《Bodo's功率系統》：國產IGBT突圍底氣何來？賽晶質量管理體系揭秘

來源：《Bodo's功率系統》

近年來，隨著IGBT設計技術不斷提升、新材料和新工藝的引入，IGBT模塊的節能、散熱、可靠性和穩定性等特點日益凸顯，成為備受關注的核心器件。數據顯示，截至2022年，全球IGBT市場規模已達到123.7億美元，以電動汽車為代表的新能源應用領域成為IGBT市場的主要增長點。

然而，當前IGBT市場仍然被歐美和日本等發達國家所壟斷。其中，歐洲市場占據全球IGBT市場的37%，美國市場占25%，日本市場占21%。與之相比，中國IGBT市場份額不足10%，這給國內產業鏈帶來了巨大的不確定性和挑戰。在此背景下，國家已將電子元器件國產化作為重大戰略任務，IGBT也成為了國家支持的重點領域之一。在政策的扶持及企業的努力下，盡管國內一些重點企業已經擁有了自主研發和生產能力，但整個產業鏈的競爭力和生產能力仍需要不斷提升。

IGBT生產工藝是國產化面臨的主要瓶頸之一。目前，我國的IGBT制造仍處于起步階段，擁有自己獨立生產線的企業相對較少，同時，即使有了生產線，仍需解決制造良率、可追溯、工藝可實施性、車規級產品高要求，產品高一致性等一系列技術難題，以確保用戶對國產產品的信心和滿意度。

為了應對這些挑戰，賽晶亞太半導體科技（浙江）有限公司（以下簡稱：賽晶半導體）副總經理梁杰、質量部經理胡雪松和測試部主管梁劍分享了公司在生產管控、質量管理和測試體系等方面積累的寶貴經驗。這些經驗不僅可供同行參考借鑒，也有助于推動整個IGBT產業國產化進程的順利推進。

完善的生產管制體系為國產超車提供強大支持

賽晶半導體始終堅持自主研發的戰略方向，2021年6月，賽晶半導體的IGBT生產線竣工并投入生產，2022年，公司獲得了來自電動汽車、光伏、儲能等近30家客戶的訂單；產銷IGBT模塊至這些領域約7萬個，實現銷售收入達3970萬元，較2021年增長約12倍，獲得了市場的高度認可。賽晶半導體的IGBT模塊產品經過嚴格的質量控制和精密的生產工藝，使得最終產品良率高，產品一致性好。由于市場需求旺盛，賽晶半導體IGBT模塊供不應求，這也從一個側面反映了賽晶半導體產品的優異特性和卓越品質。取得如此成績，高水平的生產工藝和管理是重要原因。

圖：賽晶IGBT產品

當前，公司已經建立了一套全面而完善的智能管理系統，涵蓋了制造管理、企業資源管理、倉儲物流管理、產品生命周期管理以及車間現場管理等五大核心領域。這一智能管理系統的運用確保了各項業務流程高效順暢、優化資源利用，從而提高整體運營效率和競爭力。

圖：賽晶智能管理五大核心領域

在產品質量方面，賽晶半導體除了獲得ISO9001:2015質量體系認證外，還積極開拓車規級市場，并已通過IATF16949汽車質量體系第一階段審核，預計于2023年7月通過IATF16949第二階段認證審核。根據副總經理梁杰的介紹，客戶對國產化產品的接受度和認可度逐漸提高。在國際大型企業壟斷的市場背景下，客戶可能難以快速獲得所需的器件，而且遇到問題時解決過程相對緩慢。如今，國內企業的產品質量持續提升，配套服務也得到了顯著改善，因此客戶更愿意與國內企業展開合作。

回溯工業2.0時代，產品是通過手動組裝并記錄生產信息。然而，在當時，一旦客戶在使用過程中發現問題，很難追溯產品的相關信息。如今，通過掃描模塊上的標簽，我們可以迅速獲得產品、半成品、原材料和加工過程中的各種信息。這樣一來，模塊風險得到了有效管控，避免了風險無限放大導致的產品全面召回。這也正是電動汽車行業遵循的IATF16949標準以及可追溯性要求。

圖：賽晶智能制造生產線

“并非說有了這個可追溯系統就能保證萬無一失，我們還需要通過質量管理系統確保產品的高一致性和高可靠性。只有這樣，客戶才會認可我們的產品?！备笨偨浝砹航苷f道。

質量管理三步曲：持續提升產品質量

質量部經理胡雪松介紹了賽晶半導體的質量管理三步曲——質量策劃、質量控制和質量改進。他表示，質量管理的目的是控制質量、降低成本。賽晶半導體財務部每月都要對質量成本進行追蹤，由質量部牽頭對劣質成本進行原因分析，并作出改善。

圖：賽晶智能制造生產線

從產品設計開始，賽晶半導體的工業級和車規級新產品開發均按照APQP（先期產品質量策劃）流程執行。通過團隊的努力，采用結構化、系統化的方法，使產品滿足客戶的需要和期望。APQP流程包括5個階段：項目定義、產品設計和開發、流程設計與開發、產品流程驗證、反饋評估和執行糾正行動。每一個過程都是上一個階段的輸出結果，又是下一階段的輸入。

當量產穩定后，需要進行質量控制，包括來料抽檢、首件檢驗、過程抽檢、巡檢、成品檢驗和出貨檢驗，并根據檢驗數據進行匯總分析及時開展持續改進。

質量控制還包括制程中的質量控制，通過對MES系統取得的生產加工數據匯總，整理，圖形化和分析，后期通過試驗進行驗證，并提出合理化建議進行改善，之后繼續通過MES進行改善后數據的匯總和分析，持續進行改善。

產品質量的改進是從過往項目中獲取經驗，并將其應用到下一個項目中。每個項目結束后，賽晶半導體都會建立一個經驗庫，以便為新的項目提供經驗參考，避免前期出現的問題再次發生。

質量改進的目的是通過各種有效措施提高產品、體系或過程的質量能力，使其達到新的水平和高度，并為企業及其客戶提供增值效益。根據現代管理學的要求，賽晶半導體將質量改進對象分為產品質量和工作質量，并開展全面的質量管理。產品質量改進計劃包括生產流程、生產設備、作業指引、控制項目、接收標準、責任者等，而工作質量改進則包括全面的質量管理、全過程的管理和全員參與管理。

賽晶半導體在質量改進方面取得了許多成績，具體包括：

提高良品率、增加收益；

提高質量信譽、改善與客戶關系；

提高銷售量、減少廢品、降低消耗、增加盈利；

減少返工、提高生產效率；

減少檢驗、篩選和試驗費用；

加速新產品、新技術開發；

合理使用資金、配置最佳資源以及充分發揮企業潛力等。

生產測試和研發測試：為產品可靠性提供雙重保障

賽晶半導體的測試部主管梁劍介紹了公司的生產測試和研發測試情況。目前，賽晶半導體的第一條產線是ED/ST模塊產線，設計年產能35萬只，使用國際先進的測試設備進行生產測試。ED/ST模塊的測試項目包括絕緣、靜態和動態測試。從晶圓-DBC-模塊，階梯式設置UCL和LCL，從而保證在更早的階段將異常品篩選出來，提高最終產品良率。動態測試對全部模塊進行RBSOA/DSOA/SCSOA測試，測試條件更加苛刻。如規格書中兩倍電流的RBSOA，實際測試時使用超過兩倍的電流進行測試，保證產品余量。

賽晶半導體整個生產線是全自動化的，生產用測試機主要是進口產品，每個產品都需要進行測試。測試機的狀態是通過標準樣件做SPC校準，通過使用一定數量的標準樣件定期進行關鍵參數的SPC統計，確保生產測試設備狀態穩定。梁劍還展示了從2022年初到今年3月的近一年的關鍵參數的概率圖，不管是橋臂間還是批次間的數據對比，可以看到數據分布一致性非常好。

據梁劍透露，賽晶半導體正在增加的第二條產線將兼容碳化硅芯片封裝和測試。由于碳化硅的短路耐受時間較短，所以測試時間不允許過長。碳化硅開關速度更快，在開關過程中電應力更大，因此采樣也需要優化。在動態測試方面，新設備集成了低電感設計，短路測試脈寬低至1.5μs。在靜態測試方面，針對SiC MOSFET特性優化測試過程。例如Vthhysteresis現象，增加預偏置電壓后進行閾值電壓的測量，從而避免了漂移引起測量值不準的問題。

在研發測試方面，賽晶半導體在嘉善工廠配備了一個專門的實驗室，主要用于研發過程中的器件性能評估和驗證。實驗室可以進行芯片級、DBC半成品級和模塊級的動態、靜態、阻抗類測試，具備完善的可靠性測試評手段及能力。同時，具備模塊級失效分析能力，包括電性能、非破壞性和破壞性分析。與歐洲權威實驗室及大學實驗室建立良好合作關系，聯合開展器件性能研究與分析。

賽晶半導體測試能力的關鍵在于驗證產品極限能力，而不是簡單地與競品進行參數比較。在產品開發、驗證階段需要將產品電氣性能測試到極限條件，從而保證量產產品有足夠的安全裕量。

與采用相同技術的競品進行對比后，賽晶半導體SISD0750ED120i20系列模塊在逆變模式下的能力提升約為12%，尤其是在更高的開關頻率下，優勢更為明顯。

彰顯中國功率半導體市場領導地位

隨著政府對新型電力系統、新能源發電、電動汽車和綠色裝備的鼓勵，以及越來越多的企業和消費者對環保產品和可再生能源的需求，功率半導體市場將迎來更加廣闊的發展前景。據市場研究機構YoleDéveloppement的數據顯示，2021年全球功率半導體市場規模達到了91億美元，預計到2026年將達到147億美元，年復合增長率高達10.5%。

在中國市場中，國產化進程不斷加速。根據市場研究機構CCID Consulting發布的報告顯示，2019年中國功率半導體市場規模已經達到了406億元人民幣，其中國產產品占據了47.9%的市場份額，同比增長18.7%。

作為行業領先者，賽晶半導體秉持著做精品的理念，以頂尖的技術團隊為支撐，憑借著自身的技術實力和高效的生產管理，致力于為電動汽車、新能源發電等領域提供卓越的IGBT產品?，F如今，賽晶半導體已經成為國內功率半導體市場的領先者之一。除了過硬的技術產品，賽晶半導體在市場上也受到了資本的認可。這些優異成就的取得離不開高水平的生產工藝和質量管理。

在未來的道路上，賽晶半導體將繼續推動功率半導體的國產化和自主可控，不斷提升產品質量和技術水平。我們有信心相信，賽晶半導體將繼續在行業領域中一路領先，成為中國功率半導體的佼