[中报]东微半导(688261):苏州东微半导体股份有限公司2023年半年度报告
原标题:东微半导:苏州东微半导体股份有限公司2023年半年度报告 公司代码:688261 公司简称:东微半导 苏州东微半导体股份有限公司 2023年半年度报告 重要提示 一、 本公司董事会、监事会及董事、监事、高级管理人员保证半年度报告内容的真实性、准确性、完整性,不存在虚假记载、误导性陈述或重大遗漏,并承担个别和连带的法律责任。 二、 重大风险提示 公司已在本报告中描述可能存在的风险,敬请查阅“第三节管理层讨论与分析”之“五、风险因素”部分,敬请投资者注意投资风险。 三、 公司全体董事出席董事会会议。 四、 本半年度报告未经审计。 五、 公司负责人龚轶、主管会计工作负责人谢长勇及会计机构负责人(会计主管人员)谢长勇声明:保证半年度报告中财务报告的真实、准确、完整。 六、 董事会决议通过的本报告期利润分配预案或公积金转增股本预案 无 七、 是否存在公司治理特殊安排等重要事项 □适用 √不适用 八、 前瞻性陈述的风险声明 √适用 □不适用 本报告中所涉及的未来计划、发展战略等前瞻性陈述不构成公司对投资者的实质承诺,敬请投资者注意投资风险。 九、 是否存在被控股股东及其他关联方非经营性占用资金情况 否 十、 是否存在违反规定决策程序对外提供担保的情况? 否 十一、 是否存在半数以上董事无法保证公司所披露半年度报告的真实性、准确性和完整性 否 十二、 其他 □适用 √不适用 目录 第一节 释义 ..................................................................................................................................... 4 第二节 公司简介和主要财务指标 ................................................................................................. 7 第三节 管理层讨论与分析 ........................................................................................................... 11 第四节 公司治理 ........................................................................................................................... 53 第五节 环境与社会责任 ............................................................................................................... 55 第六节 重要事项 ........................................................................................................................... 57 第七节 股份变动及股东情况 ....................................................................................................... 92 第八节 优先股相关情况 ............................................................................................................. 101 第九节 债券相关情况 ................................................................................................................. 102 第十节 财务报告 ......................................................................................................................... 103
第一节 释义 在本报告书中,除非文义另有所指,下列词语具有如下含义:
第二节 公司简介和主要财务指标 一、 公司基本情况
二、 联系人和联系方式
三、 信息披露及备置地点变更情况简介
四、 公司股票/存托凭证简况 (一) 公司股票简况 √适用 □不适用
(二) 公司存托凭证简况 □适用 √不适用 五、 其他有关资料 □适用 √不适用 六、 公司主要会计数据和财务指标 (一) 主要会计数据 单位:元 币种:人民币
(二) 主要财务指标
√适用 □不适用 1、2023年上半年,经营活动产生的现金流量净额较上年同期减少87.42%,主要系报告期内,公司营业规模持续扩大,购买商品、接受劳务支付的现金增加较多所致。 2、公司于报告期内实施了2022年度资本公积金转增股本预案,因资本公积金转增股本导致股本增加,故以调整后的股数重新计算并列示上年同期的的基本每股收益、稀释每股收益、扣除非经常性损益后的基本每股收益。 七、 境内外会计准则下会计数据差异 □适用 √不适用 八、 非经常性损益项目和金额 √适用 □不适用 单位:元 币种:人民币
□适用 √不适用 九、 非企业会计准则业绩指标说明 □适用 √不适用 第三节 管理层讨论与分析 一、 报告期内公司所属行业及主营业务情况说明 (一) 所处行业情况 1、 行业的发展阶段、基本特点、主要技术门槛 (1)所处行业 公司是一家以高性能功率器件研发与销售为主的技术驱动型半导体企业,根据中华人民共和 国国家统计局发布的《国民经济行业分类(GB/T 4754-2017)》,公司所处行业为“计算机、通信 和其他电子设备制造业”(C39),所处行业属于半导体行业中的功率半导体细分领域。 (2)行业发展概况 ○1全球功率半导体市场分析 在功率半导体发展过程中,20世纪 50年代,功率二极管、功率三极管面世并应用于工业和 电力系统。20世纪 60至 70年代,晶闸管等半导体功率器件快速发展。20世纪 70年代末,平面 型功率 MOSFET发展起来。20世纪 80年代后期,沟槽型功率 MOSFET和 IGBT逐步面世,半导 体功率器件正式进入电子应用时代。20世纪 90年代,超级结 MOSFET逐步出现,打破了传统硅 基产品的性能限制以满足大功率和高频化的应用需求。对国内市场而言,功率二极管、功率三极 管、晶闸管等分立器件产品大部分已实现国产化,而功率 MOSFET特别是超级结 MOSFET、IGBT 等高端分立器件产品由于其技术及工艺的复杂度,还较大程度上依赖进口,未来进口替代空间巨 大。根据 Omdia预测,2022年全球功率半导体市场规模约为 295.35亿美元,预计至 2026年市场 规模将增长至 358.65亿美元,2019-2026的年化复合增长率为 5.8%。 数据来源:Omdia ○2中国市场分析 目前国内功率半导体产业链正在日趋完善,技术也正在取得突破。同时,中国也是全球最大的功率半导体消费国。根据 Omdia预测:2022年中国功率半导体市场规模达到 114.77亿美元,预计至 2026年市场规模将增长至 131.76亿美元,2019-2026的年化复合增长率为 4.7%,占全球 市场比例接近 37%。 数据来源:Omdia ○3分产品市场分析 A. MOSFET 以光伏逆变及储能、新能源汽车为代表的产业飞速发展,驱动高端 MOSFET市场稳定增长。 根据 Omdia数据:2022年全球 MOSFET市场为 95亿美金,2018-2025年间市场有望维持 4.2%的 复合增速。2022年中国功率 MOSFET器件市场规模为 44.80亿美元,功率 MOSFET特别是超级 结 MOSFET等高端分立器件产品由于其技术及工艺的复杂度,还较大程度上依赖进口,未来进口 替代空间巨大。 数据来源:Omdia 相较于普通硅基 MOSFET功率器件,高压超级结 MOSFET功率器件系更先进、更适用于大电流环境下的高性能功率器件。尽管未来在第三代半导体材料成熟后会有相应器件的推出,但是由于高压超级结 MOSFET的产品特性、生产成本等方面对于新能源等成长性应用领域的需求较为 契合,行业生态不断向更高性能的产品演进。 B. IGBT器件 国家在“十四五”期间将坚持清洁低碳战略方向,加快化石能源清洁高效利用,大力推动非化 石能源发展,持续扩大清洁能源消费占比,推动能源绿色低碳转型,为如期实现碳中和目标创造 基础。光伏发电作为绿色环保的发电方式,符合国家能源改革以质量效益为主的发展方向,国内 光伏行业面临广阔的发展前景。汽车电动化、网联化、智能化发展趋势带动汽车半导体需求大幅 度增长。IGBT除了光伏发电、新能源汽车也常被用于风电、工控、家电、轨交等领域,受益于碳 中和趋势推动,IGBT迎来广阔的成长空间。 数据来源:Omdia C.第三代半导体 面对国际社会在半导体领域的巨额投入、联合发展和技术产业封锁,国内各级政府从产业政策、发展规划、技术研发、平台建设、应用推广、税收优惠等各方面对半导体产业进行全面支持,在政策驱动及应用需求升级带动下,国内第三代半导体产业取得积极进展。根据 Yole,2027年全球导电型碳化硅功率器件市场规模将由 2021年的 10.90亿美元增至 62.97亿美元,2021-2027年每年以 34%年均复合增长率快速增长。汽车应用主导 SiC市场,占整个功率 SiC器件市场的 75%以上。根据 TrendForce集邦咨询《2023 GaN功率半导体市场分析报告- Part1》显示,全球 GaN功率元件市场规模将从 2022年的 1.8亿美金成长到 2026年的 13.3亿美金,复合增长率高达 65%。 (3)行业的主要特点 ①功率半导体器件专注于技术和工艺改进以及新材料迭代 功率半导体器件属于特色工艺产品,不同于集成电路产品依赖尺寸,在制程方面不追求极致的线宽,不遵守摩尔定律。功率半导体器件的性能演进呈现平缓的趋势,目前制程基本稳定在 90 nm-0.35 μm之间。功率器件发展的关键点主要包括技术创新、制造工艺升级、封装技术及基础材料的迭代。 ②IDM与 Fabless模式并存,技术迭代与产能供给同步发展 目前,半导体企业采用的经营模式可以分为 IDM模式和 Fabless模式。IDM模式为垂直整合元件制造模式,系早期半导体企业广泛采用的模式,采用该模式的企业可以独立完成芯片设计、晶圆制造、封装和测试等各垂直的生产环节。Fabless模式指无晶圆厂模式,采用该模式的企业专注于芯片的研发设计与销售,将晶圆制造、封装、测试等生产环节外包给第三方晶圆制造和封装测试企业完成。IDM模式具有技术的内部整合优势,有利于积累工艺经验,形成核心竞争力。随着芯片终端产品和应用的日益繁杂,芯片设计难度快速提升,研发所需的资源和成本持续增加,促使全球半导体产业分工细化,Fabless模式已成为芯片设计企业的主流经营模式之一。另外由于半导体行业的周期性,IDM公司极容易受制于原有固定产能,陷入被动局面。因此,行业整体呈现 IDM模式与 Fabless模式共存的局面,同时也是功率半导体企业商业模式未来的发展方向,既能随市场波动及时扩大或减少产能,也可以就近满足区域性市场需求。 ③多细分场景需求日益多元,依赖特色工艺平台的定制化能力 新能源汽车尚处于发展初期,新机遇正在不断涌现,以车载电子、光伏逆变及储能为代表的多细分应用场景需求趋于多元化。功率半导体企业从主营产品系列具体到料号、规格、电压、电流、面积、导通电阻、封装、技术特点及应用领域,可交叉组合形成数千种产品型号。功率半导体产品由于根据客户定制要求所产生的细分需求多样化,因而企业想要在行业内获得足够的市场竞争力,对于特色化工艺平台的定制化能力要求极高。 (4)主要技术门槛 功率半导体器件的研发、设计需要企业研发团队综合掌握器件结构、晶圆制造工艺、封装测试等多领域的技术。在功率半导体器件中,超级结 MOSFET、高性能 IGBT、高性能 SGT MOSFET、SiC MOSFET及 GaN HEMT的技术门槛较高。上述这些功率器件中,器件的性能一方面可以通过改进核心器件结构的设计来提升性能,另一方面可以通过改进制造工艺或材料来达到目的。作为Fabless设计企业,研发设计人员一方面需持续跟踪掌握国际先进技术理论、先进工艺方法,另一方面还需不断提出创新的器件结构来实现性能上的大幅提升。 功率器件不仅要保持在不同电流、电压、频率等应用环境下稳定工作,还需保持开关损耗、导通损耗、抗冲击能力、耐压、效率等性能上进行平衡,这些性能均需经过大量的仿真设计和流片验证。此外,下游客户不仅对功率半导体的性能和成本提出了差异化的要求,还对产品在各种应用环境下的耐久可靠性提出较高的要求,因此研发设计人员还需掌握不同应用的电路拓扑及可靠性改进方法。因此,企业研发及工程团队需要拥有丰富的技术工艺经验、持续技术创新能力、芯片产业化等能力,才能持续保持市场竞争优势地位。新进入者若缺乏上述的条件,则难以实现持续的业务增长和保持技术上的领先。 2、 公司所处的行业地位分析及其变化情况 基于多年的技术优势积累、产业链深度结合能力以及优秀的客户创新服务能力,公司已成为国内领先的高性能功率半导体厂商之一。 (1)产品品类及技术方面 在超级结 MOSFET领域,公司在高压超级结技术领域积累了包括优化电荷平衡技术、优化栅极设计及缓变电容核心原胞结构等行业领先的专利技术,产品的关键技术指标达到了与国际领先厂商可比的水平。 在中低压屏蔽栅 MOSFET领域,公司亦积累了包括优化电荷平衡、自对准加工等核心技术,产品的关键技术指标达到了国内领先水平。 在 IGBT领域,公司的 TGBT产品是基于新型的 Trident Gate Bipolar Transistor(简称 Tri-gate IGBT)器件结构的重大原始创新,基于此基础器件专利,具备了赶超目前国际最为先进的第七代IGBT芯片的技术实力。 2 在 SiC领域,公司基于自主知识产权的 Si C MOSFET产品克服了传统 SiC MOSFET成本高和 Vth飘移的缺点,实现了高栅氧可靠性。同时还实现了接近 SiC MOSFET的优秀的反向恢复能力,能够取代一部分 SiC MOSFET的应用。 (2)产品结构方面 公司的功率器件产品包含了具有高技术含量的高压超级结 MOSFET产品、极具竞争力的中低压屏蔽栅 MOSFET以及独创结构、产品的关键技术指标达到了与国际领先厂商可比水平的 TGBT2 产品。公司基于自主知识产权的 Si C MOSFET产品在 2023年上半年持续出货,可以实现对传统SiC MOSFET的互相替代,已经通过客户的验证并小批量供货。其中,由于高压超级结 MOSFET产品应用广泛且国外厂商仍占据了较大的市场份额,公司在此领域内拥有广阔的进口替代空间,发展空间巨大。 (3)产品应用领域方面 公司产品以车规级、工业级应用为主,报告期内上述领域营业收入占比逾 81%。应用领域包括光伏逆变及储能、新能源汽车车载充电机、新能源汽车直流充电桩、5G基站电源及通信电源、数据中心服务器电源和工业照明电源等。由于车规级、工业级应用对功率半导体产品的性能和可靠性要求普遍高于消费级应用,其产品平均单价也较消费级应用的产品平均单价更高。 3、 报告期内新技术、新产业、新业态、新模式的发展情况和未来发展趋势 (1)新技术的发展情况及未来发展趋势 1)工艺进步、器件结构改进加速产品迭代 采用新型器件结构的高性能 MOSFET功率器件可以实现更好的性能,从而导致采用传统技术的功率器件的市场空间被升级替代。造成该等趋势的主要原因是高性能功率器件的生产工艺不断进行技术演进,当采用新技术的高性能 MOSFET功率器件生产工艺演进到成熟稳定的阶段时,就会对现有的功率 MOSFET进行替代。同时,随着各个应用领域对性能和效率的要求不断提升,也需要采用更高性能的功率器件以实现产品升级。因此,高性能 MOSFET功率器件会不断扩大其应用范围,实现市场的普及。未来的 5年中会出现新技术不断扩大市场应用领域的趋势。具体而言,沟槽 MOSFET将替代部分平面 MOSFET;屏蔽栅 MOSFET将进一步替代沟槽 MOSFET;超级结MOSFET将在高压领域替代更多传统的 VDMOS。 2)第三代半导体材料功率器件的替代趋势 第三代半导体材料主要为碳化硅和氮化镓,具有禁带宽度大、电子迁移率高、热导率高的特点,在高温、高压、高功率和高频的领域有机会取代部分硅材料。首先,由于新能源汽车、光伏逆变及储能、5G等新技术的应用及需求迅速增加,第三代半导体的产业化变得更加迫切。得益于SiC MOSFET在高温下更好的表现,SiC MOSFET在汽车电控中将逐步对硅基 IGBT模块进行替代。 3)功率器件集成化趋势 除了功率器件在结构及工艺方面的优化外,终端领域的高功率密度需求也带动了功率器件的模块化和集成化。在中大功率应用场景中,客户更倾向于使用大功率模块。由于大功率模块需要多元件电气互联,同时要考虑高温失效和散热问题,其封装工艺和结构更复杂;在小功率应用场景中,功率器件被封装到嵌入式封装模块中来提高集成度从而减小整体方案的体积。目前,工业领域、新能源汽车仍是功率模块的主要应用领域。而芯片技术的提升可有效提高模块的集成度和综合性能,降低成本,是模块技术提升的重要因素。 (2)新产业、新业态、新模式的发展情况及未来发展趋势 受益于光伏逆变及储能、新能源汽车、直流充电桩、基站以及数据中心电源等市场对于高性能功率器件的需求将不断增加,以高压超级结 MOSFET为代表的高性能产品在功率器件领域的市场份额以及重要性将不断提升。 1)光伏逆变及储能 随着环保意识的加强,能源结构改革的迫切需求,可再生资源对传统能源的替代趋势日益明显,光伏行业的高景气度可长期延续。根据 CPIA、国家能源局数据:2020年以来,在政策利好的背景下,国内光伏新增装机容量同比大幅增加,2021年实现新增装机 54.88GW,同比上升 13.9%,创历史新高。截至 2021年末,全球累计光伏装机容量超过 940GW,其中国内为 308GW,占比由2013年末的不足 15%提升至 2021年末的超过 30%,规模优势不断增强。2022年,光伏产业仍保持旺盛的景气态势,国内光伏发电新增装机 87.41GW再创新高,较上年增幅超过 60%,当年末累计装机容量约 393GW。作为光伏产业链终端的核心设备,光伏逆变器的市场出货量直接受益于下游光伏发电装机量的增长。在全球光伏发电新增装机规模快速增长的背景下,光伏逆变器的市场出货量也持续增加。 数据来源:CPIA、国家能源局 根据 Wood Mackenzie数据,预计到 2025年全球光伏逆变器市场空间将达到 300GW,对应营收达 180亿美元,前景广阔。 2021年,国家发展改革委、国家能源局联合印发的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出,到 2025年,实现新型储能装机规模达到 3,000万千瓦以上的目标。未来 3-4年的装机总量超过之前近 10年的总增长量。根据《储能产业研究白皮书 2023》数据,截至 2022年底,全球已投运电力储能项目累计装机规模 237.2GW,年增长率 15%。2022年中国电力储能累计装机规模达59.4GW,预计 2025年装机规模将达到 64.06GW,总体保持稳定增长态势。 2)新能源汽车 ○1新能源汽车市场规模 新能源汽车具有成本、效率和环保等优势。随着产业链逐步成熟、消费者认知度提高、产品多元化以及使用环境的优化和改进,新能源汽车越来越受到消费者的认可,预计未来新能源汽车的渗透率将不断提高。 在购置税减半等促消费政策、新能源汽车持续保持高速增长。与传统内燃机汽车相比,包括了轻度混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车的新能源车型的渗透率增长迅速。公安部发布数据显示:截至 2023年 6月 30日,全国新能源汽车保有量达 1,620万辆,占汽车总量的4.9%。其中,纯电动汽车保有量 1,259.4万辆,占新能源汽车总量的 77.8%。2023年上半年新注册登记新能源汽车 312.8万辆,同比增长 41.6%,创历史新高。新能源汽车新注册登记量占汽车新注册登记量的 26.6%。 数据来源:中国汽车工业协会《2022年汽车工业产销情况》 ○2车规级功率半导体 随着汽车电动化、智能化、网联化的变动趋势,新能源汽车对能量转换的需求不断增强,汽车电子将迎来结构性变革,推动车规级功率器件发展。 在传统燃料汽车中,汽车电子主要分布于动力传动系统、车身、安全、娱乐等子系统中。对于新能源汽车而言,汽车不再使用汽油发动机、油箱或变速器,而由“三电系统”即电池、电机、电控系统取而代之。为实现能量转换及传输,新能源汽车中新增了电机控制系统、DC/DC模块、高压辅助驱动、车载充电系统 OBC、电源管理 IC等部件,其中的功率半导体含量大大增加。从半导体种类上看,汽车半导体可大致分为功率半导体(IGBT和 MOSFET等)、MCU、传感器及其他等元器件。根据 Strategy Analytics分析,传统燃料汽车中功率半导体芯片的占比仅为 21.0%,而纯电动汽车中功率半导体芯片的占比高达 55%。 相较于燃料汽车,电动车功率器件对工作电流和电压有更高要求。新增需求主要来自以下几个方面:逆变器中的 IGBT模块、DC/DC中的高压 MOSFET、辅助电器中的 IGBT分立器件、OBC中的超级结 MOSFET。功率半导体是新能源汽车价值量提升最多的部分,需求端主要为 IGBT、MOSFET及多个 IGBT集成的 IPM模块等产品。 3)充电桩 2020年,充电桩被列入国家七大“新基建”领域之一。2020年 5月两会期间,《政府工作报告》中强调“建设充电桩,推广新能源汽车,激发新消费需求、助力产业升级”。伴随新能源汽车保有量的高速增长,新能源汽车充电桩作为配套基础设施亦实现了快速增长。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟(EVCIPA)发布的数据:2022年 1~12月,充电基础设施增量为 259.3万台,其中公共充电桩增量同比上涨 91.6%,随车配建私人充电桩增量持续上升,同比上升 225.5%。截止 2022年 12月,全国充电基础设施累计数量为 521.0万台,同比增加 99.1%。中国电动汽车充电基础设施促进联盟(EVCIPA)公布的数据显示:截至 2023年 6月 30日,联盟内成员单位总计上报公共充电桩 214.9万台,其中直流充电桩 90.8万台、交流充电桩 124.0万台。从 2022年 7月 到 2023年 6月,月均新增公共充电桩约 5.2万台。 数据来源:中国电动汽车充电基础设施促进联盟(EVCIPA)、艾媒数据中心 在公共直流充电桩所需的工作功率和电流要求下,其采用的功率器件以高压 MOSFET为主。 超级结 MOSFET因其更低的导通损耗和开关损耗、高可靠性、高功率密度成为主流的充电桩功率器件应用产品,具体应用于充电桩的功率因数校正(Power Factor Correction,“PFC”)、直流-直流变换器以及辅助电源模块等。超级结 MOSFET将充分受益于充电桩的快速建设。据英飞凌统计,100kW的充电桩需要功率器件价值量在 200-300美元,预计随着充电桩的不断建设,功率器件尤其是超级结 MOSFET将迎来高速发展机遇。 4)人工智能及数据中心建设 随着以 ChatGPT以及自动驾驶为代表的人工智能技术的兴起,国际上对服务器及数据中心的需求大增。而数据中心服务器对电源效率的要求更加严苛,因而采用了较多创新的电路拓扑,比如,图腾柱 PFC电路。一部分传统的高压 Si基功率器件技术因为反向恢复速度较慢而逐渐被 SiC2 或者 GaN器件所取代,而采用公司发明的 Si C MOSFET技术的新型功率器件可以实现 SiC MOSFET的反向恢复速度及高电路效率,在价格与性能之间找到了更好的平衡点。随着人工智能2 的发展和数据中心建设如火如荼的展开,公司发明的一系列 Si C MOSFET器件、SiC MOSFET器件及超低电阻超级结器件将可以在此类市场中实现销售额的高速增长。 5)5G基站 根据工业和信息化部发布的数据显示:截至 2023年 6月 30日,我国 5G基站总数达 293.7万个。5G建设将从四个方面拉动功率半导体需求,包括:1)5G基站功率更高、建设更为密集,带来更大的电源供应需求;2)射频端功率半导体用量提升;3)雾计算为功率半导体带来增量市场;以及 4)云计算拉动计算用功率半导体用量。 综上所述,5G通信基站建设将带来巨大的功率半导体需求,主要驱动力来自于基站密集度和功率要求、Massive MIMO射频天线、雾运算和云计算的需求提升。 (二) 主要业务、主要产品或服务情况 1、主要业务 公司是一家以高性能功率器件研发与销售为主的技术驱动型半导体企业,产品专注于工业及汽车相关等中大功率应用领域。公司凭借优秀的半导体器件与工艺创新能力,集中优势资源聚焦新型功率器件的开发,是国内少数具备从专利到量产完整经验的高性能功率器件设计公司之一,并在应用于工业级及汽车级领域的高压超级结 MOSFET、中低压功率器件等产品领域实现了国产化替代。公司基于自主专利技术开发出的 650V、1200V及 1350V等电压平台的多种 TGBT器件,已批量进入光伏逆变、储能、直流充电桩、电机驱动等应用领域的多个头部客户。此外,公司基2 于自主专利技术开发出的 Si C MOSFET器件拥有极好的栅氧可靠性,同时具有优秀的反向恢复时间和反向恢复电荷,已通过多个客户验证并进入批量状态,可以用于新能源汽车车载充电机、光伏逆变及储能、高效率通信电源、高效率服务器电源等领域。 2、主要产品 公司的主要产品包括 GreenMOS系列高压超级结 MOSFET、SFGMOS系列及 FSMOS系列中2 低压屏蔽栅 MOSFET、TGBT系列 IGBT产品以及 SiC器件(含 Si C MOSFET)。公司的产品广泛应用于以新能源汽车直流充电桩、车载充电机、5G基站电源及通信电源、数据中心服务器电源、储能和光伏逆变器、UPS电源和工业照明电源为代表的工业级应用领域,以及以 PC电源、适配器、TV电源板、手机快速充电器为代表的消费电子应用领域。 公司上述产品的具体介绍如下:
(1)高压超级结 MOSFET 公司的高压超级结 MOSFET产品主要为 GreenMOS产品系列,全部采用超级结的技术原理,具有开关速度快、动态损耗低、可靠性高的特点及优势。 公司 GreenMOS高压超级结功率器件的各系列特点以及介绍如下表所示:
公司的中低压 MOSFET产品均采用屏蔽栅结构,主要包括 SFGMOS产品系列以及 FSMOS产品系列。其中,公司的 SFGMOS产品系列采用自对准屏蔽栅结构,兼备了传统平面结构和屏蔽栅结构的优点,并具有更高的工艺稳定性、可靠性及更快的开关速度、更小的栅电荷和更高的应用效率等优点。公司 SFGMOS系列中低压功率器件产品涵盖 25V-250V工作电压,可广泛应用于电机驱动、同步整流等领域。 公司的 FSMOS产品系列采用基于硅基工艺与电荷平衡原理的新型屏蔽栅结构,兼备普通VDMOS与分裂栅器件的优点,具有更高的工艺稳定性、可靠性、较低的导通电阻与器件的优值以及更高的应用效率与系统兼容性。 公司中低压 MOSFET功率器件各系列的具体介绍如下表所示:
公司的超级硅 MOSFET产品是公司自主研发、性能对标氮化镓功率器件产品的高性能硅基MOSFET产品。公司的超级硅 MOSFET产品通过调整器件结构、优化制造工艺,突破了传统硅基功率器件的速度瓶颈,在电源应用中达到了接近氮化镓功率器件开关速度的水平。特别适用于各种高密度高效率电源,包括光伏逆变及储能、直流充电桩、通信电源、工业照明电源、快速充电器、模块转换器、快充超薄类 PC适配器、TV电源板等。 (4)TGBT 公司的 IGBT产品采用具有独立知识产权的 TGBT器件结构,区别于国际主流 IGBT技术的创新型器件技术,通过对器件结构的创新实现了关键技术参数的大幅优化,公司已有产品的工作电压范围覆盖 600V-1350V,工作电流覆盖 15A-200A。公司的 TGBT系列 IGBT功率器件已逐渐发展出低导通压降、电机驱动、软恢复二极管、逆导、高速和超高速等系列。其中,高速系列的开关频率可达 100kHz;低导通压降系列的导通压降可降低至 1.5V及以下;超低导通压降系列的导通压降可达 1.2V以下;软恢复二极管系列则适用于变频电路及逆变电路;650V及 1350V的逆导系列在芯片内部集成了续流二极管,同时实现了低导通压降与快速开关的特点,适合在高压谐振电路中使用。 公司 TGBT产品在不提高制造难度的前提下提升了功率密度,优化了内部载流子分布,调整了电场与电荷的分布,同时优化了导通损耗与开关损耗,具有高功率密度、开关损耗低、可靠性高、自保护等特点,特别适用于直流充电桩、变频器、储能逆变器、UPS电源、电机驱动、电焊机、光伏逆变器等领域。 2 (5)SiC器件(含 Si C MOSFET) 2 公司的 SiC器件包括 SiC二极管、SiC MOSFET、Si C MOSFET等器件技术。其中,SiC二2 极管、SiC MOSFET全部使用了 SiC衬底,充分利用 SiC宽禁带材料的耐高压和耐高温特性。Si C 2 MOSFET则部分使用了 SiC衬底,减少了 SiC材料的用量。Si C MOSFET克服了传统 SiC MOSFET成本高和 Vth飘移的缺点,实现了高栅氧可靠性。同时还实现了接近 SiC MOSFET优秀的反向恢复能力,能够取代一部分 SiC MOSFET的应用。 二、 核心技术与研发进展 1. 核心技术及其先进性以及报告期内的变化情况 公司在高压超级结 MOSFET、中低压屏蔽栅 MOSFET,独创结构 IGBT系列 TGBT产品以2 及 SiC器件方面的技术迭代明显加速。基于上述技术平台,Si C MOSFET产品、新一代 TGBT产品以及 Hybrid-FET产品均达到批量出货状态。上述研发工作的加速推进符合当前阶段功率半导体行业周期性规律要求,对公司主营产品竞争力以及下一阶段的业务成长形成了良好的支持。 截至本报告期末,公司主要核心技术与变化情况如下: (1)产品核心技术: 鉴于技术相近性以及公司经营规模的持续扩大,A)合并深沟槽和多层外延技术类别为高压超级结 MOSFET设计及工艺技术;B)合并中低压屏蔽栅中的 SFG和 FS MOSFET为中低压屏蔽栅 MOSFET设计及工艺技术;C)由于技术发展趋于成熟,删除沟槽栅MOSFET类别;D)新增 SiC器件设计和工艺平台。
报告期内,公司持续进行新技术开发工作,遵循技术路线图加速推进各项技术迭代。公司主营产品高压超级结 MOSFET、中低压屏蔽栅 MOSFET、TGBT产品的技术迭代速度明显加速。 另一方面,公司主营产品从 8英寸转 12英寸工艺平台的拓展工作已经基本完成,为工艺技术的继续迭代和交付能力提供了坚实的基础。在高压超级结 MOSFET领域,新一代的高压超级结MOSFET平台集成了目前国内先进水平的制造工艺,使得产品具备更小的芯片面积,性价比相对突出。在 TGBT产品领域,公司加强对自有知识产权 Tri-gate IGBT技术研发力度,迅速实现了高性能 IGBT产品的国产化替代。随着公司第二代 Tri-gate IGBT产品的量产并批量导入,产品性能进一步提升,在光伏逆变及储能、新能源车主驱、车载充电机、新能源汽车直流充电桩等领域具备全面国产化替代的能力,第三代 Tri-gate IGBT开发顺利。同时,公司积极开展第三代功率半导体产品的研发工作,SiC研发项目稳步推进。2022年度,公司开发出具有自主知识产权2 的 Si C MOSFET产品,可以实现对部分采用传统技术路线的 SiC MOSFET的替代,已经通过客户的验证并批量供货,报告期内,上述产品持续批量出货。公司自主研发的第一代 SiC MOSFET研发也在稳步推进中且自主开发的 SiC JBS/MPS产品已实现小批量量产。报告期内,公司研发经费、研发人员数量、专利数量、新品开发数量均保持快速增长态势。此外,公司的研发管理体系与质量体系进一步健全与完善。报告期内公司数字化管理系统如产品生命周期管理系统、质量管理系统、良率管理系统、运营管理系统等运行通畅,研发效率、产品质量管控以及交付效率等能力持续提升。 (3)公司分产品系列技术先进性情况 报告期内,公司分产品系列具体技术及相关参数情况如下: 1)超级结 MOSFET产品设计及其工艺技术 深槽超级结 MOSFET设计及其工艺技术。公司深槽超级结 MOSFET的设计及工艺技术包括优化电荷平衡技术、优化栅极设计及缓变电容核心原胞结构等技术。电荷平衡技术兼具技术先进性与工艺稳定性,技术方面大幅提高衬底掺杂浓度,有效降低了导通电阻;稳定性方面使产品内部电场更加均衡,性能更加稳定。栅极结构优化以及缓变电容核心原胞结构技术解决了超级结MOSFET由于开关速度快导致的开关震荡的问题。由于导通损耗与导通电阻成正比,超级结MOSFET在导通损耗方面具有很大的优势;同时,开关时间越短,开关过程的能量损耗就越低。 超级结 MOSFET拥有极低的 FOM值,从而拥有极低的开关损耗和驱动能量损耗。 基于上述核心技术,公司的 GreenMOS系列高压深槽超级结 MOSFET产品具有比肩国际一流公司产品的性能,在优化器件性能的同时提高了产品的良率与可靠性,控制了生产成本,整体具有较高的市场竞争力。 公司的深槽超级结 MOSFET设计及其工艺技术处于国内领先、国际先进的水平。本报告期内,公司高压超级结 MOSFET产品从 8英寸转 12英寸制造平台的拓展工作已经基本完成。借助12英寸更加先进的软硬件能力,提供更富竞争力的制造工艺技术,公司的新技术开发得到了有力推进。同时,上游代工厂对于公司在光伏逆变及储能以及新能源汽车领域拓展的充满信心,积极进行 12英寸的晶圆制造产能扩大,进一步为公司的交付能力提供了有力保障。 2)中低压屏蔽栅 MOSFET产品设计及其工艺技术 公司中低压屏蔽栅 MOSFET设计及其工艺技术包括自对准的制造技术、电荷平衡原理以及全新的器件结构与生产工艺,实现了电场调制耐压的提高,形成了高功率密度、低开关损耗、高可靠性等特点。 公司的中低压屏蔽栅 MOSFET设计及其工艺技术处于国内领先水平。本报告期内,公司完成了屏蔽栅 MOSFET产品从 8英寸转 12英寸制造平台的拓展工作并实现量产,公司多个高密度中低压屏蔽栅 MOSFET技术平台通过车规可靠性考核。公司开展第三代 40V& 60V电压平台产品开发并得到优良的器件性能。此外,公司顺利扩充 25~40V以及 150V及以上的电压平台,以对应来自于高算力服务器电源、光伏逆变及储能、通信以及新能源汽车等新兴市场的强劲需求。 3)超级硅 MOSFET产品设计及其工艺技术 公司的超级硅 MOSFET设计及其工艺技术主要包括独创的器件结构与优化的制造工艺,拥有高速开关以及低动态损耗的特性,在硅基制造工艺上进一步提升了器件的开关速度,在主流快速充电器应用中能获得接近氮化镓(GaN)功率模块的效率和功率密度,与传统的功率器件相比具有明显优势。 公司的超级硅系列 MOSFET产品具有栅电荷与导通电阻的乘积优值低、工艺成熟度高的特点及优势。由于超级硅系列产品采用的硅基制造工艺更加成熟,一方面相较氮化镓器件可靠性更高,另一方面具有优秀的动态特性,可以进入 SiC MOSFET及 GaN HEMT的应用领域。 4)TGBT产品设计及其工艺技术 公司 TGBT产品设计及其工艺技术具体包括载流子控制技术、原胞功率调制技术以及独创的器件结构等。载流子控制技术优化了 IGBT器件在导通时的内部载流子分布;原胞功率调制技术使器件在大功率开关过程中的功率分布更加均匀,避免了局部电压电流过大而导致的器件失效,使得器件具有更高的工作稳定性;公司独创的器件结构提升了产品的电场调制能力,提高了耐压性以及载流子浓度,因此提升了产品整体的可靠性。 基于上述核心技术,公司 TGBT产品的导通压降与开关速度同时得到优化,在关键技术参数上有着大幅的提高,在应用过程中拥有发热低、效率高的优势,可使整体应用系统的功耗更低,并拥有高功率密度、低开关损耗、高可靠性以及自保护等优势。 本报告期内,公司基于原创的新型 TGBT技术,完善了 650V 15A~300A,950V 200A以及1200V 40A~150A,200A等全系列产品。同时,随着公司第二代 TGBT产品的量产,芯片的电流密度得到进一步提高。本报告期内,公司 TGBT系列产品在光伏逆变及储能、车载充电机、新能源车主驱以及新能源汽车直流充电桩等领域具备全面国产化替代的能力,并且在新型大功率密度的光伏领域成为少数有供应能力的国内厂商之一。 5)Hybrid-FET器件及其工艺技术 Hybrid-FET器件及其工艺技术包括全新的器件架构以及电流动态调整技术。这种特殊的器件结构结合了导通电流密度高与开关速度快的特点,可实现高速关断和大电流的处理能力;采用电流动态调整技术则使器件在不同的应用工作状态下拥有不同的电学表现,具有更加宽广的安全工作区域,可提高产品的整体稳定性。 公司的 Hybrid-FET器件兼具 IGBT、超级结 MOSFET等功率器件的优点,器件及其工艺技术处于国内领先水平,目前该技术已申请专利并持续产业化。Hybrid-FET器件基于 TGBT技术,因此是 TGBT的一个子类。本报告期内,Hybrid-FET器件持续稳定批量出货,产品规格型号进一步增加,其性能优势已经被客户所认可。以 90A的 Hybrid-FET产品为例,该产品已经批量应用于客户系统中,处于稳定出货状态,其在客户端的最高工作频率可达 80kHz以上,采用该产品的系统,效率比采用传统器件的系统有大幅提升。 2 6)Si C MOSFET器件及其工艺技术 2 Si C MOSFET器件具有独创的器件架构与优化的制造工艺,拥有极好的栅氧可靠性与高栅源耐压,同时具有极低的反向恢复时间和反向恢复电荷,易于应用,适用于图腾柱无桥 PFC、H 桥逆变等拓扑结构,可以在新能源汽车车载充电机、储能逆变器、高效率通信电源、高效率服务器2 电源等多种应用场景替换采用传统技术路线的 SiC MOSFET,性价比极高。截至报告期末,Si C MOSFET已经通过多个客户测试验证并实现批量供货。 2 以 650V 60mohm Si C MOSFET器件为例,这款芯片的反向恢复时间达到了 37纳秒,远远小2 于超级结器件(接近 180纳秒),与 SiC MOSFET接近。由于其极短的反向恢复时间,Si C MOSFET器件在服务器及车载充电机中可以实现对 SiC MOSFET的替换,同时大幅降低器件成本(下图为2 服务器图腾柱 PFC电路示意图及 Si C MOSFET测试波形)。 随着以 ChatGPT以及自动驾驶为代表的人工智能技术的兴起,国际上对服务器及数据中心的需求大增。而数据中心服务器对电源效率的要求更加严苛,因而采用了第三代半导体组成的图腾2 柱 PFC电路拓扑(如上图所示)。公司发明的基于 Si C MOSFET技术的新型功率器件适合在图腾柱 PFC中应用并实现 GaN或 SiC MOSFET的高效率,以期实现在此类市场中实现销售额的高速增长。 国家科学技术奖项获奖情况 □适用 √不适用 国家级专精特新“小巨人”企业、制造业“单项冠军”认定情况 √适用 □不适用
2. 报告期内获得的研发成果 报告期内,公司进一步加大新产品与新技术研发投入力度,持续优化 8英寸与 12英寸先进工艺制程产品布局,取得较好成效。截至本报告期末,公司共计拥有产品规格型号 2,700余款。 其中,高压超级结 MOSFET产品(含超级硅 MOSFET)1,300款,中低压屏蔽栅 MOSFET产品2 926款,TGBT产品 476款及多款 SiC器件(含 Si C MOSFET)。 报告期内,公司取得的主要研发成果如下: 第三代高压超级结 MOSFET实现了大规模出货;第四代高压超级结 MOSFET实现批量出货;第五代超级结 MOSFET试产成功,客户试用结果良好,处于小批量交付阶段。基于第四、第五代高压超级结技术,单晶圆产出芯片颗数进一步提高,性能得到大幅提升。 公司基于深沟槽超级结技术的中低压超级结 MOSFET技术开发顺利进行,250V~300V中低压超级结 MOSFET相继推出,比目前传统工艺技术制造的同电压等级 MOSFET性能明显提升。 公司基于 12英寸先进工艺制程的高压超级结 MOSFET大规模量产,其中 800V、900V产品稳定量产,1200V系列成功实现试产。 公司第二代超级硅 MOSFET开发成功并批量出货。 公司持续拓展基于第三代 25V-30V低压高密度屏蔽栅 MOSFET工艺平台的产品规格,相关产品通过多个客户评测。公司第三代 40V及 60V电压平台产品开发顺利,实现对这一电压等级器件性能的优化。 公司持续拓展基于自主 IGBT专利技术的 TGBT产品规格,持续提升产品性能,公司第二代 TGBT进入稳定量产状态,芯片的电流密度得到显著提高。采用第二代 TGBT技术的产品实现小规模出货。报告期内,第三代 TGBT技术开发稳步推进。 公司 TGBT在 12英寸先进工艺制程的研发及扩产顺利进行,随着新产线的扩充及新一代TGBT产品的研发成功 12寸核心规格料号产品具备批量生产能力。 公司研发的高速大电流功率器件 600/650V Hybrid-FET 器件产业化顺利进行,报告期内产品规格数量及出货量持续增加。 公司 TGBT产品在光伏逆变器及储能、新能源汽车直流充电桩、电机驱动等领域获得客户的批量应用。同时,更大功率的车用主驱以及大功率光伏芯片产品开发成功,客户验证通过。 公司积极布局第三代功率半导体器件,申请多项相关专利,进一步完善对相关知识产权的保2 护,相关产品的开发顺利进行。公司 Si C MOSFET产品研发成功并顺利通过客户验证,进入小2 批量供货阶段。公司积极布局基于 Si C MOSFET、SiC SBD、SiC trench-MOSFET技术的产品路2 线图。报告期内,Si C MOSFET实现稳定出货,SiC MOSFET开发快速推进中。 报告期内获得的知识产权列表
3. 研发投入情况表 单位:元
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