在幾家造車新勢力高調(diào)推出搭載碳化硅芯片模組的主驅(qū)逆變器大功率平臺電動汽車后，中國功率半導體上車進程開始進入白熱化，電車廠紛紛加快碳化硅模塊的研發(fā)及布局。
目前國產(chǎn)碳化硅芯片最大的市場來自于OBC(車載充電器)，車載空調(diào)壓縮機及主驅(qū)逆變器中。但在主驅(qū)逆變器上，國產(chǎn)碳化硅芯片依舊是一塊空白市場。為順利推動碳化硅主驅(qū)逆變器“上車”，幾家大廠不約而同采用“先進口保產(chǎn)，后國產(chǎn)替代”的路線。但由于國際市場上大功率芯片嚴重緊缺，再加上國際局勢的收緊，“國產(chǎn)替代”已成為大眾共識。為了保證未來的電車能順利使用國產(chǎn)芯片，各汽車廠已經(jīng)開始緊鑼密鼓的測試國產(chǎn)碳化硅芯片，以用于主驅(qū)逆變器。然而，國產(chǎn)碳化硅想要能夠成功應用，還要經(jīng)過若干年的車規(guī)級認證。
專利布局和專利申請數(shù)量能從某種程度上反映當前各個碳化硅器件公司的狀態(tài)。近日，國際知名專利及學術期刊分析網(wǎng)站KnowMade.com針對全世界碳化硅專利布局發(fā)布了幾份分析報告，讓我們一起來看下他們都說了什么：
碳化硅專利支撐起中國國產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈的崛起
第一份是由法國Sophia-Antipolis發(fā)布于2022年1月20日的報告—— Silicon Carbide (SiC) patents support the emergence of a complete domestic supply chain in China。碳化硅專利支撐起中國國產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈的崛起。
報告指出，碳化硅在汽車領域中占據(jù)越來越重要的地位，快充更是離不開碳化硅的參與。報告還提到，據(jù)麥肯錫中國分析，中國已成為全球最大的電動車市場，并將會在2020年至2030間呈現(xiàn)24%的年增長。因此，中國市場成為ST，Wolfspeed，羅姆，英飛凌，安森美以及三菱的主要目標，他們總共占據(jù)了世界80%的市場份額。另外在政府扶持政策的推動作用下，中國碳化硅和氮化鎵芯片產(chǎn)業(yè)的迅速蓬勃終將會迎來自給自足的一天。
Knowmade作為一家多年來跟蹤碳化硅專利情況的公司，將近期的研究重點放在改變中國新興碳化硅供應鏈的中國企業(yè)上。
碳化硅專利布局在過去20年一度被日本公司，例如三菱，富士，豐田及住友占據(jù)大頭。但是，近年來以日本企業(yè)為中心的傳統(tǒng)企業(yè)的IP獲取數(shù)量逐步減少，取而代之的Intel、中國的新興企業(yè)等的專利數(shù)量不斷增加。
中國的專利申請在2010年左右開始起步，在過去十年得到了爆發(fā)式增長，呈現(xiàn)出IP申請的領軍狀態(tài)，并持續(xù)發(fā)力，而日本的專利申請于2013年進入平臺期。從整體上看，中國的專利申請平均分布在材料與功率器件之間，大約一半與SiC材料相關的發(fā)明集中于SiC生長的設備和工具上，這說明中國的碳化硅材料還在最初的探索和第一步挑戰(zhàn)中——與硅生長技術不同，碳化硅生長技術沒有統(tǒng)一的標準生長爐，這是所有新入場碳化硅裸晶圓業(yè)務的公司都會面臨的第一個技術挑戰(zhàn)和障礙。
報告中出具了一幅全產(chǎn)業(yè)鏈圖片，并加以贅述。其中派恩杰作為國產(chǎn)碳化硅芯片的領先設計公司，被報告重點關注。報告介紹，派恩杰作為一家新設計公司，由北卡羅來納州立大學校友創(chuàng)立，在此處，文章用“remarkable”(非凡的，引人注目的)這個單詞來形容派恩杰2019年成功申請的第一個專利。不過有一處需要更正，文中指出派恩杰于2021年量產(chǎn)，實際情況是派恩杰已于2020年成功量產(chǎn)650V碳化硅MOSFET，2021年拿到車廠千萬訂單，標志著國產(chǎn)碳化硅正式開始加入這個游戲。
報告提到，總體來說，中國的碳化硅MOSFETs申請數(shù)量是碳化硅二極管的兩倍，反映出由于柵極氧化物結構的問題，開發(fā)可靠的碳化硅MOSFET非常艱難。并且通過各大龍頭碳化硅公司的專利布局可以驗證這點——除了三安和NCE，他們主要的專利布局都在二極管上。有趣的是，在比較了碳化硅金錠和外延片方面的專利情況，在器件，模塊及電路領域，中國知識產(chǎn)權參與者之間的合作網(wǎng)絡更加密集，尤其是研究機構和行業(yè)參與者之間。
近年來，中國專利申請主要來自于模塊及電路領域，雖然此項活動從2015年才起步，卻已經(jīng)擁有超過800份發(fā)明。這也得益于中國的碳化硅專利發(fā)明與學校的緊密合作。
最后，文章總結到，中國正在加速專利布局，以支持碳化硅技術的發(fā)展，更重要的是支持形成完整的國內(nèi)供應鏈并確保產(chǎn)品線的安全。中國專利申請人覆蓋整個供應鏈，包括各個細分領域都有相對成熟的IP參與者，中國企業(yè)將更注重提高碳化硅國產(chǎn)滲透率。中國的碳化硅產(chǎn)商也得到了幾家受美國限制嚴重打擊的廠商支持，例如華為。他們充分布局了國內(nèi)碳化硅供應鏈條的幾家廠商，來確保其未來的碳化硅供應。
在此背景下，中國碳化硅企業(yè)在征服海外新市場的路上任重而道遠。事實上，只有不到3%的中國專利是在海外申請的。然而，通過比國內(nèi)同行申請更多的國外專利，某些襯底廠商已經(jīng)展露了他們未來的國際野心。
同時另外一份在今年(2022年)5月份推出的專業(yè)的全球碳化硅專利分析中，也對目前碳化硅形式提出了非常多有意義的看法。
全球碳化硅專利分析
KnowMade.com對全世界碳化硅MOSFET、二極管及其他專利布局進行了調(diào)研。調(diào)研報告顯示，繼傳統(tǒng)的幾大龍頭碳化硅芯片公司之外，中國和韓國正在碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈上顯示出雄心壯志。但是想在短期或中長期內(nèi)完善整條產(chǎn)業(yè)鏈是有一定挑戰(zhàn)的。眾所周知，碳化硅晶圓的量產(chǎn)門檻非常高，目前能量產(chǎn)碳化硅晶圓的廠商并不多，要想將芯片打造為車規(guī)級芯片襯底更是充滿挑戰(zhàn)。這份報告通過全方位視察碳化硅芯片的專利布局(包括碳化硅晶錠，裸晶圓，襯底，器件，模塊和開關電路)來向大家展示目前碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的面貌。
文中提及的派恩杰碳化硅SBD、碳化硅MOS、氮化鎵三極管等全線產(chǎn)品信息、選型指南、免費樣品申請及專家技術支持等，均可瀏覽其一級授權代理商世強硬創(chuàng)平臺。作為全球領先的ToB產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，世強硬創(chuàng)平臺為企業(yè)提供豐富的研發(fā)資源與技術方案，幫助企業(yè)提升研發(fā)效率，降低研發(fā)成本。
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