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[導(dǎo)讀]在幾家造車新勢(shì)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(tái)電動(dòng)汽車后,中國功率半導(dǎo)體上車進(jìn)程開始進(jìn)入白熱化,電車廠紛紛加快碳化硅模塊的研發(fā)及布局。

在幾家造車新勢(shì)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(tái)電動(dòng)汽車后,中國功率半導(dǎo)體上車進(jìn)程開始進(jìn)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(chǎng)來自于OBC(車載充電器),車載空調(diào)壓縮機(jī)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(chǎng)。為順利推動(dòng)碳化硅主驅(qū)逆變器“上車”,幾家大廠不約而同采用“先進(jìn)口保產(chǎn),后國產(chǎn)替代”的路線。但由于國際市場(chǎng)上大功率芯片嚴(yán)重緊缺,再加上國際局勢(shì)的收緊,“國產(chǎn)替代”已成為大眾共識(shí)。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(cè)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(yīng)用,還要經(jīng)過若干年的車規(guī)級(jí)認(rèn)證。

專利布局和專利申請(qǐng)數(shù)量能從某種程度上反映當(dāng)前各個(gè)碳化硅器件公司的狀態(tài)。近日,國際知名專利及學(xué)術(shù)期刊分析網(wǎng)站KnowMade.com針對(duì)全世界碳化硅專利布局發(fā)布了幾份分析報(bào)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(bào)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(bào)告指出,碳化硅在汽車領(lǐng)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(bào)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(dòng)車市場(chǎng),并將會(huì)在2020年至2030間呈現(xiàn)24%的年增長。因此,中國市場(chǎng)成為ST,Wolfspeed,羅姆,英飛凌,安森美以及三菱的主要目標(biāo),他們總共占據(jù)了世界80%的市場(chǎng)份額。另外在政府扶持政策的推動(dòng)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(huì)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(diǎn)放在改變中國新興碳化硅供應(yīng)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(qǐng)?jiān)?010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(qǐng)的領(lǐng)軍狀態(tài),并持續(xù)發(fā)力,而日本的專利申請(qǐng)于2013年進(jìn)入平臺(tái)期。從整體上看,中國的專利申請(qǐng)平均分布在材料與功率器件之間,大約一半與SiC材料相關(guān)的發(fā)明集中于SiC生長的設(shè)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(shù)不同,碳化硅生長技術(shù)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)生長爐,這是所有新入場(chǎng)碳化硅裸晶圓業(yè)務(wù)的公司都會(huì)面臨的第一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)和障礙。

報(bào)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(lǐng)先設(shè)計(jì)公司,被報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注。報(bào)告介紹,派恩杰作為一家新設(shè)計(jì)公司,由北卡羅來納州立大學(xué)校友創(chuàng)立,在此處,文章用“remarkable”(非凡的,引人注目的)這個(gè)單詞來形容派恩杰2019年成功申請(qǐng)的第一個(gè)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(shí)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(biāo)志著國產(chǎn)碳化硅正式開始加入這個(gè)游戲。

報(bào)告提到,總體來說,中國的碳化硅MOSFETs申請(qǐng)數(shù)量是碳化硅二極管的兩倍,反映出由于柵極氧化物結(jié)構(gòu)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(yàn)證這點(diǎn)——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(lǐng)域,中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)參與者之間的合作網(wǎng)絡(luò)更加密集,尤其是研究機(jī)構(gòu)和行業(yè)參與者之間。

近年來,中國專利申請(qǐng)主要來自于模塊及電路領(lǐng)域,雖然此項(xiàng)活動(dòng)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(xué)校的緊密合作。

最后,文章總結(jié)到,中國正在加速專利布局,以支持碳化硅技術(shù)的發(fā)展,更重要的是支持形成完整的國內(nèi)供應(yīng)鏈并確保產(chǎn)品線的安全。中國專利申請(qǐng)人覆蓋整個(gè)供應(yīng)鏈,包括各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域都有相對(duì)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(yán)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(yīng)鏈條的幾家廠商,來確保其未來的碳化硅供應(yīng)。

在此背景下,中國碳化硅企業(yè)在征服海外新市場(chǎng)的路上任重而道遠(yuǎn)。事實(shí)上,只有不到3%的中國專利是在海外申請(qǐng)的。然而,通過比國內(nèi)同行申請(qǐng)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(shí)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(duì)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(duì)全世界碳化硅MOSFET、二極管及其他專利布局進(jìn)行了調(diào)研。調(diào)研報(bào)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?zhǔn)怯幸欢ㄌ魬?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(jí)芯片襯底更是充滿挑戰(zhàn)。這份報(bào)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(guān)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(fèi)樣品申請(qǐng)及專家技術(shù)支持等,均可瀏覽其一級(jí)授權(quán)代理商世強(qiáng)硬創(chuàng)平臺(tái)。作為全球領(lǐng)先的ToB產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),世強(qiáng)硬創(chuàng)平臺(tái)為企業(yè)提供豐富的研發(fā)資源與技術(shù)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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