上海臨港新區(qū)，2.5萬(wàn)平的廠房里，數(shù)十臺(tái)載重小車在天花板上的軌道高速滑行。這些被稱為“天車”的設(shè)備精準(zhǔn)地停留在每一臺(tái)造價(jià)不菲的晶圓制造設(shè)備之間，快速完成取物、放物的動(dòng)作，推動(dòng)著每一道工序的高速流轉(zhuǎn)。
產(chǎn)線裝置著大量包括攝像頭在內(nèi)的傳感器，每一個(gè)環(huán)節(jié)的圖像以及數(shù)據(jù)，將顯示在廠區(qū)辦公室里一塊巨大屏幕的畫面中。不到五個(gè)人，只需要坐在電腦前，便可發(fā)現(xiàn)幾乎所有生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題。
這是中國(guó)第一座12英寸車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體晶圓廠——上海鼎泰匠芯科技有限公司每天都在上演的情節(jié)。無(wú)數(shù)塊平板大小的硅片，就在這樣的過(guò)程中被加工成成品芯片，最終送往各行各業(yè)。
2022年，這座名為鼎泰匠芯的晶圓廠在上海臨港新區(qū)建成。作為上海市重大項(xiàng)目之一，鼎泰匠芯總投資120億元，占地面積196畝，項(xiàng)目規(guī)劃產(chǎn)能為12萬(wàn)片/月。
鼎泰匠芯12英寸車規(guī)級(jí)晶圓廠已于2023年一季度順利投產(chǎn)，能夠提供多種技術(shù)節(jié)點(diǎn)的可定制工藝選擇，主要生產(chǎn)MOSFET、Power IC等功率器件和集成電路產(chǎn)品。
晶圓是芯片制造的基礎(chǔ)材料。它的尺寸決定了每片晶圓上可以切割出多少個(gè)芯片，也決定著了芯片的性能、成本和產(chǎn)能。12英寸是目前最大的晶圓尺寸，晶圓硅片尺寸更大，單個(gè)硅片可切割的芯片數(shù)量更多，單位芯片的成本也就更低，因此能夠制造更復(fù)雜、性能更高的芯片。
隨著5G、AI、汽車電子等領(lǐng)域的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)高性能、低功耗的芯片要求進(jìn)一步增加，12英寸晶圓也因此成為行業(yè)爭(zhēng)奪的重點(diǎn)。
鼎泰匠芯總經(jīng)理田春江表示，之所以成立鼎泰匠芯，原因在于汽車半導(dǎo)體、特別是中國(guó)汽車市場(chǎng)的巨大需求。如他所言，新能源汽車爆火的同時(shí)，汽車電子行業(yè)也迎來(lái)了一場(chǎng)史無(wú)前例的結(jié)構(gòu)性變革。過(guò)去沉寂的中國(guó)半導(dǎo)體廠商，在這場(chǎng)變革中扮演起了更積極的角色。
傳統(tǒng)燃油車的核心部件是發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和變速箱，新能源汽車依賴于電池、電驅(qū)和電控系統(tǒng)。相應(yīng)地，后者實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換及傳輸?shù)暮诵钠骷β拾雽?dǎo)體含量也大大增加。據(jù)測(cè)算，傳統(tǒng)燃油汽車的功率器件占比僅10%，混動(dòng)汽車占比則超過(guò)40%，純電則達(dá)55%。
很長(zhǎng)一段時(shí)間里，功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都被歐洲、美國(guó)、日本廠商主導(dǎo)，如德國(guó)的英飛凌、美國(guó)的安森美和意法半導(dǎo)體主導(dǎo)。隨著中國(guó)新能源汽車及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，功率器件產(chǎn)品需求快速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造能力快速提高，可達(dá)到國(guó)際一級(jí)水平。
鼎泰匠芯正是其中之一。2023年3月，鼎泰匠芯通過(guò)ISO質(zhì)量管理體系認(rèn)證；6月通過(guò)IATF16949車規(guī)級(jí)質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)；10月首批次導(dǎo)入的40多個(gè)產(chǎn)品全部通過(guò)2000小時(shí)的可靠性認(rèn)證，并在11月進(jìn)入正式量產(chǎn)階段。目前，該工廠已通過(guò)所有主力Tier1和汽車客戶認(rèn)證。
“一家工廠能夠在這么短的時(shí)間內(nèi)拿到這些認(rèn)證相當(dāng)不容易，這證明工廠不僅在硬件實(shí)力上獲得認(rèn)可，軟件能力同樣達(dá)到了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。” 鼎泰匠芯總經(jīng)理田春江對(duì)界面新聞表示。
田春江介紹，鼎泰匠芯已經(jīng)建立起自身的技術(shù)護(hù)城河。其自研的大功率方案能夠大幅提高產(chǎn)品的可靠性，特色背面薄片工藝可精準(zhǔn)調(diào)整晶圓在生產(chǎn)過(guò)程中的翹曲度，最薄片厚度僅50um。此外，行業(yè)領(lǐng)先的BCD深溝槽隔離 DTI 技術(shù)，可有效提升器件防漏電性能，使芯片趨向于小型化、集約化。
第三方市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Omdia曾預(yù)測(cè)，2023年全球車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)641億美元，同比增長(zhǎng)14.3%，其中中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到177億美元。2025年，全年車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到804億美元，中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到216億美元，其中功率半導(dǎo)體占比將突破30%。
由于海外廠商布局更早，中國(guó)車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體總體國(guó)產(chǎn)化率目前仍低于10%。但在一眾國(guó)產(chǎn)廠商的努力之下，功率半導(dǎo)體已經(jīng)成為車規(guī)級(jí)芯片行業(yè)國(guó)產(chǎn)化程度最高的細(xì)分領(lǐng)域。在全球最活躍的新能源汽車市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體廠商正在迎來(lái)新的增長(zhǎng)期