全球半導體產業鏈重構與國產替代加速的背景下，半導體設備作為產業基石，正迎來歷史性發展機遇。2024年中國需求增速顯著高于全球平均水平。隨著新興需求爆發，半導體設備行業呈現“需求擴張+國產替代”雙輪驅動邏輯。
在青島中德生態園的一家企業，公司產品品牌為“琴芯微”，已實現超1000萬顆產品的批量出貨。產品線包括300-800V系列IPM模塊，600V、1200V系列IGBT芯片，單管及模塊。公司以高端智能功率模塊（IPM）為研發與制造核心，服務于高端智能家電、新能源汽車、工業變頻、人工智能等多個關鍵領域。
智能功率模塊（IPM）。這些被工程師稱為“電力心臟”的模塊，即將裝入空調、新能源汽車和工業變頻器，同樣8英寸硅片，第七代IGBT技術出片量比第四代多30%，成本直降15%。這項突破背后，是該公司功率芯片設計與流片工藝的顛覆革新，并進一步通過驅動芯片和功率芯片匹配和集成封裝實現產品智能化。青島造“中國芯”正以全產業鏈自主可控的閉環生態，重塑中國智能功率模塊的全球坐標。
山東功率半導體產業“破局”的新標桿
智能功率模塊（IPM）是一種將功率半導體芯片和驅動控制芯片集成在一起的開關器件，具有高輸入阻抗、高開關頻率和耐高壓低驅動功率的優點。變頻控制方案通過提升用電效率和減少碳排放，成為高效電機運行的關鍵。IPM模塊作為其硬件基礎，越來越多地被用于各種變頻節能等場景。目前我國IPM年需求量已超7億顆，市場規模介于100億元-150億元，但80%以上市場被日韓及歐美公司占據，嚴重影響我國在該領域的產業鏈安全。
在功率半導體領域，國外企業憑借技術優勢占據了超過80%的智能功率模塊市場份額，尤其是IGBT這一“卡脖子”核心器件，幾乎被國外企業巨頭壟斷。青島中微創芯總經理孔亮博士曾坦言：“2009年我剛進入這個行業時，國內功率半導體產業還處于起步階段。凡是需要變頻且集成度高的電機產品，都需要功率模塊，智能功率模塊每年需求量超過8億顆，市場總量超過100億元。”
隨著技術積累的不斷加深，青島中微創芯在IGBT領域實現了關鍵突破。公司研發的國產化逆導IGBT（RC-IGBT）智能功率模塊，經權威機構認定，三大核心技術在國內外公開文獻中未見相同報道。該模塊不僅攻克了傳統IGBT模塊導通損耗高、體積大、可靠性差等難題，還在能效比上實現了突破。通過芯片結構革新，整體能效比國內同類產品提升20%，損耗控制水平達到與國外競品平級甚至超越的水平。同時，通過降低芯片元胞尺寸，提升模塊功率密度，提升了產品短路耐量，魯棒性提升50%。
“我們的第七代IGBT芯片技術，pitch達到1.4微米，在相同模塊體系下，能實現更高的功率輸出。”孔博士拿起兩個晶圓做對比介紹道，“這兩個芯片面積都是8寸晶圓。從芯片數量看，新7代芯片的出片數量比原來的4代芯片多至少30%。因為我們擁有優秀的設計技術，所以可以在相同面積的芯片中實現更高的產量。同時，我們的產品優勢在于匹配性高，通流能力及控制力強。”如今，公司產品已在空調、冰箱、新能源汽車等領域替代了大量國外產品，逐步打破國際壟斷，為山東功率半導體產業“破局”樹立了標桿。
如果將芯片比作人，那么它的控制芯片就相當于人的大腦。驅動芯片如同人的神經，功率芯片和碳化硅芯片如同人的手和腳。以往，行業將驅動芯片與功率芯片分開使用，相當于人的神經與手腳是分開的，而中微創芯做的就是將驅動芯片和功率芯片集成在一起。“我們將‘神經’與‘手’、‘腳’進行了集成化設計開發，這樣提高了其靈活性。”孔亮表示。
打造產業鏈條的自主可控體系
青島中微創芯從不滿足于單一環節的突破，而是聚焦產業鏈協同，通過精準整合上下游資源，通過實現芯片設計與封裝測試技術的自主可控，中微創芯現已構建覆蓋智能功率模塊全流程的自主能力，包括芯片封裝、測試及最終應用測試等核心環節，致力于打造貫穿整個產業鏈條的自主可控體系。
青島擁有優良的智能家電產業集群，該公司在青島市內已經形成由研究機構、高校、企業以及政府相關部門構成的產業集群，在上游芯片到下游應用的整體鏈條中實現自主可控。因此該公司在這個領域發揮了相關的供應鏈整合能力。
在中游封裝測試與下游應用環節，公司則實現了100%自主可控。目前，公司已建成三條IPM專用封裝測試生產線，月產能達120萬只，還規劃在明年下半年啟動二期工程擴產。而在下游應用端，憑借青島本地海爾、澳柯瑪等智能家電產業集群優勢，公司能快速對接客戶需求，將封裝完成的模塊直接應用于家電、新能源汽車等場景，并根據客戶反饋持續優化產品。
從芯片設計到協作流片，再到自主封裝測試與應用落地，青島中微創芯構建起“自主核心+協作配套”的全鏈條體系，既發揮了自身技術優勢，又整合了山東本地產業鏈資源，成為山東功率半導體“鏈”上協作的典范。
穩定可靠的全國產高端智能功率模塊
該公司2022年在青島西海岸新區投資新建了智能功率模塊研發及生產項目，一期年產1000萬顆IPM產線已于2023年底通線，可為變頻家電、新能源、工業及人工智能領域提供穩定可靠的全國產高端智能功率模塊。憑借全產業鏈自主可控的優勢，目前，青島中微創芯的產品已實現寬功率范圍覆蓋，從1.5安培到900安培的電流、100伏到1700伏的電壓，全面適配智能家電、新能源、工業控制等多個領域，成為推動行業升級的“動力芯”。
在智能家電領域，公司的IPM模塊已深入日常生活的方方面面。孔亮介紹：“從空調、冰箱、洗衣機，到大家每天用的高速吹風筒、破壁機，都有我們的產品。比如在空調上，我們的模塊能實現更低損耗，幫助空調節電省電。在洗衣機上，不僅能延長設備壽命，還能提升電機控制的穩定性。”目前，公司的系列化IPM產品已達到30多種，能適配不同功率需求的家電產品，不僅與國內家電企業達成深度合作，還在珠三角、長三角等地區占據重要市場份額。
在新能源領域，公司的大功率模塊更是展現出強勁實力。750伏、1200伏電壓的模塊廣泛應用于商用電動汽車、乘用車，以及儲能、新能源發電場景。孔亮博士提到：“我國在新能源汽車、儲能領域走在國際前列，這些領域都使用了第七代芯片技術。我們的芯片面積可以越做越小，產品的可靠性可以越做越高。因此在相同模塊體系下，可以實現更高的功率。”此外，針對國內領先的光伏產業，青島中微創芯還在定制開發適配場景的產品，助力“雙碳”目標實現。
青島財經日報/首頁新聞記者 范鎮
責任編輯：王海山
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