第三代功率半導體器件，助力中國半導體發(fā)展
發(fā)布時間：2020-10-21 10:21:20 點擊次數(shù)：237
臺基股份表示將籌集5.02億元人民幣用于建設新的大功率半導體器件升級項目；總入股60億元的富能動力半導體器件項目將于6月份竣工，并有望于年底啟動。華微電子8英寸功率半導體器件晶圓生產(chǎn)線項目的第一階段于6月投入使用...在半導體領域，功率器件的總體性能始終以其穩(wěn)定性著稱。但是，近幾年行業(yè)發(fā)展迅速，相關投資和擴展的消息不停出現(xiàn)，這種情形無疑與市場需求的增長親密相關。 受到新基礎設施的啟發(fā)，市場對電力電子設備的需求日益充沛，這給電力半導體器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展增添了新的活力，在這種情形下，電力半導體器件將顯現(xiàn)什么樣的發(fā)展趨向？ 新的基礎設施對功率半導體器件有利于 功率半導體器件被叫做功率電子產(chǎn)品的“CPU”。
從本質上講，它運用半導體的單向電導率來實現(xiàn)電力電子設備中的頻率轉換，相變，電壓轉換，逆變，整流，放大，切換等電能轉換，從而實現(xiàn)電能（功率）的傳輸，處置和存儲。）和控制。 隨著電力電子設備的日益普及，電氣，信息化和數(shù)字化愈發(fā)影響社會的發(fā)展。在這種背景下，電力半導體器件的作用變得更為重要，更是是自今年年初以來，我國不遺余力推廣新的基礎設施，這為功率半導體器件行業(yè)的發(fā)展增添了新的活力。 新的基礎設施實質上是信息數(shù)字化基礎設施的建設，這些設備不能繞開電力和電子設備的應用。根據(jù)中國工程院院士丁榮軍，新基礎設施主要包括信息，集成和創(chuàng)新三個方面。以5G和物聯(lián)網(wǎng)代表的通信網(wǎng)絡基礎設施以及以云計算代表的數(shù)據(jù)基礎設施，區(qū)塊鏈和數(shù)據(jù)中心等都是大量的電力用戶，對電力的需求就是質量（電源穩(wěn)定性，功率放大和能源效率）有更高的要求，這須要依賴性于功率半導體器件作為基礎技術。新基礎架構著重關心的融合基礎架構包含了智能交通，智能能源和其他領域，例如高速列車，城際列車和城市軌道交通。功率半導體器件作為功率轉換的關鍵基本組件，可以大大改善功率轉換和傳輸。流程效率高，能耗低。在主要技術基礎設施，科教基礎設施，工業(yè)技術創(chuàng)新基礎設施等方面，功率半導體器件技術支撐著許多行業(yè)的基礎和聯(lián)合基本技術，可以說功率半導體器件是當今全球的主流。新基礎架構的部署和實施的基本保證和基本支持。 功率器件總經(jīng)理比亞迪還指出，功率半導體器件被廣泛用于新基礎設施的各個領域，特別是在特高壓，新能源汽車充電樁，軌道交通和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中。它是基礎架構和大數(shù)據(jù)中心建設的電源模塊中十分關鍵的組件。 正是因為功率半導體器件在5g基礎設施，uhv，新能源汽車充電樁，大數(shù)據(jù)中心等中起著關鍵作用，所以功率半導體器件在這些領域中具有廣泛的應用。，功率半導體器件制造商將迎來極大的增長機遇。
根據(jù)IHS數(shù)據(jù)，2018年我國功率半導體器件市場規(guī)模為138億美元。到2021年，我國功率半導體器件市場預計將達到159億美元，復合年增長率為4.83％，超過全球功率半導體器件的增長率。中金公司研究部認為，在“新基礎設施”和進口替代的推動下，據(jù)估計，到2025年，僅用于中國通信基站的功率半導體器件市場將達到126億。 影星產(chǎn)品IGBT和MOSFET占比迅速改良 經(jīng)過60多年的發(fā)展，功率半導體器件享有廣泛的產(chǎn)品，包括功率二極管，功率晶體管，晶閘管，MOSFET，IGBT等，其中MOSFET和IGBT卓著的產(chǎn)品性能，近年來市場規(guī)模迅速增長，并且其市場份額不停增加。icInsights報告指出，在各種功率半導體器件中，未來最有前途的產(chǎn)品是MOSFET和IGBT模塊。 簡而言之，MOSFET是一種場效應晶體管，可廣泛用于模擬和數(shù)字電路。MOSFET具有導通電阻小，損耗低，驅動電路簡便，熱阻屬性好等優(yōu)點，適用于用于PC，手機，移動電源，汽車導航，電動汽車，UPS電源等電源控制領域。IHS估算2022年全球MOSFET市場規(guī)模將相近75億美元。 IGBT是由雙極型三極管（BJT）和MOSFET構成的復合功率半導體器件，具有MOSFET的高輸入阻抗和BJT的低導通電阻的優(yōu)點。@具有很小的驅動功率，十分適于用于IGBT及以上的直流電壓的轉換器系統(tǒng)，例如新能源汽車，逆變器，開關電源，照明電路，600V等，2020年全球@nz市場空間達到約60億美元。 新基礎設施的實施無疑將更進一步提高MOSFET和IGBT。楊欽耀的市場領導優(yōu)勢。他指出，新能源汽車，軌道交通等領域的加速崛起將推動功率半導體器件產(chǎn)業(yè)向迎接發(fā)展機遇。以新能源汽車為例。當新能源汽車工作時，電流范圍介于-100a和+150a之間。如此大的電流需要由電子控制單元可靠控制以實現(xiàn)汽車的制動，其基本構件為IGBT。數(shù)據(jù)說明，汽車功率半導體器件在新能源中的價值是其的5倍以上。在傳統(tǒng)燃料汽車中，IGBT約占新能源汽車電控系統(tǒng)成本的37％。未來新能源汽車市場的迅速增長有望帶動IGBT的使用量顯著增加。將有效地有助于IGBT市場的發(fā)展。 通信行業(yè)是功率半導體器件應用的另一個主要領域。華潤微電子功率器件業(yè)務部總經(jīng)理李虹指出，5G是新基礎架構的基本，AI將在新基礎架構的基礎上迅速發(fā)展。5g。兩者相得益彰，是未來十分有發(fā)展前途的領域。半導體產(chǎn)業(yè)，尤為是功率半導體器件產(chǎn)業(yè)，不僅是技術驅動型產(chǎn)業(yè)，而且是應用需求驅動型產(chǎn)業(yè)。5g建設及其普及將帶來物聯(lián)網(wǎng)和云計算的飛速發(fā)展，這將對功率半導體器件產(chǎn)生長期的大規(guī)模需求。以5g的基本技術MassiveMIMO為例，其廣泛的部署將大大增加對由MOSFET構成的rf設備的需求。 第三代半導體具有發(fā)展?jié)摿? 從技術發(fā)展的視角來看，隨著硅基器件相近成本效用的臨界點，近年來，主流功率半導體器件制造商已將著重放在第三代半導體上，例如碳化硅（SiC）和氮化鎵。
（GaN）探究的材料。第三代半導體材料具有帶隙寬，功耗低等特性，并在高電壓，高頻率等新情景下迅速發(fā)展壯大，成為其中的一種。未來功率半導體器件領域的重要發(fā)展趨向。 但是，第三代半導體也具有制造成本較高和長期可靠性疑問。因此，需要開展更廣泛的推廣和應用以下降成本并提高性能。新基礎架構的實施無疑將巨大地協(xié)助第三代半導體材料擴展功率器件的普及率。在這方面，意法半導體亞太區(qū)power離散和模擬產(chǎn)品設備部區(qū)域市場和應用副總裁沐杰勵指出，新的基礎設施對于SiC和GaN設備而言是龐大的機遇。SiC設備相對于Si設備的優(yōu)勢在于它們可以下降能耗，實現(xiàn)小型化，并且更耐高溫。。SiC設備用于直流充電樁和智能電網(wǎng)，工業(yè)電力等領域，并且可以與comes一同使用，具有高效率，高功率和高頻率的優(yōu)點。GaNdevice也有其市場空間。GaN的優(yōu)點是其開關頻率很高，較高的開關頻率意味著可以使用更小的無源元件，如果您需要減少設備的大小，GaN將在此時發(fā)揮重要作用。 以新能源汽車充電樁為例，沐杰勵指出，充電樁的建設已成為新基礎設施的一部分，車的樁重比和充電樁的有效性分布將直接影響充電樁的使用體驗。新能源汽車消費者。隨著新能源汽車的使用率增加，消費者對簡便充電的需求也在增加。因此，有必要擴展基礎設施建設，增加充電站數(shù)目并提供更快的充電服務。SiC。新能源汽車和車載充電器等先進的電源技術和新材料在其中發(fā)揮著重要作用。推動半導體公司入股新的寬帶隙半導體技術和新的逆變器，并開發(fā)新的電源封裝解決方案以最大程度地運用高端硅技術的優(yōu)勢。根據(jù)數(shù)據(jù)，IGBTSiC是預計從2018年到2025年，充電樁等工業(yè)領域的平均增長率將維持12％。
