进,IGBT 的市场 规模和技术创新都在持续突破,展现出强劲的发展势头。
IGBT 作为功率半导体领域的革命性产品,通过其独特的复合结构设 计,巧妙地整合了 MOSFET 和 BJT 的优势特性。在结构设计上,IGBT 采用了创新的层次结构设计思路:上部采用与 MOSFET 相同的 MOS 栅 极结构实现电压控制特性,下部则保留了类似 BJT 的 P+层形成独特的双 载流子传导机制。这种复合结构在工作特性方面实现了多项关键性能的优 化平衡:在驱动特性上继承了 MOSFET 的高输入阻抗电压驱动优势,显 著简化了控制电路的设计复杂度;在导通状态下,通过精心设计的 P+/N+ 结构实现了类似 BJT 的低导通压降特性,确保了大电流工作时的高效率; 特别是在开关性能上,IGBT 在 20kHz 左右的工作频率范围内,找到了功 率损耗和开关速度的最佳平衡点。 这种结构设计使 IGBT 在大功率应用领域确立了独特的优势地位。其 卓越的大电流能力得益于双载流子传导机制,而高输入阻抗特性则大幅降 低了驱动电路的复杂度。通过内置电压特性与低导通压降的巧妙结合, IGBT 实现了大功率应用下的高效率运行,特别适合新能源发电、电动汽 车驱动系统、工业变频器等对功率密度和可靠性要求较高的应用场景。 IGBT 的核心设计思路代表了功率半导体器件的重要发展方向,即在保证控制简单性的同时,最大化电流传导能力。这种基于物理结构的优化设计, 不仅使 IGBT 成为了连接中小功率 MOSFET 应用和超大功率晶闸管应用 之间的关键器件,更为未来功率器件的发展提供了重要的技术思路,也印 证了其在现代功率电子领域不可替代的核心地位。
当前,全球 IGBT 市场形成了以国外厂商英飞凌(Infineon)、三菱 (Mitsubishi)为主导,东芝(Toshiba)、富士电机(Fuji Electric)等企业共 同参与的技术竞争格局。在技术演进路线上,主流厂商已推进至第七代及 以上技术平台,关键性能指标不断突破:芯片设计上采用更窄的沟槽结构 (低于 0.5μm),显著提升了单位面积的元胞密度;器件特性方面,导通 压降降至 1.7V 以下(在 1200V 额定电压产品上),大幅减少了导通损耗; 可靠性设计上,短路耐量提升至 10μs 以上,增强了器件在异常工况下的 安全性。 国内率先实现 IGBT 芯片技术突破的企业之一,赛晶科技已具备接近 国际一流水平的自主研发能力。i20 系列采用第四代沟槽技术,在 1050V/1200V/1700V 平台实现 75A-250A 量产;更具竞争力的是 i23 系 列,采用第七代沟槽技术,结合 TAIKO 技术的超薄基底,成功将 1200V 平台的单管电流提升至 300A,实现了低导通损耗和低开关损耗的性能平 衡,与英飞凌最新一代产品指标处于同等水平(英飞凌 TRENCHSTOP™IGBT7:1200V/300A)。赛晶科技作为国内 IGBT 企业中第一批进军 12 寸晶圆制造的先行者,与行业领先的 12 寸制造工艺接轨,在产品和成本 方面已具备显著优势,特别是在电流密度提升和导通损耗优化方面的突破, 使产品具备极强的可靠性、稳定性和一致性,标志着公司在芯片设计和制 造工艺上已接近国际一流水平。
赛晶科技在 IGBT 领域构建了从芯片到模块的完整技术体系,目前已 建成 2 条 IGBT 模块封装测试产线并实现量产,另有 1 条产线在建。在 模块封装领域,公司已建立起面向工业级和车规级的全系列产品平台:ED 封装系列(1200V/1700V,最大电流 900A)采用直线式优化布局,带来 2 倍的高性能提升,应用于光伏、风电领域;ST 封装系列(1200V/1700V, 最大电流 800A)通过全新的优化设计(专利),提升可靠性和鲁棒性显 著提升,应用于商用车、工业领域;FP 封装(1050V/650A)主要面向工 业和储能应用;EP 封装(1700V,最大电流 200A)采用全桥布局模块, 可靠性和鲁棒性显著提升,可面向自动化和变频领域;BEVD 封装系列 (1200V,最大电流 600A)专门针对电动汽车应用需求设计。这种全方 位的技术布局,结合自研 IGBT 芯片平台,使赛晶能够为不同细分市场提 供最优化的整体解决方案,逐步构建起技术门槛和市场壁垒。截止 2024 年底,赛晶科技目前已建成 2 条 IGBT 模块封装测试产线并实现量产,另 有 1 条产线在建。

在第三代半导体 SiC 赛道,赛晶科技构建了从芯片到模块的完整技术 体系。公司自研的 m23 系列 SiC 芯片,电阻低至 1200V/13mΩ,达到国 际主流企业同等水平,并针对车规级性能需求进行优化设计。在芯片设计方面,采用多项国际前沿设计和工艺:实现芯片边沿至金属层间距仅约 100 微米,元胞间距优化至最小 5.0 微米;采用获得最佳性能的短沟道设 计,配合元胞间的电流扩散注入技术;创新性地采用栅极金属布局连续环 绕芯片周围的设计,结合有源区内多晶硅栅极浇道和连续的铝铜源极焊盘 工艺,使芯片在高温工作条件下展现出极佳的静态和动态特性。在模块封 装领域,形成了面向车规级的产品系列:HEEV 封装(1200V/2-4mΩ)采 用全新的外型设计,外形尺寸较同类产品缩小 50%,并通过散热增强性、 连接电阻、杂散电感降低 40%-50%的优化,主要应用于电动汽车领域; EVD 封装(1200V/2-4mΩ)采用行业标准结构和局部优化设计,满足车 规电动汽车应用需求,同时可应用于光伏领域。基于自研 SiC 芯片平台, 赛晶的模块产品具备极佳的可靠性、稳定性和一致性,为客户提供高性能 的整体解决方案。公司在碳化硅领域的研发投入和技术突破,正逐步缩小 与国际龙头的技术差距,并在性价比方面形成独特优势。 从产业趋势来看,IGBT 和 SiC 作为电力电子装备的“CPU”,在能 源变换与传输中发挥着不可替代的作用。随着新能源汽车、光伏逆变、储 能等应用的快速增长,中国 IGBT 市场规模预计 2025 年将突破 500 亿 元,年复合增长率超过 13%。目前英飞凌等国际厂商在高端市场仍占据 主导地位,国产化率不足 30%,进口替代空间巨大。在 SiC 领域,市场 规模增速更快,预计未来五年将保持 50%以上的年均增速。