这家年轻企业为何令业界注目——瑞能半导体有限公司高质量发展纪实

功率半导体元器件，是电子装置中电能转换与电路控制的核心元器件。产品主要用途包括变频、整流、变压、功率放大、功率控制等并同时可具有节能的功效，因此功率元器件广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源交通等众多领域。半导体产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。近年来，随着国家政策对半导体产业的支持力度不断加大，我国半导体行业也迎来了新一轮的快速发展期，一些锐意崛起的行业新星企业不断涌现。2015年底，一家新成立的半导体行业企业注册落户南昌县小蓝工业园。在近年来蓬勃发展、市场竞争日趋激烈的半导体行业中，一家新公司的成立开业实为业界再普通不过的事件了。然而，仅仅近4年时间，这家我国半导体行业领域中的年轻企业，以其不断取得行业创新研发的技术领先优势和异军突起的发展态势，令国内国际半导体业界越来越为之注目。这家半导体行业的后起之秀企业，就是瑞能半导体有限公司。如今，专注于功率半导体领域的瑞能半导体，已跻身全国半导体行业领军企业阵营，从2016年到2019年，瑞能半导体已连续三年上榜中国半导体行业协会发布的“中国半导体功率器件十强企业”。而且，瑞能半导体的销售立足国内并已辐射到亚太、欧洲及美洲，产品应用覆盖智能家电、电脑通讯、新能源汽车等行业。

                         矢志全球行业领先方向

瑞能半导体有限公司的前身，可追溯到1964年飞利浦在英国成立的半导体功率器件部门。2006年，随着飞利浦的半导体事业部剥离后成立恩智浦半导体公司（NXP），半导体功率器件部门转入恩智浦半导体公司。2015年，恩智浦半导体公司将半导体功率器件业务分立，与建广资本组建合资企业，注册成立瑞能半导体有限公司（后经多次股权转让，恩智浦半导体公司现已不再持有公司股份）。

从成立的背景中可发现，瑞能半导体有限公司有着深厚的行业积累。

事实上的确如此。20世纪，飞利浦半导体业务部一度还发展成为全球最大的半导体功率器件生产商之一，在发展过程中积淀了深厚的半导体功率器件技术研发实力。然而，进入21世纪后，伴随着全球半导体行业快速发展，行业市场竞争程度不断加深，因为飞利浦对半导体业务部发展战略进行调整，再加上其半导体业务持续亏损，最后飞利浦决定将半导体业务出售。

作为一家从曾经一度闻名全球的半导体公司分离出来的新公司，瑞能半导体成立之初，就确立了矢志于领先全球半导体行业的高远发展目标。但关键是，在国内国际半导体行业正蓬勃发展、竞争日趋激烈的发展格局中，瑞能半导体怎样保持产品像当初一样继续受客户与市场的认可、从而实现在行业的领先地位。这也是首先摆在瑞能半导体高管层面前的企业发展方向与战略。

对此，瑞能半导体高管层十分清醒地意识到，无论是国内国际半导体产业自身发展的状况还是整个市场发展新格局，都要求公司必须在重新研判的基础上确立新的发展方向和突破发展路径。如此，以拥有世界先进半导体技术和研究成果积淀与创新研发基因为基础优势，瑞能半导体完全有信心去实现企业发展的目标愿景。

瑞能半导体高管层对企业战略发展方向与突破路径的目光，渐次落点在全球半导体产业的前沿趋势上。在这一过程中，作为一家有着深厚技术积累的业界新军，瑞能半导体公司高管层在深刻洞悉全球半导体行业发展变迁至今的历程中清晰看到，当今世界半导体已进入第三代半导体材料发展的全新时期。

第一代半导体材料，以锗、硅等单晶半导体材料，硅拥有1.1eV的禁带宽度以及氧化后非常稳定的特性。第二代半导体材料，以砷化镓、锑化铟等化合物半导体材料，砷化镓拥有1.4电子伏特的禁带宽度以及比硅高五倍的电子迁移率。而当今，以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，以其更高饱和漂移速度和更高的临界击穿电压等突出优点，适合大功率、高温、高频、抗辐照应用场合。同时，具备高禁带宽度、高热导率、高击穿场强、高电子饱和漂移速率等优势，从而能够开发出更适应高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的小型化功率半导体器件，可有效突破传统硅基功率半导体器件及其材料的物理极限。且其拥有体积小、污染少、运行损耗低等经济和环保效益。例如，碳化硅的耐高压能力是硅的10倍、耐高温能力是硅的2倍、高频能力是硅的2倍，与硅基模块相比，碳化硅二极管及开关管组成的模块（全碳模块），不仅具有碳化硅材料本征特性优势，还可以缩小模块体积50%以上、消减电子转换损耗80%以上，从而降低综合成本。这就是第三代半导体材料。  

基于此，瑞能半导体公司将第三代半导体材料产品——可控硅整流器、功率二极管、高压晶体管、碳化硅等产品的研发生产，确立为公司的重点主攻方向。

在确立研发生产主攻方向的同时，瑞能半导体还敏锐而深刻认识到，中国正在形成强大的半导体产业链条，对需求必须逐步实现由国产化产品作为强劲支撑。如此，从概念设计上，在中国市场可与很多创新理念进行讨论交流，模拟器件生产设备与国外处于同一水平，应用方面，中国的家电产业已经具备了先导性。这三点促使瑞能的产品和本地化服务落地。

审时度势的准确研判和深刻洞悉，让瑞能半导体确立的企业这一主攻方向与我国半导体产业发展的大方向不谋而合。

2015年，为进一步推动我国材料领域科技创新和产业化发展，科技部制定了《“十三五”材料领域科技创新专项规划》，将“战略先进电子材料”列为发展重点之一，以第三代半导体材料与半导体照明、新型显示为核心，以大功率激光材料与器件、高端光电子与微电子材料为重点，推动跨界技术整合，抢占先进电子材料技术的制高点。与此同时，在全球工业迈向4.0时代的大环境下，随着国内《中国制造2025》行动纲领的逐步落实，智能制造、产业转型在全国范围内的逐步推进，各行各业对智能化电子产品的需求日益增长，同时对生产效率、节能效益等都提出了更高的要求和挑战，这些都将为瑞能半导体确立的发展战略带来广阔的市场机遇。

立于自身拥有的优势和对行业发展前沿态势的充分深刻研判，新成立的瑞能半导体迈出了信心满满的发展步伐——以第三代半导体产品的研发生产为核心，致力于改善和研发业界领先的功率半导体器件的产品组合，努力成为全球功率半导体的领军阵营厂商。

                          重点专攻迎来持续突破

在这一发展定位下，瑞能半导体在吉林芯片生产基地主要生产功率二极管、高压晶体管、可控硅等三大系列产品的基础上，逐步将公司产品应用市场主要聚焦于全球汽车、电信、计算机与消费电子、智能家电、照明、电源管理等各行业半导体产品的领域，帮助客户实现更高的成本效益和生产效率，助力中国以及全球智能制造的发展。

在第三代半导体产品的发展中，碳化硅俨然已成为功率半导体器件行业的新战场。

然而，尽管全球碳化硅器件市场已经初具规模，但是碳化硅功率器件领域仍然存在一些诸多共性问题亟待突破。比如，碳化硅单晶和外延材料价格居高不下、材料缺陷问题仍未完全解决、碳化硅器件制造工艺难度较高、高压碳化硅器件工艺不成熟、器件封装不能满足高频高温应用需求等，全球碳化硅技术和产业距离成熟尚有一定的差距，在一定程度上制约了碳化硅器件市场扩大的步伐。

“以应用领域为导向，针对碳化硅功率器件在应用上的完善与突破，重点专攻新产品的研发生产，实现瑞能半导体在碳化硅器件上的突破。”在碳化硅产品领域中，瑞能半导体从应用于充电电路的快速反向恢复晶闸管到应用于摩托车整流器的大电流高压晶闸管，公司自行设计研发的650V、1200 V碳化硅二极管，相继实现重大突破。

 与此同时，自主研发的二极管半槽平台，改进了玻璃钝化二极管耐压特性，提高了耐压范围，降低成本和缩短了工艺生产时间。采用6英寸晶圆以及最先进的晶圆减薄技术150UM，开发了1200 V SiC JBS结构二极管产品。

 至今，瑞能半导体已实现一批第三代半导体研发新产品接续量产，诸如：1200 V—1600 V可控硅系列产品，1600 V功率二极管，沟槽结构功率肖特基二极管，1200 V超快恢复功率二极管，汽车级高压可控硅，超薄封装型二极管整流桥电路等。

最为重要的是，这些研发突破和成功实现量产的产品，均显现出卓越的性能。例如SiC二极管产品，具有禁带宽度大、击穿场强高、热导率大、载流子饱和漂移速度高、介电常数小、抗辐射能力强、化学稳定性能良好等特点，可以用来制造各种耐高温的高频大功率器件，应用于硅器件难以胜任的场合，或在一般应用中产生硅器件难以产生的效果。再如肖特基二极管。由于肖特基二极管具有开关频率高和正向压降低等优点，但其反向击穿电压比较低，大多不高于60 V，最高仅约100 V，以至于限制了其应用范围，发展100 V以上的高压肖特基二极管一直是有待突破的方向。瑞能半导体通过使用新材料制作，成功研发突破了150 V和200 V高压肖特基二极管并实现量产。

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功率半导体器件一直有着易做难精的特点，一款性能优越的产品依靠的是先进技术的支撑。在聚焦第三代半导体产品研发突破的过程中，瑞能半导体始终站在全球行业发展高度，以前瞻眼光紧跟半导体产业前沿趋势。公司研发团队技术人员经常性地收集汇总与公司发展方向有关的国内外技术情报资料，广泛

未来的功率器件会向两个极端发展，小型化和大功率。市场格局会呈哑铃型：两端大，中间小。

到2019年上半年，瑞能半导体在小型化的SMB、SMC、SOT223系列产品和高压的TO3PF、TO247系列产品，都已有形成了大批量交货。

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重点专攻迎来了持续公司发展的持续快速突破。

值得指出的是，半导体行业技术含量很高，属于高端制造业，发展到今天，全球半导体行业早已走过快速增长期。近二十年来，全球半导体行业一直在朝着产品细分领域发展，到近年来每个细分行业竞争格局已成型，技术壁垒已非常高，对行业的后进入企业造成市场的高门槛。一款芯片的研发成功，背后往往是数年的资金投资与技术积累。如果无法达到一定的销售规模，即使芯片研发成功，也并不意味着能盈利。但在半导体产业中，又有一个非常重要的特点，那就是厂商开拓客户虽然往往要经历一个非常漫长的过程，而一旦认证完成并大规模量产后，客户的黏性较大、较为稳定，很少更换封测厂家。因此对于半导体行业企业来说，产品能够获得客户的青睐，就意味着具备更强大的市场竞争力。正因为如此，瑞能半导体在成功实现一个个新产品的量产、赢得客户青睐后，也赢得了一个个稳定的客户群，从而实现了企业产能与产值的持续快速增长。

根据销售额统计，到2018年，瑞能半导体在国内功率器件领域排名第五。其中，碳化硅产品已经处于国内第一的水平；可控硅产品在国内排名第一，国际上排名第二；二极管在细分PFC市场领域处于在国内排名第三。

自2016年以来，瑞能半导体已连续三年上榜中国半导体行业协会发布的“中国半导体功率器件十强企业”。

构筑高质量产品保障线

相对于数字芯片的快速叠代与同质化竞争，容易被一代产品或同行的产品取代，一款功率半导体器件一旦被客户采用，客户则希望能一定时期内保持产品应用的可靠稳定、轻易不会更换。

也正是因为这样的特点，使得客户对功率半导体器件的性能与质量有着更高的要求。在产品应用中尤其是在汽车、通信、计算机等诸多行业的应用中，功率半导体器件的品质是赢得市场青睐的重要保障。

为保证产品质量的可靠与性能稳定，功率半导体器件在上市前，往往需要大量的后续测试及性能分析。

在功率半导体器件的测试分析中，主要为可靠性试验和时效性分析。可靠性试验，是为了解、评价、分析和提高产品的可靠性而进行的各种试验的总称，通过试验测定和验证产品的可靠性，研究在有限的样本、时间和使用费用下，找出产品薄弱环节，是检验产品质量的试金石。失效分析实验，主要是根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，从而挖掘出失效的机理。在提高产品质量，技术开发及改进，以及产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。

公司成立后，瑞能半导体一直借助安世科技东莞实验室对产品进行可靠性和失效性分析试。但在前端测试中，一个困扰问题始终难以得到解决，那就是一旦发现产品问题只能采取一个批次全部进行检查的方法。这样不仅给企业的效率带来困扰，而且最为重要的是难以真正建立起瑞能半导体高质量产品的坚实保障。

“要构筑起瑞能半导体高质量产品的坚实保障线，就必须建立自己的实验和测试中心。”为此，2017年前后，瑞能半导体开始着手构筑自己的高质量产品保障线。也就是在此期间，瑞能半导体和南昌县小蓝经开区几乎不约而同形成了共识——双方携手打造瑞能半导体有限公司南昌实验室。

作为国家级开发区，站在第二个千亿的新征途上，南昌小蓝经开区牢牢把握国家支持高新技术产业发展的有利时机，以集成电路、生物医药、智能制造产业为切入点，加强产业关键核心技术企业引进，以关键技术研发和装备研制带动重点领域突破，推动新兴产业向集聚化、规模化发展。着力布局集成电路这一关系国家安全、国计民生的战略性、基础性、先导性产业，在保持定力中孕育新业态、在接续奋斗中构建新体系，实现集成电路产业从无到有、裂变发展的全新探索。按照“创新引领、错位发展、基金撬动、借力突破”的思路，南昌小蓝经开区在江西率先成立了首家集成电路产业基金——“南芯基金”，出台了《“引智扶优，精英小蓝”计划》，并与清华大学合作搭建起了以“科技创新、精英创业”为导向的小蓝创新创业基地，为集成电路产业在小蓝落户发展，提供资金、平台、政策、人才等全方位服务。南昌县小蓝经开区决定与瑞能半导体携手共建瑞能半导体有限公司南昌实验室，旨在希望瑞能半导体充分发挥实验室平台载体作用、推动企业自身技术升级和业务发展的同时，积极助力小蓝经开区集成电路产业实现更好、更快发展。

瑞能半导体南昌实验室总投资达到4000万元，仅设备投资就超过3000万元，占地1520平方米，是国内中部地区规模最大的实验中心。

新建成的实验室，包括可靠性实验室与失效分析实验室两部分，主要进行二极管、三极管以及可控硅等分立器件产品的可靠性测试和失效分析。未来，还可以向外接收半导体分立器件乃至IC产品的可靠性环境试验与失效分析。

瑞能半导体南昌实验室的可靠性实验室主要分为五大区域：一是电参数测量间。包括电参数测试仪，热阻测试仪，静电测试仪等设备。用于测试、对比、监控产品的各项电子参数，检测产品在各项实验项目前后其产品参数的稳定性。二是热疲劳测试间。主要实现产品热疲劳测试（IOL/TFAT）。三是湿炉间。包括高温高湿炉（H3TRB）、低温存储（LTSL）、高低温循环（TMCL）、高温高加速（HAST/UHST/PPOT）等高温高湿高压的环境试验。四是干炉间。包括高温反偏（HTRB）、高温存储（HTSL）等高温环境试验。五是回流焊间。包括贴片产品的预处理（Pre-condition）、产品与电路板的焊接、熔锡（RSH）等试验与试验预处理。

不合格的产品，将进入失效分析实验室，进行“解剖”，查找病灶所在。

失效分析方法，主要分为有损分析、无损分析、物理分析和化学分析等几大类。在实际工作中，有时会采用狭义的失效分析，主要目的在于找出引起产品失效的直接原因；有时也会采用广义的失效分析，它不仅要找出引起产品失效的直接原因，而且要找出技术管理方面的薄弱环节。失效分析将贯穿产品的整个生命周期，包括新品研制阶段的失效分析、产品试用阶段的失效分析，以及定型产品使用阶段的失效分析。

瑞能半导体南昌实验室的失效分析实验室主要由三部分构成。其中，开壳间（Decap hood）用于去除产品外壳；磨抛机间（Polisher）主要用来观察产品横截面特定形貌，在特定位置进行研磨、抛光；失效分析间则可进行C-SAM超声波扫描探伤、X-ray 射线成像分析、FIB/EDS产品切片扫描和元素成分分析，通过Highpower microscope、Microscope对产品外观进行高低倍外检。

与此同时，产品参数测量与分析也是在这里进行，失效分析实验贯穿产品整个生命周期。

对产品测试实验室来说，尽管实验室在硬件方面已经到达很高水准，但要达到测试的精度和水准，关键还要做到测试条件精确和参数测试准确。为此，瑞能半导体南昌实验室依据国际电子技术委员会(IEC)标准及汽车电子委员会标准（AEC—Q01）进行建设，采用国际标准进行全程测试。

随着南昌实验室的建成，瑞能半导体现在在产品检测过程中，已可以明确定位到具体是哪一个产品失效。而且，这样的实验室仅在欧美国家和我国沿海地区分布，瑞能半导体有限公司南昌实验中心的建立正好补齐华东地区的短板。

                         识势再启新征程

半导体不仅是现代高科技产业的基础，更是支撑国家经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。

我国已成为世界半导体产品最大的消费国，但长期以来对半导体产品尤其是高端半导体产品的进口依赖度高，这对我国集成电路产业发展构成了严重制约，问题日益凸显。与此同时，随着我国国民经济的快速发展尤其是信息化进程的加快，对集成电路产品的需求持续快速增长，作为国家的“工业粮食”，芯片几乎是所有设备的“心脏”，如果一味依赖外国的产品，不能在芯片上实现独立自主，整个现代工业的发展势必也将处于受制于人的境况。中兴事件的爆发，已直指我国芯片产业发展的短板。犹如巨石砸向深潭激起的涟漪正一波一波地向外扩散，我国芯片产业从来没有像今天这样，受到媒体、公众如此热切的高度关注。

“作为关乎国民经济发展的重要战略性产业，半导体尤其是高端半导体产品的进口替代迫在眉睫，瑞能半导体将此视为公司理应担当的企业使命。”瑞能半导体南昌实验室有关负责人介绍，作为全球功率半导体行业的佼佼者，瑞能半导体将始终专注于研发行业领先、广泛且深入的功率半导体产品组合，包括：碳化硅二极管，可控硅整流器和三端双向可控硅、功率二极管、高压晶体管等。致力于为消费、工业、汽车应用领域的客户提供具有高耐用性和较低功率损耗的功率半导体产品，同时帮助客户提高成本效益和生产效率，促进中国及全球智能制造行业的发展和创新。

近两年来，瑞能半导体已逐步转型高性能半导体产品的研发创新，从新能源汽车（动力及充电系统）到光伏发电装备、风力发电装备，几乎都是瑞能半导体如今关注的研发创新重点领域。依托于原有研发基础优势，瑞能半导体如今已拥有有效发明专利7项，其中欧洲专利1项，美国专利3项；实用新型专利4项；申请阶段的发明专利6项，其中4项处于实质性审查阶段。这些核心技术创新的成果，无疑将有力助推瑞能半导体迈向高端半导体产品的发展。

IGBT（绝缘栅双极晶体管）是一种大功率的电力电子器件，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源装备以及工业等领域的应用越来越广泛和重要。尤其是对于新能源汽车而言，在整车成本中占比约为5%的IGBT直接影响电动车功率的释放速度、汽车加速能力和最高时速等各方面的性能，这一器件的重要性不言而喻。近两年来，瑞能半导体以强大的技术研发实力，已在IGBT的研发创新上取得了诸多技术上的突破。对于公司在IGBT产品领域的拓展，瑞能半导体认为，公司又将打开一个潜力巨大的蓝海市场。而且，这一产品突破背后的重大意义，是对我国新能源汽车产业发展的强大助推作用。

与此同时，瑞能半导体1200V 碳化硅系列产品不断取得核心技术上的突破，再次彰显了其在功率半导体行业的创新领导力。

目前，瑞能半导体正以南昌实验室为依托创建江西省功率半导体工程研究中心，着力构建以自主创新为核心的半导体强大研发创新体系，围绕我国高端半导体产品的进口替代方向展开大力研发创新。

专家睿评：

技术创新是企业持续发展的生命线和提升企业国际竞争力的关键要素。一个企业只有具备强大的技术创新能力，才能在激烈的市场竞争中赢得优势，赶超甚至领先国际先进技术水平，并最终实现企业竞争力的提升。依靠原有技术积累和研发力量等方面的基础优势,新成立的瑞能半导体在确立产品研发与生产的新方向后，对重点产品实施技术攻关，以技术创新突破形成企业的产品核心竞争力。这些，显示出了作为一家具有高水平的技术创新型企业的典型发展特征。瑞能半导体这家企业，在技术创新中有三方面专注给人们留下了深刻印象。可以说，这三方面专注在很大程度上正是瑞能半导体在四年时间里实现快速崛起的原因。

一是专注高质量的产品和服务。解决产业关键技术、核心部件和特殊材料，提供专业化 急功近利，沉下心来专注做好一件事情的耐性和坚守。

二是价值链中高端。实现产业转型升级，增强经济创新力和竞争力，不是靠依赖投资更多的下游巨无霸组装和加工工厂，而是需要培育更多拥有自主核心技术

三是专注于细分市场。以应用完善与突破为路径，在一个个细分市场中具有核心竞争力与越来越高市场品牌认可度的产品，不断开拓出半导体产品的新兴应用领域，优化推动瑞能半导体产品结构优化，完善其产业链结构布局。

显然，专注高质量产品研发生产、中高端价值链和深耕细分市场三大领域，构成了瑞能半导体在短短四年多时间中快速形成企业强大优势，从而实现高质量发展的清晰路径。因此，瑞能半导体企业整体高质量发展是一步一个脚印，从多方面聚集而成的。瑞能半导体实现高质量发展的这一路径，尤其对科技型行业新兴企业提供了很好的经验启示——选准自身基础优势，从多方面突破中不断蓄积推动企业高质量发展的聚合力量，稳步持续实现企业的高质量发展。