1、联栅功率管目 录01产业介绍02项目介绍03技术优势04知识产权0106盈利模式07发展规划08研发规划09市场规划10资金规划05核心团队产业介绍01功率器件的平台功率器件的平台5060年代年代SCR70年代年代GTO80年代年代IGBT电力电子装置的电力电子装置的“CPU”联栅功率管突破现联栅功率管突破现有技术瓶颈：有技术瓶颈：IGBT闩锁闩锁IGCT di/dt dv/dtSIC MOS短路失效短路失效成为成为新一代技术平新一代技术平台。台。功率器件的重要性功率器件的重要性国内外研究现状及技术产业格局功率器件现在主流技术是绝缘栅架构（IGBT），发展到第七代，已经30多年了。核心技术都掌2、握在国外，德国英飞凌，日本三菱，富士电机、瑞士ABB，美国仙童、ST等，国内的芯片主要集中在低端领域，单管和IPM（小模块）、PIM，士兰微占变频器市场10%，中车、国网、比亚迪在各自全产业链有功率半导体部分，中车并购了英国Dynex，国内高压做得最好，但大功率芯片也只是样品和实验室验证阶段。因为国内工艺水平和国外的差距很大，此外还有设备禁运和技术秘密等，我国IGBT与国外相差三代。联栅架构是我国原创技术，突破绝缘栅架构的天花板，将成为新一代核心技术。联栅架构的创始人XX80年代参加各种功率器件研讨会，吸取了各类功率器件结构上、工艺上的优点，融合在联栅功率管的研发制造中。1986年，他合作开发3、了中国第一只高压IGBT，1994年，“863”计划，中国五位专家派到美国引进IGBT技术，他学成归来，意识到中美差距，希望从一个新的技术路径突破国际垄断。于是，在北大微电子所王阳元院士支持下，1996年启动联栅功率管的成果转化。历经20多年，无数次失败改进以及市场对研发方向的创新启发，在无锡上华形成了成熟、量产的工艺平台，新产品研发一次成功。联栅架构是中国的原创技术，在发明专利基础上结合了中国现有不高的工艺条件水平研制出来的产品，适合中国国情可大规模制造，从知识产权壁垒和制造工艺上不会受到设备禁运、技术秘密等卡脖子。联栅功率管目前使用3um MOS线工艺，这样的工艺线在中国有100多条。核心4、是专利保护的架构创新，联栅功率管进行了专利布局，并且随着研发、制造不断有新专利产生，基础专利申请了国际专利进入欧美国家阶段。国内外研究现状及技术产业格局新型的第三代半导体技术，我国和国外起步差距不大，已经投资了百亿，希望超越国外。但应用十多年，SIC MOS产品尚未成熟，未规模应用，只在特斯拉MODLE 3逆变器中部分试用了ST公司的SIC MOS。联栅晶体管GAT类比第三类半导体，具有高能效、高功率密度、低成本（是SIC MOS 成本的1/10）、高可靠性及工艺产品成熟。有望在新型的应用场景，如新能源汽车、汽车快充、光伏、储能等中功率领域超越SIC MOS，形成新的技术、产业格局。在高压大电5、流方面，（智能电网、高铁、大型设备等）主流技术是IGBT和IGCT，日本三菱、瑞士ABB等，功率器件全部是进口，价格昂贵，并且触及到IGBT技术的天花板，导致可靠性下降，系统控制复杂，成本高昂，制约了电力电子产业的进一步发展。例如新兴的领域，也是我国十四五规划新基建重点领域特高压和柔性直流输电，解决西电东送，光伏、海上风电等发电传输问题的核心器件，未来投资450亿。联栅晶闸管GATH是柔直发展的新型大功率器件，XX正在和国网展开合作，逐步开发联栅功率管的应用，从底层元器件到系统、整机。联栅功率管目前做的是硅产品，碳化硅联栅结构（SIC GAT/SIC GATH）进行了专利布局，获得国家发明专利6、授权。未来SIC材料成熟，可以开发SIC 联栅产品，有更强的性能。项目介绍02第 8 页功率器件的新结构功率器件的新结构新技术平台新技术平台电力力电子的新子的新发展展从心出发：一芯从心出发：一芯+四新四新土生土长的中国芯产业新格局产业新格局功率半导体的分支功率半导体的分支GATGATHGATH柔性直流输电、高铁、风电新能源汽车、光伏、储能、电动汽车快充战略意义功率器件是电力电子装置的CPU，用于电能转化，变流技术场景功率器件市场220亿美元，辐射到整机、节能减排万亿级市场。国内市场占一半，但芯片90%依赖进口，特别是高端芯片。新基建，双碳目标重点领域：特高压、柔直、轨道交通、新能源汽车及快充、7、光伏风电储能等。功率器件其他应用场景：通讯电源、变频器、逆变器、电机电驱、大型设备、家电、电源、UPS、军工、船舶等联栅架构是功率器件底层架构的创新，突破现有技术天花板联栅功率管将带来电力电子行业格局的改变联栅功率管是功率器件的新的技术分支。纵向一体化：与国网形成产业链伙伴关系，合作开发新型大功率器件联栅功率管的及配套驱动。配套开发之后可向产业下游延伸市场资源，形成联栅技术纵向产业链。横向一体化：形成垂直产业链关系后，横向产业化发展，做市场规模。多领域产业生态圈发展：联栅功率管是功率器件底层架构，是基础性通用器件。未来可以延续扩展的优势领域：如柔性直流输电、风电、变频器、电力电子变压器、新能源8、汽车、电机电驱、电动汽车快充等多领域。战略意义：我国功率器件90%依赖进口，特别是高端领域。底层架构的突破带来电力电子产业格局的变化。竞争地位及优势34荣誉获得科技部火炬中心“全国颠覆性技术创新大赛”复赛优胜项目技术优势03技术路线功率器件电压型器件电流型器件场控型静电感应型（SIT)绝缘栅（IGBT)BJTIGCTGTO联栅晶体管GAT联栅晶闸管GATHSIC GAT/SIC GATH联栅功率管是电压型静电感应功率管与电流型双极型功率管的复合型功率管联栅功率管 联栅功率管是采用联栅架构的静电感应功率管与双极管的复合型功率器件。联栅架构是采用多晶硅发射极和栅上无铝仅在栅区汇流条上面布铝的架构。9、其特点是元包细微（10m左右），电流均匀，驱动能力强。联栅的突破：微细元包的电流型功率管失效模式BJT电流集边效应IGCT开通集边关断挤流图图1 BJT 版图版图图图4 GAT版图版图图图2 BJT 结构图结构图图图3 GAT结构图结构图失效原因元胞尺寸大内部电流不均匀联栅结构多晶硅发射极栅上无铝重复单元10um电流均匀一致性好开关速度快品种有源区面积脉冲电流密度比例GATH（20N12）4mm225000A/cm230IGBT（25N12）16mm2800A/cm21GATH产品20N12与IGBT1200V25A最大电流输出能力对比测试：在同样供电电压600V下，GATH能输出近1000A10、，而IGBT在123A左右，GATH是IGBT的近10倍1.1.高可靠高可靠实验验证：450V 联栅功率管 GAT 用于LED 900V冲击24000次不坏IGBT 450V 耐压650V2.2.最高工作温度最高工作温度GATH与IGBT性能对比特性特性参数参数/类别类别IGBTIGBTGATHGATH鲁棒性鲁棒性最高电流密度（最高电流密度（A/cA/c）8008002500025000电流能力电流能力正常工作电流密度（相对）正常工作电流密度（相对）1 12 2电压能力电压能力过电压尖峰能力过电压尖峰能力弱弱强强2/3 IGBT2/3 IGBT耐压规范耐压规范温度温度最高工作温度（最高工作温度11、（CC）175175200200成本成本成本（相对）成本（相对）1 11/31/3GATHGATH的产品能力的产品能力 品名 电压电流芯片面积晶圆400N252500V400A15*15150200N333300V200A15*15150150N454500V150A15*15150100N656500V100A15*15150150N808000V150A25*32200联栅产品联栅产品1700V 200A 1200V 600A1700V 400A 最大单颗管芯单颗管芯15*15 应用于风电、光伏、大功率电源、变频器等GATHGATH产品产品1700V 100A芯片芯片 1200V 50A/12、150A模块模块 成品率96%以上1700V 100A单管单管 细分市场一、柔性直流输电 1、IGBT是柔直的核心（十四五，4000亿，功率器件450亿，结构性机会）2、IGBT的问题：功率容量难再提高，故障电流耐量低 芯片机理：IGBT过流失效；结构：IGBT闩锁 3、GATH替代IGBT：电压8000V；电流能力大2-3倍；故障率降低一个数量级 GATH是微细单元的全控型晶闸管：8000V 6000A GATH替代4500V 3000A IGBT 4、国网孵化：GATH驱动开发，1700V模块检测（为高压大电流、柔直应用预备）I IGBTGBT闩锁局限闩锁局限 结构：绝缘栅和内置晶闸管结构13、：绝缘栅和内置晶闸管联栅的突破：微细元胞联栅的突破：微细元胞国网双创平台（研联院）产业链合作与直流所合作孵化光伏风电项目三方合作开发GATH联研院直流所（功率驱动技术研究室）从事特高压直流输电、柔性直流输电、直流电网等领域的基础理论研究、关键技术开发、核心装备研制的高端研发机构。先后承担了“973”、“863”和“科技支撑”等数十项重大科研项目。具有大功率电力电子实验室，北京市和国家电网公司重点实验室等实验条件。北京联研国芯国内中大功率IGBT研发与销售，国际领先的高压大功率可关断器件及驱动装置试验与开发的国家重点实验室，专业而严格的等效试验和验证。联研国芯的IGBT驱动系列产品广泛应用于矿用14、变频、造船、轨道机车牵引、SVG领域，以及风电、光伏发电、储能及等新能源领域。杭州XX半导体我们要解决的问题联栅功率管GATHGAT特高压、柔直变频器、电机电驱、风电GATH驱动逆变器（光伏）充电桩（快充）GAT驱动国网直流所功率驱动技术研究室联研国芯高铁、轨道交通 细分市场二、高铁 1、中车3300V IGCT成熟应用，IGBT进口：ABB（瑞士）、英飞凌（德国）、三菱（日）、日立（日）（卡脖子）2、渠道：永济电机（中车）、55所（青岛四方）3、产品研发规划：工艺成熟，芯片设计、外延设计可以采用4500V（柔直）同款，最后减薄，形成3300V产品。4、研发进展：预计3个工程批，生产定型项目三15、 GAT光伏成套装置（新能源汽车、电动汽车快充、光伏储能方向）n随着新能源用电的发展，整机提出高功率密度、高能效、低成本的要求。n现有技术问题：nMOS 面比电阻大，静态功耗大（与电压成正比）nIGBT 拖尾，动态功耗大，0.7V弯头，静态功耗也大nSIC MOS，贵，未规模使用n国网孵化项目：解决GAT驱动问题及工程样机 5 功率管的电流输出特性曲线SIC MOS电流波形IGBT/SIC MOS关断波形GAT电流波形175480150024.84262.82551.57.4578.84765.45充充电桩电桩保有量（万台）保有量（万台）充充电电模模块块累累计产值计产值（亿亿元）元）功率器件累16、功率器件累计产值计产值（亿亿元）元）2020年年2025年年2030年年050010001500200025003000175480150024.84262.82551.57.4578.84765.45电动汽车充电桩功率器件十年产值趋势预测表充充电桩电桩保有量（万台）保有量（万台）充充电电模模块块累累计产值计产值（亿亿元）元）功率器件累功率器件累计产值计产值（亿亿元）元）电动车800V高压快充方案快充高电压快充大电流快充特斯拉600A，250KW15MIN,250KM（散热）国内800V高压平台350A,300KW新能源汽车充电桩对功率器件要求功率器件占整机成本20%对功率器件要求：1、高功率17、高压、大电流2、高温、高能效3、高频、高功率密度4、成本、性价比主要技术：MOS、IGBT、SIC模组（SIC二极管+SI功率器件）800V高压平台趋势下，半导体元器件升级需求显著耐压、损耗、抗高温功率器件耐压等级1200VMOS 做不了高压IGBT 高压下开关/导通损耗急剧升高，成本上升、能效下降SIC MOS 贵GAT满足800V快充对芯片的需求+低成本新能源汽车充电桩（快充）领域功率器件的新技术GAT产品类型产品类型/600V/600VMOSMOSIGBTIGBTSIC MOSSIC MOSGATGAT面比电阻面比电阻m m.cm.cm2 2100100轻载电阻轻载电阻很大很大3.5318、.53 3实用电流密度（实用电流密度（A/mmA/mm2 2）1 11 12.52.50.50.5导通压降导通压降(V)(T=25)(V)(T=25)10101.61.60.870.870.150.15驱动功耗驱动功耗0.160.16总共总共0.310.31导通压降导通压降(V)(T=175)(V)(T=175)20201.91.91.741.740.220.22驱动功耗驱动功耗0.160.16总共总共0.380.38拖尾电流（拖尾电流（nsns）100100500-1000500-1000100100100100实际工作频率（实际工作频率（KHzKHz）50-20050-20010-201019、-20202050-10050-100最高工作温度（最高工作温度（）200200150-175150-175150-175150-175200200最大电流密度（最大电流密度（A/cmA/cm2 2）5005008008001000010000芯片相对成本芯片相对成本1 11.51.515150.50.517GAT样机温升对比测试BJT方案GAT 方案GAT/BJT对比品名温度（）芯片面积（mm2）封装温度降低（）温升降低比例（%）功率GATUG07871.4*1.4TO126铜2321%40W-50WBJT130051102.52*2.52TO220铜45W表3 LED方案温度测试80瓦 L20、ED 驱动电源方案（并联2个40W）前期产品GAT基础应用场景：电源、节能灯领域已销售：几亿颗优势：发热低、寿命长、小芯片、小封装、低成本类型GATBJTBJT品名UG4071300513007芯片尺寸1.4*1.42.6*2.63.3*3.3成本/价格0.18元0.4元0.65元联栅功率管实际替代性优势:高可靠、高能效、低成本劣势：驱动比电压型功耗大替代性：芯片要求可靠性高、昂贵领域（高端进口90%）知识产权04专利清单编号申请号名称申请日期法律状态1一种门极可关断晶闸管及其制造方法2018.7.11授权PCT2一种碳化硅门极可关断晶闸管及其制造方法2018.7.11授权PCT3一种碳化硅双21、极型晶体管及其制造方法2018.7.11授权PCT4一种双极管2017.7.24授权5一种平面型多晶硅发射极晶体管及其制造方法2016.6.20 授权6双高阻层槽形栅多晶硅结构的联栅晶体管2014.7.21 授权7一种高压终端2011.10.09授权8槽形栅多晶硅结构的联栅晶体管及其制作方法 2011.07.28授权9一种槽形栅多晶硅结构的联栅晶体管2011.05.04 授权10槽形栅掺砷多晶硅结构的联栅晶体管 2008.09.02 授权知识产权知识产权9项国内发明专利 3项国际发明专利（基础专利）核心团队051964-19941986-19871994-2000北京大学半导体物理专业北京半导22、体器件研究所 总工与陈星弼（院士）教授的研究生黄勤合作开发中国第一只高压IGBT北京电力电子中心参与国家“八五攻关”IGBT项目，出国学习1956-1964技术创始人：技术创始人：XXXX1996-2008 与北京山贝公司合作，生产销售GAT1996-2008 2009-2012与深圳盛元半导体公司合作，生产销售GAT2012-今创办XX半导体公司，系列开发400V-600V联栅晶体管GAT，1200V-1700V 联栅晶闸管GATH2006-20152015-2019北京第二外国语学院，管理硕士首都师范大学科德学院，教师北京XX半导体，负责技术推广杭州青山湖产业扶持，迁至杭州2003-20023、6公司创始人：公司创始人：XXXX1996-2008 获得台州精英人才500强20202021全国颠覆性技术大赛，复赛胜出2021入选国网项目，与直流所合作开发联栅功率管配套盈利模式06GAT给产业链上成本降低1、芯片（1）工艺简单，5次光刻（2）电流能力强（芯片小）（3）成本率高2、封装小封装3、系统优化散热系统4、模组高功率密度、体积缩小5、整机减少运营成本以充电桩为例，GAT给产业链带来性价比的提升功率管成本对比充电模块的节约功率提高20KW-30KW，优化散热系统，体积减小整机的节约：以180KW充电桩为例减少25%运营成本，减少充电桩体积SJ MOSIGBTSIC MOSGAT25元24、50元1005元充电模块功率15KW20KW30KW功率模块数量12个9个6个发展规划07目标/愿景近期目标：科创板中期目标：独角兽长期目标：新一代技术（国际前10）2026年投入2亿元销售额1.5亿元2025年 IPO投入5000万销售额5000元2023年投入500万销售额500万2024年投入3000万销售额1500万第 49 页封装建线芯片中试线独角兽发展规划发展规划2027年 上市销售额2.5亿元应用实验室芯片实验室封装固定资产各种封装机台400多台，封测机台200多台研发规划08研发规划由芯片底层架构的创新带来芯片产业链一系列的创新，产业化推广是系统工程。涉及功率器件产业链需要配套25、系统化的研发方向：芯片工艺、芯片设计、芯片底层应用开发、应用领域配套线路（BOM单）开发、测试、封装、标准制定等建设包括：基础设施建设，团队建设，组织建设等方面基础设施建设：实验室+生产线1.应用实验室（500万）2.芯片实验室（2000万）3.芯片产线（中试线2亿）4.SIC产线（20亿）实验室建设：初期配套市场开发和研发需求，逐步完善申请国家重点实验室产线建设：初期配合研发需要做中试线，随着产能增加逐步完善。目前做硅产品，碳化硅联栅结构有基础专利，可做技术升级储备。应用实验室建设应用实验室建设固定资产投资计划固定资产投资计划名称用途资金需要5000V/600A 动态参数测试系统应用实验室 26、300万8500V/600A 静态参数测试系统8500V/6工位 高温反偏测试系统600A/6工位 功率循环及热测试试验台精密高温试验箱气候模拟试验箱稳态湿热试验箱温度冲击试验箱TC盐雾试验箱建立并完善产学研体系现有高校资源：1、芯片设计、工艺西安理工大学 自动化与工程学院 中科院微电子所 2、封装测试中科院电工所研究所（联合北大IGCT工艺平台）3、应用开发北方交通大学电气工程学院（IGCT应用）浙江大学电气工程学院，电力电子技术研究所天津理工大学电气电子工程学院 4、碳化硅国家重点实验室湖南大学研发团队建设应用团队：PI（底层结构设计）5人；应用开发：10人；技术支持：30人芯片团队：芯片27、设计5人；芯片工艺8人；研发管理3人（跟线）测试：3人知识产权：2人产品研发规划产品型号电压电流应用场景150R45004500V150A柔直200R33003300V200A高铁、风电、高压变频、矿机、船舶、军工等100R800800V100A电机电驱等替代1200V IGBT600V系列600V200A/300A通讯电源、UPS等替代单管MOS/IGBT/SIC MOS市场规划09业务拓展（万元）市场/年度/业绩12345户外电源逆变器5001000200035005000光伏（逆变器）、充电桩等5002000750010000风电、电机电驱、变频器等100030005000柔性直流输电、28、高铁等5000合计500150050001500025000未来五年规划415270120320052006500500万万万万15001500万万万万50005000万万万万1.51.5亿亿亿亿2.52.5亿亿亿亿户外电源户外电源户外电源户外电源汽车快充汽车快充汽车快充汽车快充光伏逆变器光伏逆变器光伏逆变器光伏逆变器变频器变频器变频器变频器电机电驱电机电驱电机电驱电机电驱风电风电风电风电IPOIPO柔性直流输电等柔性直流输电等柔性直流输电等柔性直流输电等逆变器团队1、市场团队蔡刚（市场总监）深圳市华亿隆科技有限公司（整机应用、试产单位）深圳市渐佳科技有限公司（华南总经销）浙江贝诚电子科技（华东代理）重庆洪能电子（四川代理）2、高校合作：浙江大学电气工程学院，电力电子技术研究所 天津理工大学电气电子工程学院 3、专业电商、网站：华强北、世强电子、电源网、北极星风力发电网等变频器团队变频器团队封装设计芯片设计销售团队驱动研发地方支持应用研发资金规划10融资需求：1000万，出让10%股份项目金额备注芯片研发100万3300V（高铁）4500V(柔直）应用实验室500万基础设施300万，人员200万GAT逆变器试产100万UG613逆变器样机试产汽车快充试产100万UG617充电模块试产专利布局200万申请200-300个国内外专利合计1000万