日前,华虹宏力副总裁周卫平在 2020 年第 23 届中国集成电路制造年会暨广东集成电路产业发展论坛上发表了题为《双核引擎,绿色智造,赢芯未来》的报告,对华虹集团的“8+12”双核引擎战略进行全面的分析。

 

华虹集团目前拥有金桥基地、张江基地、康桥基地和无锡基地,共有 7 座工厂,其中华虹宏力有 3 座 8 英寸厂和 1 座 12 英寸厂。8 英寸合计月产能 17.8 万片,12 英寸月产能 6.5 万片。华虹集团在全球集成电路代工业中排位,从 2016 年第 7 位,到 2017 年第 6 位,2019 年首次进入第 5 位。

 

周卫平副总裁强调,华虹宏力响应国家绿色发展战略,打造集绿色技术、绿色生产、绿色建筑于一体的绿色企业,实现环境友好和可持续发展。

 

华虹“芯”速度

2017 年 8 月,华虹集团与无锡市政府签署协议,一期项目建设一条工艺等级 90~65/55 纳米、月产 4 万片的 12 英寸集成电路生产线(华虹七厂),支持 5G 和物联网等新兴领域的应用。这是华虹集团融入长三角一体化高质量发展战略,在上海市域以外、长三角布局的第一个研发制造基地,在华虹发展战略中具有标志性意义。华虹无锡项目是全国最先进的特色工艺生产线、全国第一条 12 英寸功率器件代工生产线、江苏省第一条自主可控 12 英寸生产线。项目建设速度非常快,做到了当年开工、当年封顶,17 个月建成投片。基于集团自有技术,研发团队提前一年攻关,研发成果加速走上生产线,特色工艺研发顺利推进,产品工艺通线一次成功。在市场开拓方面,与国内外多家设计公司进行良好合作。无锡基地 12 英寸致力于打造多元化、综合化的客户解决方案,基地发展开始提速。在稳步推进多个技术平台的认证工作的同时,也实现了高良率出货。截止 2020 年第二季度,无锡基地 12 英寸生产线交付客户的产品包括智能卡芯片、功率器件和 CIS 产品;在下半年超结产品也将开始出货,以满足新能源汽车等新兴市场的需求。并加快推进产能建设和生产运行,已形成 1 万片的月产能,即将形成 2 万片月产能。

 

聚焦特色工艺

华虹宏力从 2002 年开始自主创“芯”路,成立国内第一条 8 英寸 Trench MOSFET 代工生产线,是全球第一家提供功率器件代工服务的 8 英寸纯晶圆代工厂。2002 年到 2010 年,陆续完成先进的沟槽型中低压 MOSFET/SGT/TBO 等功率器件技术开发;2010 年,高压 600V-700V 沟槽型、平面型 MOSFET 工艺进入量产阶段;2011 年,第一条 8 英寸 IGBT 代工生产线量产,同年第一代深沟槽超级结工艺进入量产阶段,同年 1200V 沟槽型 NPT IGBT 工艺也完成研发进入量产阶段;2013 年,第 2 代深沟槽超级结工艺推向市场,同时 600V-1200V 沟槽型场截止型 IGBT(FDB 工艺)也成功量产。2020 年,12 英寸功率产品实现量产。

 

功率器件累计出货超过 800 万片 8 英寸晶圆;2020 年月产能突破 10 万片(折合 8 英寸晶圆); 高端功率器件(超级结 SJ 和 IGBT)占比快速上升,在 2015 到 2019 年的销售额以及出货量的年复合增长率超过 50%。功率器件制造领域拥有 341 项发明专利,包括美国发明专利 18 项;其中 IGBT 背面工艺 25 项,正面工艺 67 项,低压 MOSFET 有 94 项 超级结 SJ 有 155 项。

 

作为华虹宏力的核心业务之一,公司在功率器件方面主要聚焦在以下方面:

一是 DMOS/SGT 方面,拥有沟槽栅 MOSFET、底部厚栅氧(BTO) MOSFET、上下结构 SGT、左右结构 SGT 等多种工艺结构 。硅基 MOSFET 是功率器件工艺的基础,后续工艺都是基于这个工艺平台不断升级、完善,华虹宏力致力于优化 pitch size,提升元胞密度,拥有业界先进的导通电阻。华虹宏力的 MOSFET 产品已通过车规认证,并配合客户完成相对核心关键部件如汽车油泵、转向助力系统等的应用。

 

二是超级结(SJ),超级结 MOSFET 是华虹宏力功率半导体工艺平台的中流砥柱。2011 年,第一代超级结 MOSFET 工艺开始量产;2013 年,通过技术创新,pitch 尺寸越来越小,同时 Pitch 垂直度越来越大,降低结电阻,推出第二代超级结 MOSFET 工艺;2015 年,进一步优化,推出 2.5 代超级结 MOSFET 工艺;2017 年,第三代超级结 MOSFET 工艺试生产。

 

华虹宏力拥有独创的拥有自主知识产权的深沟槽超级结技术方案,可大幅降低导通电阻,同时,在生产制造过程中可大幅缩短加工周期、降低生产成本。超级结 MOSFET 适用于 150V-900V 电压段,电流范围 1-100A,它的电阻更小,效率更高,散热相对低,所以在要求严苛的开关电源里有大量的应用,高度契合当前热门的大功率快充电源、LED 照明电源及新能源汽车充电桩等应用需求。

 

三是 IGBT,华虹宏力是国内最早布局、最完善、最完整的全套 IGBT 薄晶圆背面加工工艺,是国内首家量产深沟槽场截止型 IGBT 产品的公。硅基 IGBT 作为电动汽车的核心,非常考验晶圆制造的能力和经验。从器件结构来看,IGBT 芯片正面类似普通的 MOSFET,难点在于实现背面结构。作为国内最早布局的公司,华虹宏力拥有最完善、最完整的全套 IGBT 薄晶圆背面加工工艺,包括背面薄片、背面高能离子注入、背面激光退火以及背面金属化等,使得客户产品能够比肩业界主流的国际 IDM 产品。

 

华虹宏力 IGBT 产品线的电压范围涵盖 600~1700V;电流范围涵盖 10~400A,逐渐从消费类跨入工业商用、新能源汽车等领域

 

周卫平副总裁认为功率器件领域的未来前景可期,公司在做大做强方面提出了四点:一是立足“8+12”战略,深耕功率器件领域,在技术上不断更新迭代,追求功率器件所需的更高功率密度和更低损耗;二是充分发挥 12 英寸更小线宽特性,持续开发优化 DMOS、SGT、超级结 SJ、IGBT 技术,加速进军高端功率器件市场;三是“8+12”齐头并进,为客户提供更为充足的产能和更具优势的绿色“芯”代工解决方案;四是深化战略合作,全力支持产业生态建设,促进全球集成电路制造供应链的协同共赢。

 

开拓车规市场

智能电动汽车发展趋势强力驱动汽车电子中的半导体元器件数量大幅增加。在汽车电子领域,微控制器、模拟芯片、功率器件三大类半导体芯片市场规模大、未来的成长性较好,这也是华虹集团旗下华虹宏力在汽车电子领域布局的重点。

 

华虹宏力已在汽车电子的车载动力 / 引擎数据等存储、引擎及安全气囊控制、油泵系统、AC/DC 转换器、车身稳定(ESP)系统、电动汽车逆变器、信息娱乐系统、语音系统等获得了大量应用,工业及汽车已成为公司第二大应用市场,占公司总营收的 25%左右。

 

为符合汽车的严苛安全要求,华虹宏力实施全面的汽车电子质量管控,建立了零缺陷管理模式,通过 IATF 16949 汽车质量管理体系认证和多家客户的 VDA 6.3(德国汽车质量流程审计标准)标准审计,并拥有符合汽车电子 AEC-Q100 Grade-1 标准的高可靠性嵌入式闪存技术。通过“安全、可靠、高性能”的多种工艺平台灵活组合,华虹宏力将为持续攀升的汽车半导体市场需求提供更优质服务。

 

赢芯未来

华虹宏力通过建设 12 英寸生产线,延伸 8 英寸特色工艺优势,拓宽护城河,提高技术壁垒,拉开与身后竞争者的差距。而在扩充产能的同时,技术节点也推进到 90/55 纳米,以实现“人无我有,人有我精”的产品工艺,给客户提供更先进的工艺支持,携手再上新台阶。