原创 iNED 新经济发展研究院 2022年02月22日 19:09
C位说丨方舟微电子何锋：专注耗尽型MOSFET，助力国产半导体发展,新经济发展研究院,3分钟
随着半导体产业的发展，功率器件及第三代半导体是当前的半导体产业技术追逐的热点，也是国内半导体产业中最有希望能够赶超世界先进技术的领域之一。业内表示，当前，众多国产功率半导体厂商已经在材料、设计、制造、封测等各个环节成功突围，逐渐形成自主可控的完整产业链。然而，在产业最上游的高端的第三代半导体材料生产、芯片生产高端设备、尖端技术领域的芯片设计、国内空白芯片的设计生产等很多领域，进口仍占主导，中国半导体要走的路还很长。因此，加速推动国内半导体企业的全方位发展，提高国内半导体产业的整体水平，已经刻不容缓。“我们认为国内半导体的春天已来”，成都方舟微电子有限公司（以下简称：方舟微电子）董事长何锋在接受新经济发展研究院iNED专访时说到。功率半导体器件是所有电子电力设备必备的半导体器件，电能（功率）处理的核心部件，主要用于电子电力设备的电能变换和电路控制，更是弱电控制与强电运行之间沟通的桥梁，主要作用是变频、变压、变流、功率放大和电源管理，电路保护，对电子电力设备正常运行起到关键作用。近年来，随着以功率MOSFET器件为代表的新型功率半导体器件的迅速发展，以及所具有的绿色节能功能，被广泛应用于几乎所有的电子制造业，目前正从传统工业制造和4C产业向新能源、电力机车、智能电网等领域发展。随着碳达峰、碳中和目标的提出，功率半导体更是有着举足轻重的作用。综合Yole、IHS、Gartner多家分析机构数据，国内功率半导体器件市场规模约为全球的40％，预估2023年全球功率半导体器件市场规模可达到221.5亿美元规模。“我们的主要业务是做功率器件的设计生产和销售，包括电路保护的整体解决方案也是我们擅长的”。
谈及创业时，何锋表示，“目前我们是国内唯一一家做耗尽型MOSFET的设计公司，我们公司于2008年1月成立，公司创始人具有30多年半导体器件设计、应用研发和推广经验，本科和研究生也都是微电子专业毕业的，所以他一直有一个梦想，希望在国家集成电路半导体产业发展中做自己应该做的事”。“20年前，国内的半导体的产业还没有现在这么良好发展环境，，在2000年左右我们成立了一家半导体分销公司，通过8年在半导体行业销售代理的经验，我们看到了国家在未来半导体行业的发展的趋势和创始人在半导体产业上可实现的梦想。因此，我们在2008年成立了现在的公司，将它取名为‘方舟’，希望无数个这样的半导体中小企业在不同细分领域精耕细作，不断成长，像诺亚方舟一样带着中国半导体行业走向未来，他们都是国家未来半导体产业的种子和希望。”“功率半导体MOSFET分为增强型和耗尽型，一开始我们进入半导体行业，做的是增强型的MOSFET器件，虽然市场需求大，但技术比较成熟，基本都是通用器件，可研发的空间相对比较少。而耗尽型MOSFET仅有国外极少数大公司研发，未来的应用领域其实非常广，技术门槛也较高。因此，我们毅然决定做耗尽型MOSFET的设计，到目前为止，我们能独立完成研发、设计、生产与销售，已成为以自主研发为核心竞争力的半导体原厂，产品品质达到并超过国外同类产品。功率半导体器件，在大多数情况下，是被作为开关使用（switch），简单的说，就是通过某一级的电流或电压变化控制另外两级电流的导通和截止。功率器件率里，率先发展的是功率二极管和三极管，随后晶闸管、MOSFET开始快速发展，经历了平面型、沟槽型、超结等工艺转变。现在，高电压IGBT和碳化硅基的器件逐渐崛起，是目前价值含量最大，技术壁垒最高的功率器件。耗尽型MOSFET与增强型MOSFET管的区别主要在于耗尽型MOS管在G端（Gate）不加电压时有导电沟道存在，而增强型MOS管只有在开启后，才会出现导电沟道；两者的控制方式也不一样，耗尽型MOS管的VGS（栅极电压）可以用正、零、负电压控制导通，而增强型MOS管必须使得VGS>VGS（th）（栅极阈值电压）才行。“耗尽型MOSFET的设计有一定难度，在国内我们可以说是唯一一家，在国外，也只有极少数高端半导体公司，比如英飞凌、艾赛斯等这类公司才做这样的产品”。“耗尽型MOSFET的特点就是它是一个很窄的赛道，是一个小而美的细分行业，我们一直做的是全系列的耗尽型MOSFET，并做到今天的精耕细作，可以为高端的客户定制开发这类产品。目前，耗尽型MOSFET主要是用于电路保护，在消费类电子产品，比如手机，还有手持电动工具，扫地机器人等这些需要充电的设备，另外，还有 LED灯等消费类的电子产品，我们过去5年～8年的研发设计重点都聚焦在消费类电子产品上，我们相信未来应用空间将有很大增长”，何锋说道。“大概从2019年开始，我们在做一个产品的转型，维持现在消费类电子产品的市场的同时，开发了工控类的产品，包括物联网的传感器，新能源汽车，充电桩，轨道交通，工业自动控制，还有一些特殊用途的工控类市场，它们对产品品质的要求更高，我们现在已经有实力往这个方向走”。据中金企信国际咨询公布的《2022-2028年半导体二极管行业市场运行格局分析及投资战略可行性评估预测报告》显示，2018年全球二极管市场规模达63.93亿美元，市场空间广阔。根据中国电子信息产业统计年鉴数据，中国二极管销量从2014年的2,856亿只增长到了2018年的16,950亿只。2020年全球二极管营收前十大厂商中以欧、美、日厂商为主。晶体管主要分为双极性结型晶体管（三极管）、MOSFET和IGBT。根据三种晶体管的市场规模估算，2019年，晶体管总的市场规模约为138.27亿美元；2020年，晶体管总市场规模约为147.88亿美元。
由于双极性结型晶体管存在功耗偏大等问题，随着全球节能减排的推行，其市场规模总体趋于衰退，正在被MOSFET所取代；IGBT市场规模则以较高速度增长。市场竞争格局方面，三极管、MOSFET和IGBT三类产品的市场竞争格局有所不同。其中，全球三极管市场比较分散，MOSFET和IGBT市场集中度较高。
关于功能功率器件的未来发展的趋势，何锋认为，“就现在碳达峰、碳中和的国家发展计划下，包括新能源汽车、光伏发电、清洁能源的存储等，都大量需要功率器件。未来新能源将带给功率器件非常广阔的应用，功率半导体市场会有一个爆发式的需求。另外随着现在的技术的发展，比如说第三代半导体，比如说 IGBT的发展，这些都是功率器件未来发展的一个基础和方向”。谈到方舟微电子在耗尽型MOSFET市场方面的优势时，何锋表示，“首先，目前这类产品国内几乎没有公司设计生产，国外也很少公司在做，现在市场上有需求都是依赖进口的，同时，中美贸易战下，国家要求做国产化替代，因此给了我们更好的市场机会”。“另外，就是关于技术门槛的问题，我们的研发团队深耕这个细分领域已有十余年，遇到并解决了各种技术难题，尤其是模拟器件与IC的区别，要求团队不仅有深厚的理论基础，还需要多年积累的实践经验，长期的磨合。可以说，时间和经验是进入这个领域的门槛。现有的产品与客户需求已达到较高精准的匹配度，我们的一些功能和参数超过了国外进口器件，这是我们在耗尽型MOSFET上的优势”。同时，公司创始人具有30多年半导体行业研发与管理经验，团队包括海归博士、国内顶尖大学硕士，及海外研发合作团队，目前公司人员配比中，研发人员占比超过60%。所有产品均自主研发，相关技术已获发明专利，目前公司具有发明专利及集成电路布图近70项，是以自主研发为核心竞争力的半导体原厂。据介绍，方舟微电子的产品大量用于物联网、工业控制、电动汽车、通信电路、充电器、LED等领域。拥有华为、三星、LG、西门子、施耐德、伟创力、正泰电器、中电集团等大量优质客户。参数和品质对标国外同类产品，也可定制开发，实现进口替代。工业级产品方面目前与TE、上汽、一汽、南京科远、正崴精密、中电集团等有广泛合作。何锋表示，接下来将进一步布局海外市场。在成都创业13年，谈及成都半导体产业环境时，何锋认为，“对半导体产业来说，最近这几年成都的产业规划把电子信息、高端制造作为经济发展的战略重点，政策支持方向明显向半导体设计、生产企业倾斜和发力，但认为产业配套还有待完善”。何锋表示，“目前，成都没有一个能对外代工的芯片厂，成都聚集了丰富的半导体设计企业，如果能向设计企业提供对外代工，就能尽快提高技术设计水平、缩短产品研发周期，聚集更多的设计公司，封装工厂，以及半导体材料、设备企业，同时也能带动芯片应用，引入大量的终端产品企业，就能带动全产业链的发展。所以我觉得集成电路半导体的特征方面，它是一个产业整合发展的形势，政府在半导体产业链上，找到关键突破口，补齐短板，完善产业链，营造良好的发展环节，家有梧桐树，引得凤凰来”。“另外，关于半导体集成电路的人才，现在也遇到了瓶颈。因为近年该行业规模成倍的增长，同时，成都引进了大量国内、国外的龙头半导体公司，他们都把研发中心、设计部门放在成都，它对人才的需求是很大的，同时，刚刚毕业的学生至少需要3年～5年的工作经验，才能独立胜任设计任务，目前成都的半导体的人才非常缺乏”。在人才竞争的过程中，本土中小企业处于劣势，有待制定相应措施，解决人才缺乏和不平衡问题。在谈及方舟规划未来发展规划时，何锋充满信心地说道，“首先，还是要坚持我们擅长领域的MOSFET的研发和应用，用于消费类电子产品的充电头。技术标准不断迭代，未来普及的是大功率、宽电压PD，一个充电头可以用在几乎所有的电子设备上，真正实现万物可充，而方舟的产品正是为PD3.1标准的快充定制开发、生产的；方舟的产品是绿色环保级别的欧标LED必备的，以前只有出口LED才用欧标级，未来国内LED标准提高，所有产品都将用到方舟器件，我们产品的应用范围会越来越广阔，而且都是高端的应用。”“其次、2019年开发的工业级产品系列，普遍用于新能源汽车、充电桩、传感器、工业自动控制，一经问世，得到高端工业级客户的认可和欢迎，比消费类应用有更广阔、重要的应用场景。”“第三、我们目前正积极拓展海外市场，以其高品质、高性能、低成本优势，与国外同类产品相比，有非常明显的竞争力。同时我们配合高端客户进行定制开发，为终端客户产品水平的提升起到关键作用。当然，我们还在不断研究新的第三代半导体技术，比如说碳化硅、氮化钾这一类的产品我们也在跟踪，不断研发可以填补国内技术空白的产品。总之，无论大小，我希望在中国半导体技术发展的道路上，有方舟的努力和贡献，希望切切实实做一点有意义的事，不辜负这个伟大的时代。”