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国际碳化硅专利布局报告出炉,MOSFET量产公司派恩杰受关注

供稿:工控网

在几家造车新势力高调推出搭载碳化硅芯片模组的主驱逆变器大功率平台电动汽车后,中国功率半导体上车进程开始进入白热化,电车厂纷纷加快碳化硅模块的研发及布局。

目前国产碳化硅芯片最大的市场来自于OBC(车载充电器),车载空调压缩机及主驱逆变器中。但在主驱逆变器上,国产碳化硅芯片依旧是一块空白市场。为顺利推动碳化硅主驱逆变器“上车”,几家大厂不约而同采用“先进口保产,后国产替代”的路线。但由于国际市场上大功率芯片严重紧缺,再加上国际局势的收紧,“国产替代”已成为大众共识。为了保证未来的电车能顺利使用国产芯片,各汽车厂已经开始紧锣密鼓的测试国产碳化硅芯片,以用于主驱逆变器。然而,国产碳化硅想要能够成功应用,还要经过若干年的车规级认证。

专利布局和专利申请数量能从某种程度上反映当前各个碳化硅器件公司的状态。近日,国际知名专利及学术期刊分析网站KnowMade.com针对全世界碳化硅专利布局发布了几份分析报告,让我们一起来看下他们都说了什么:


1、碳化硅专利支撑起中国国产全产业链的崛起

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第一份是由法国Sophia-Antipolis发布于2022年1月20日的报告—— Silicon Carbide (SiC) patents support the emergence of a complete domestic supply chain in China。碳化硅专利支撑起中国国产全产业链的崛起。

报告指出,碳化硅在汽车领域中占据越来越重要的地位,快充更是离不开碳化硅的参与。报告还提到,据麦肯锡中国分析,中国已成为全球最大的电动车市场,并将会在2020年至2030间呈现24%的年增长。因此,中国市场成为ST,Wolfspeed,罗姆,英飞凌,安森美以及三菱的主要目标,他们总共占据了世界80%的市场份额。另外在政府扶持政策的推动作用下,中国碳化硅和氮化镓芯片产业的迅速蓬勃终将会迎来自给自足的一天。

Knowmade作为一家多年来跟踪碳化硅专利情况的公司,将近期的研究重点放在改变中国新兴碳化硅供应链的中国企业上。 

碳化硅专利布局在过去20年一度被日本公司,例如三菱,富士,丰田及住友占据大头。但是,近年来以日本企业为中心的传统企业的IP获取数量逐步减少,取而代之的Intel、中国的新兴企业等的专利数量不断增加。

中国的专利申请在2010年左右开始起步,在过去十年得到了爆发式增长,呈现出IP申请的领军状态,并持续发力,而日本的专利申请于2013年进入平台期。从整体上看,中国的专利申请平均分布在材料与功率器件之间,大约一半与SiC材料相关的发明集中于SiC生长的设备和工具上,这说明中国的碳化硅材料还在最初的探索和第一步挑战中——与硅生长技术不同,碳化硅生长技术没有统一的标准生长炉,这是所有新入场碳化硅裸晶圆业务的公司都会面临的第一个技术挑战和障碍。

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报告中出具了一幅全产业链图片,并加以赘述。其中派恩杰作为国产碳化硅芯片的领先设计公司,被报告重点关注。报告介绍,派恩杰作为一家新设计公司,由北卡罗来纳州立大学校友创立,在此处,文章用“remarkable”(非凡的,引人注目的)这个单词来形容派恩杰2019年成功申请的第一个专利。不过有一处需要更正,文中指出派恩杰于2021年量产,实际情况是派恩杰已于2020年成功量产650V碳化硅MOSFET,2021年拿到车厂千万订单,标志着国产碳化硅正式开始加入这个游戏。

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报告提到,总体来说,中国的碳化硅MOSFETs申请数量是碳化硅二极管的两倍,反映出由于栅极氧化物结构的问题,开发可靠的碳化硅MOSFET非常艰难。并且通过各大龙头碳化硅公司的专利布局可以验证这点——除了三安和NCE,他们主要的专利布局都在二极管上。有趣的是,在比较了碳化硅金锭和外延片方面的专利情况,在器件,模块及电路领域,中国知识产权参与者之间的合作网络更加密集,尤其是研究机构和行业参与者之间。

近年来,中国专利申请主要来自于模块及电路领域,虽然此项活动从2015年才起步,却已经拥有超过800份发明。这也得益于中国的碳化硅专利发明与学校的紧密合作。

最后,文章总结到,中国正在加速专利布局,以支持碳化硅技术的发展,更重要的是支持形成完整的国内供应链并确保产品线的安全。中国专利申请人覆盖整个供应链,包括各个细分领域都有相对成熟的IP参与者,中国企业将更注重提高碳化硅国产渗透率。中国的碳化硅产商也得到了几家受美国限制严重打击的厂商支持,例如华为。他们充分布局了国内碳化硅供应链条的几家厂商,来确保其未来的碳化硅供应。

在此背景下,中国碳化硅企业在征服海外新市场的路上任重而道远。事实上,只有不到3%的中国专利是在海外申请的。然而,通过比国内同行申请更多的国外专利,某些衬底厂商已经展露了他们未来的国际野心。

同时另外一份在今年(2022年)5月份推出的专业的全球碳化硅专利分析中,也对目前碳化硅形式提出了非常多有意义的看法。


2、全球碳化硅专利分析

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KnowMade.com对全世界碳化硅MOSFET、二极管及其他专利布局进行了调研。调研报告显示,继传统的几大龙头碳化硅芯片公司之外,中国和韩国正在碳化硅产业链上显示出雄心壮志。但是想在短期或中长期内完善整条产业链是有一定挑战的。众所周知,碳化硅晶圆的量产门槛非常高,目前能量产碳化硅晶圆的厂商并不多,要想将芯片打造为车规级芯片衬底更是充满挑战。这份报告通过全方位视察碳化硅芯片的专利布局(包括碳化硅晶锭,裸晶圆,衬底,器件,模块和开关电路)来向大家展示目前碳化硅产业链的面貌。

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发布时间:2022年6月7日 16:28 人气: 审核编辑:李娜
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