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1、聯柵功率管目 錄01產業介紹02項目介紹03技術優勢04知識產權0106盈利模式07發展規劃08研發規劃09市場規劃10資金規劃05核心團隊產業介紹01功率器件的平臺功率器件的平臺5060年代年代SCR70年代年代GTO80年代年代IGBT電力電子裝置的電力電子裝置的“CPU”聯柵功率管突破現聯柵功率管突破現有技術瓶頸：有技術瓶頸：IGBT閂鎖閂鎖IGCT di/dt dv/dtSIC MOS短路失效短路失效成為成為新一代技術平新一代技術平臺。臺。功率器件的重要性功率器件的重要性國內外研究現狀及技術產業格局功率器件現在主流技術是絕緣柵架構（IGBT），發展到第七代，已經30多年了。核心技術都掌2、握在國外，德國英飛凌，日本三菱，富士電機、瑞士ABB，美國仙童、ST等，國內的芯片主要集中在低端領域，單管和IPM（小模塊）、PIM，士蘭微占變頻器市場10%，中車、國網、比亞迪在各自全產業鏈有功率半導體部分，中車并購了英國Dynex，國內高壓做得最好，但大功率芯片也只是樣品和實驗室驗證階段。因為國內工藝水平和國外的差距很大，此外還有設備禁運和技術秘密等，我國IGBT與國外相差三代。聯柵架構是我國原創技術，突破絕緣柵架構的天花板，將成為新一代核心技術。聯柵架構的創始人XX80年代參加各種功率器件研討會，吸取了各類功率器件結構上、工藝上的優點，融合在聯柵功率管的研發制造中。1986年，他合作開發3、了中國第一只高壓IGBT，1994年，“863”計劃，中國五位專家派到美國引進IGBT技術，他學成歸來，意識到中美差距，希望從一個新的技術路徑突破國際壟斷。于是，在北大微電子所王陽元院士支持下，1996年啟動聯柵功率管的成果轉化。歷經20多年，無數次失敗改進以及市場對研發方向的創新啟發，在無錫上華形成了成熟、量產的工藝平臺，新產品研發一次成功。聯柵架構是中國的原創技術，在發明專利基礎上結合了中國現有不高的工藝條件水平研制出來的產品，適合中國國情可大規模制造，從知識產權壁壘和制造工藝上不會受到設備禁運、技術秘密等卡脖子。聯柵功率管目前使用3um MOS線工藝，這樣的工藝線在中國有100多條。核心4、是專利保護的架構創新，聯柵功率管進行了專利布局，并且隨著研發、制造不斷有新專利產生，基礎專利申請了國際專利進入歐美國家階段。國內外研究現狀及技術產業格局新型的第三代半導體技術，我國和國外起步差距不大，已經投資了百億，希望超越國外。但應用十多年，SIC MOS產品尚未成熟，未規模應用，只在特斯拉MODLE 3逆變器中部分試用了ST公司的SIC MOS。聯柵晶體管GAT類比第三類半導體，具有高能效、高功率密度、低成本（是SIC MOS 成本的1/10）、高可靠性及工藝產品成熟。有望在新型的應用場景，如新能源汽車、汽車快充、光伏、儲能等中功率領域超越SIC MOS，形成新的技術、產業格局。在高壓大電5、流方面，（智能電網、高鐵、大型設備等）主流技術是IGBT和IGCT，日本三菱、瑞士ABB等，功率器件全部是進口，價格昂貴，并且觸及到IGBT技術的天花板，導致可靠性下降，系統控制復雜，成本高昂，制約了電力電子產業的進一步發展。例如新興的領域，也是我國十四五規劃新基建重點領域特高壓和柔性直流輸電，解決西電東送，光伏、海上風電等發電傳輸問題的核心器件，未來投資450億。聯柵晶閘管GATH是柔直發展的新型大功率器件，XX正在和國網展開合作，逐步開發聯柵功率管的應用，從底層元器件到系統、整機。聯柵功率管目前做的是硅產品，碳化硅聯柵結構（SIC GAT/SIC GATH）進行了專利布局，獲得國家發明專利6、授權。未來SIC材料成熟，可以開發SIC 聯柵產品，有更強的性能。項目介紹02第 8 頁功率器件的新結構功率器件的新結構新技術平臺新技術平臺電力力電子的新子的新發展展從心出發：一芯從心出發：一芯+四新四新土生土長的中國芯產業新格局產業新格局功率半導體的分支功率半導體的分支GATGATHGATH柔性直流輸電、高鐵、風電新能源汽車、光伏、儲能、電動汽車快充戰略意義功率器件是電力電子裝置的CPU，用于電能轉化，變流技術場景功率器件市場220億美元，輻射到整機、節能減排萬億級市場。國內市場占一半，但芯片90%依賴進口，特別是高端芯片。新基建，雙碳目標重點領域：特高壓、柔直、軌道交通、新能源汽車及快充、7、光伏風電儲能等。功率器件其他應用場景：通訊電源、變頻器、逆變器、電機電驅、大型設備、家電、電源、UPS、軍工、船舶等聯柵架構是功率器件底層架構的創新，突破現有技術天花板聯柵功率管將帶來電力電子行業格局的改變聯柵功率管是功率器件的新的技術分支。縱向一體化：與國網形成產業鏈伙伴關系，合作開發新型大功率器件聯柵功率管的及配套驅動。配套開發之后可向產業下游延伸市場資源，形成聯柵技術縱向產業鏈。橫向一體化：形成垂直產業鏈關系后，橫向產業化發展，做市場規模。多領域產業生態圈發展：聯柵功率管是功率器件底層架構，是基礎性通用器件。未來可以延續擴展的優勢領域：如柔性直流輸電、風電、變頻器、電力電子變壓器、新能源8、汽車、電機電驅、電動汽車快充等多領域。戰略意義：我國功率器件90%依賴進口，特別是高端領域。底層架構的突破帶來電力電子產業格局的變化。競爭地位及優勢34榮譽獲得科技部火炬中心“全國顛覆性技術創新大賽”復賽優勝項目技術優勢03技術路線功率器件電壓型器件電流型器件場控型靜電感應型（SIT)絕緣柵（IGBT)BJTIGCTGTO聯柵晶體管GAT聯柵晶閘管GATHSIC GAT/SIC GATH聯柵功率管是電壓型靜電感應功率管與電流型雙極型功率管的復合型功率管聯柵功率管 聯柵功率管是采用聯柵架構的靜電感應功率管與雙極管的復合型功率器件。聯柵架構是采用多晶硅發射極和柵上無鋁僅在柵區匯流條上面布鋁的架構。9、其特點是元包細微（10m左右），電流均勻，驅動能力強。聯柵的突破：微細元包的電流型功率管失效模式BJT電流集邊效應IGCT開通集邊關斷擠流圖圖1 BJT 版圖版圖圖圖4 GAT版圖版圖圖圖2 BJT 結構圖結構圖圖圖3 GAT結構圖結構圖失效原因元胞尺寸大內部電流不均勻聯柵結構多晶硅發射極柵上無鋁重復單元10um電流均勻一致性好開關速度快品種有源區面積脈沖電流密度比例GATH（20N12）4mm225000A/cm230IGBT（25N12）16mm2800A/cm21GATH產品20N12與IGBT1200V25A最大電流輸出能力對比測試：在同樣供電電壓600V下，GATH能輸出近1000A10、，而IGBT在123A左右，GATH是IGBT的近10倍1.1.高可靠高可靠實驗驗證：450V 聯柵功率管 GAT 用于LED 900V沖擊24000次不壞IGBT 450V 耐壓650V2.2.最高工作溫度最高工作溫度GATH與IGBT性能對比特性特性參數參數/類別類別IGBTIGBTGATHGATH魯棒性魯棒性最高電流密度（最高電流密度（A/cA/c）8008002500025000電流能力電流能力正常工作電流密度（相對）正常工作電流密度（相對）1 12 2電壓能力電壓能力過電壓尖峰能力過電壓尖峰能力弱弱強強2/3 IGBT2/3 IGBT耐壓規范耐壓規范溫度溫度最高工作溫度（最高工作溫度11、（CC）175175200200成本成本成本（相對）成本（相對）1 11/31/3GATHGATH的產品能力的產品能力 品名 電壓電流芯片面積晶圓400N252500V400A15*15150200N333300V200A15*15150150N454500V150A15*15150100N656500V100A15*15150150N808000V150A25*32200聯柵產品聯柵產品1700V 200A 1200V 600A1700V 400A 最大單顆管芯單顆管芯15*15 應用于風電、光伏、大功率電源、變頻器等GATHGATH產品產品1700V 100A芯片芯片 1200V 50A/12、150A模塊模塊 成品率96%以上1700V 100A單管單管 細分市場一、柔性直流輸電 1、IGBT是柔直的核心（十四五，4000億，功率器件450億，結構性機會）2、IGBT的問題：功率容量難再提高，故障電流耐量低 芯片機理：IGBT過流失效；結構：IGBT閂鎖 3、GATH替代IGBT：電壓8000V；電流能力大2-3倍；故障率降低一個數量級 GATH是微細單元的全控型晶閘管：8000V 6000A GATH替代4500V 3000A IGBT 4、國網孵化：GATH驅動開發，1700V模塊檢測（為高壓大電流、柔直應用預備）I IGBTGBT閂鎖局限閂鎖局限 結構：絕緣柵和內置晶閘管結構13、：絕緣柵和內置晶閘管聯柵的突破：微細元胞聯柵的突破：微細元胞國網雙創平臺（研聯院）產業鏈合作與直流所合作孵化光伏風電項目三方合作開發GATH聯研院直流所（功率驅動技術研究室）從事特高壓直流輸電、柔性直流輸電、直流電網等領域的基礎理論研究、關鍵技術開發、核心裝備研制的高端研發機構。先后承擔了“973”、“863”和“科技支撐”等數十項重大科研項目。具有大功率電力電子實驗室，北京市和國家電網公司重點實驗室等實驗條件。北京聯研國芯國內中大功率IGBT研發與銷售，國際領先的高壓大功率可關斷器件及驅動裝置試驗與開發的國家重點實驗室，專業而嚴格的等效試驗和驗證。聯研國芯的IGBT驅動系列產品廣泛應用于礦用14、變頻、造船、軌道機車牽引、SVG領域，以及風電、光伏發電、儲能及等新能源領域。杭州XX半導體我們要解決的問題聯柵功率管GATHGAT特高壓、柔直變頻器、電機電驅、風電GATH驅動逆變器（光伏）充電樁（快充）GAT驅動國網直流所功率驅動技術研究室聯研國芯高鐵、軌道交通 細分市場二、高鐵 1、中車3300V IGCT成熟應用，IGBT進口：ABB（瑞士）、英飛凌（德國）、三菱（日）、日立（日）（卡脖子）2、渠道：永濟電機（中車）、55所（青島四方）3、產品研發規劃：工藝成熟，芯片設計、外延設計可以采用4500V（柔直）同款，最后減薄，形成3300V產品。4、研發進展：預計3個工程批，生產定型項目三15、 GAT光伏成套裝置（新能源汽車、電動汽車快充、光伏儲能方向）n隨著新能源用電的發展，整機提出高功率密度、高能效、低成本的要求。n現有技術問題：nMOS 面比電阻大，靜態功耗大（與電壓成正比）nIGBT 拖尾，動態功耗大，0.7V彎頭，靜態功耗也大nSIC MOS，貴，未規模使用n國網孵化項目：解決GAT驅動問題及工程樣機 5 功率管的電流輸出特性曲線SIC MOS電流波形IGBT/SIC MOS關斷波形GAT電流波形175480150024.84262.82551.57.4578.84765.45充充電樁電樁保有量（萬臺）保有量（萬臺）充充電電模模塊塊累累計產值計產值（億億元）元）功率器件累16、功率器件累計產值計產值（億億元）元）2020年年2025年年2030年年050010001500200025003000175480150024.84262.82551.57.4578.84765.45電動汽車充電樁功率器件十年產值趨勢預測表充充電樁電樁保有量（萬臺）保有量（萬臺）充充電電模模塊塊累累計產值計產值（億億元）元）功率器件累功率器件累計產值計產值（億億元）元）電動車800V高壓快充方案快充高電壓快充大電流快充特斯拉600A，250KW15MIN,250KM（散熱）國內800V高壓平臺350A,300KW新能源汽車充電樁對功率器件要求功率器件占整機成本20%對功率器件要求：1、高功率17、高壓、大電流2、高溫、高能效3、高頻、高功率密度4、成本、性價比主要技術：MOS、IGBT、SIC模組（SIC二極管+SI功率器件）800V高壓平臺趨勢下，半導體元器件升級需求顯著耐壓、損耗、抗高溫功率器件耐壓等級1200VMOS 做不了高壓IGBT 高壓下開關/導通損耗急劇升高，成本上升、能效下降SIC MOS 貴GAT滿足800V快充對芯片的需求+低成本新能源汽車充電樁（快充）領域功率器件的新技術GAT產品類型產品類型/600V/600VMOSMOSIGBTIGBTSIC MOSSIC MOSGATGAT面比電阻面比電阻m m.cm.cm2 2100100輕載電阻輕載電阻很大很大3.5318、.53 3實用電流密度（實用電流密度（A/mmA/mm2 2）1 11 12.52.50.50.5導通壓降導通壓降(V)(T=25)(V)(T=25)10101.61.60.870.870.150.15驅動功耗驅動功耗0.160.16總共總共0.310.31導通壓降導通壓降(V)(T=175)(V)(T=175)20201.91.91.741.740.220.22驅動功耗驅動功耗0.160.16總共總共0.380.38拖尾電流（拖尾電流（nsns）100100500-1000500-1000100100100100實際工作頻率（實際工作頻率（KHzKHz）50-20050-20010-201019、-20202050-10050-100最高工作溫度（最高工作溫度（）200200150-175150-175150-175150-175200200最大電流密度（最大電流密度（A/cmA/cm2 2）5005008008001000010000芯片相對成本芯片相對成本1 11.51.515150.50.517GAT樣機溫升對比測試BJT方案GAT 方案GAT/BJT對比品名溫度（）芯片面積（mm2）封裝溫度降低（）溫升降低比例（%）功率GATUG07871.4*1.4TO126銅2321%40W-50WBJT130051102.52*2.52TO220銅45W表3 LED方案溫度測試80瓦 L20、ED 驅動電源方案（并聯2個40W）前期產品GAT基礎應用場景：電源、節能燈領域已銷售：幾億顆優勢：發熱低、壽命長、小芯片、小封裝、低成本類型GATBJTBJT品名UG4071300513007芯片尺寸1.4*1.42.6*2.63.3*3.3成本/價格0.18元0.4元0.65元聯柵功率管實際替代性優勢:高可靠、高能效、低成本劣勢：驅動比電壓型功耗大替代性：芯片要求可靠性高、昂貴領域（高端進口90%）知識產權04專利清單編號申請號名稱申請日期法律狀態1一種門極可關斷晶閘管及其制造方法2018.7.11授權PCT2一種碳化硅門極可關斷晶閘管及其制造方法2018.7.11授權PCT3一種碳化硅雙21、極型晶體管及其制造方法2018.7.11授權PCT4一種雙極管2017.7.24授權5一種平面型多晶硅發射極晶體管及其制造方法2016.6.20 授權6雙高阻層槽形柵多晶硅結構的聯柵晶體管2014.7.21 授權7一種高壓終端2011.10.09授權8槽形柵多晶硅結構的聯柵晶體管及其制作方法 2011.07.28授權9一種槽形柵多晶硅結構的聯柵晶體管2011.05.04 授權10槽形柵摻砷多晶硅結構的聯柵晶體管 2008.09.02 授權知識產權知識產權9項國內發明專利 3項國際發明專利（基礎專利）核心團隊051964-19941986-19871994-2000北京大學半導體物理專業北京半導22、體器件研究所 總工與陳星弼（院士）教授的研究生黃勤合作開發中國第一只高壓IGBT北京電力電子中心參與國家“八五攻關”IGBT項目，出國學習1956-1964技術創始人：技術創始人：XXXX1996-2008 與北京山貝公司合作，生產銷售GAT1996-2008 2009-2012與深圳盛元半導體公司合作，生產銷售GAT2012-今創辦XX半導體公司，系列開發400V-600V聯柵晶體管GAT，1200V-1700V 聯柵晶閘管GATH2006-20152015-2019北京第二外國語學院，管理碩士首都師范大學科德學院，教師北京XX半導體，負責技術推廣杭州青山湖產業扶持，遷至杭州2003-20023、6公司創始人：公司創始人：XXXX1996-2008 獲得臺州精英人才500強20202021全國顛覆性技術大賽，復賽勝出2021入選國網項目，與直流所合作開發聯柵功率管配套盈利模式06GAT給產業鏈上成本降低1、芯片（1）工藝簡單，5次光刻（2）電流能力強（芯片小）（3）成本率高2、封裝小封裝3、系統優化散熱系統4、模組高功率密度、體積縮小5、整機減少運營成本以充電樁為例，GAT給產業鏈帶來性價比的提升功率管成本對比充電模塊的節約功率提高20KW-30KW，優化散熱系統，體積減小整機的節約：以180KW充電樁為例減少25%運營成本，減少充電樁體積SJ MOSIGBTSIC MOSGAT25元24、50元1005元充電模塊功率15KW20KW30KW功率模塊數量12個9個6個發展規劃07目標/愿景近期目標：科創板中期目標：獨角獸長期目標：新一代技術（國際前10）2026年投入2億元銷售額1.5億元2025年 IPO投入5000萬銷售額5000元2023年投入500萬銷售額500萬2024年投入3000萬銷售額1500萬第 49 頁封裝建線芯片中試線獨角獸發展規劃發展規劃2027年 上市銷售額2.5億元應用實驗室芯片實驗室封裝固定資產各種封裝機臺400多臺，封測機臺200多臺研發規劃08研發規劃由芯片底層架構的創新帶來芯片產業鏈一系列的創新，產業化推廣是系統工程。涉及功率器件產業鏈需要配套25、系統化的研發方向：芯片工藝、芯片設計、芯片底層應用開發、應用領域配套線路（BOM單）開發、測試、封裝、標準制定等建設包括：基礎設施建設，團隊建設，組織建設等方面基礎設施建設：實驗室+生產線1.應用實驗室（500萬）2.芯片實驗室（2000萬）3.芯片產線（中試線2億）4.SIC產線（20億）實驗室建設：初期配套市場開發和研發需求，逐步完善申請國家重點實驗室產線建設：初期配合研發需要做中試線，隨著產能增加逐步完善。目前做硅產品，碳化硅聯柵結構有基礎專利，可做技術升級儲備。應用實驗室建設應用實驗室建設固定資產投資計劃固定資產投資計劃名稱用途資金需要5000V/600A 動態參數測試系統應用實驗室 26、300萬8500V/600A 靜態參數測試系統8500V/6工位 高溫反偏測試系統600A/6工位 功率循環及熱測試試驗臺精密高溫試驗箱氣候模擬試驗箱穩態濕熱試驗箱溫度沖擊試驗箱TC鹽霧試驗箱建立并完善產學研體系現有高校資源：1、芯片設計、工藝西安理工大學 自動化與工程學院 中科院微電子所 2、封裝測試中科院電工所研究所（聯合北大IGCT工藝平臺）3、應用開發北方交通大學電氣工程學院（IGCT應用）浙江大學電氣工程學院，電力電子技術研究所天津理工大學電氣電子工程學院 4、碳化硅國家重點實驗室湖南大學研發團隊建設應用團隊：PI（底層結構設計）5人；應用開發：10人；技術支持：30人芯片團隊：芯片27、設計5人；芯片工藝8人；研發管理3人（跟線）測試：3人知識產權：2人產品研發規劃產品型號電壓電流應用場景150R45004500V150A柔直200R33003300V200A高鐵、風電、高壓變頻、礦機、船舶、軍工等100R800800V100A電機電驅等替代1200V IGBT600V系列600V200A/300A通訊電源、UPS等替代單管MOS/IGBT/SIC MOS市場規劃09業務拓展（萬元）市場/年度/業績12345戶外電源逆變器5001000200035005000光伏（逆變器）、充電樁等5002000750010000風電、電機電驅、變頻器等100030005000柔性直流輸電、28、高鐵等5000合計500150050001500025000未來五年規劃415270120320052006500500萬萬萬萬15001500萬萬萬萬50005000萬萬萬萬1.51.5億億億億2.52.5億億億億戶外電源戶外電源戶外電源戶外電源汽車快充汽車快充汽車快充汽車快充光伏逆變器光伏逆變器光伏逆變器光伏逆變器變頻器變頻器變頻器變頻器電機電驅電機電驅電機電驅電機電驅風電風電風電風電IPOIPO柔性直流輸電等柔性直流輸電等柔性直流輸電等柔性直流輸電等逆變器團隊1、市場團隊蔡剛（市場總監）深圳市華億隆科技有限公司（整機應用、試產單位）深圳市漸佳科技有限公司（華南總經銷）浙江貝誠電子科技（華東代理）重慶洪能電子（四川代理）2、高校合作：浙江大學電氣工程學院，電力電子技術研究所 天津理工大學電氣電子工程學院 3、專業電商、網站：華強北、世強電子、電源網、北極星風力發電網等變頻器團隊變頻器團隊封裝設計芯片設計銷售團隊驅動研發地方支持應用研發資金規劃10融資需求：1000萬，出讓10%股份項目金額備注芯片研發100萬3300V（高鐵）4500V(柔直）應用實驗室500萬基礎設施300萬，人員200萬GAT逆變器試產100萬UG613逆變器樣機試產汽車快充試產100萬UG617充電模塊試產專利布局200萬申請200-300個國內外專利合計1000萬