功率半导体未来可期,或将成为“中国芯”的最好突破口


功率半导体的关键是电子元件中的开关和整流器,以及硅、砷化镓、氮化硅等半导体器件,是通过电气特性调节等一系列过程获得的电气元件 。功率半导体被广泛使用,从几十毫瓦的耳机到千兆瓦的高压直流传输过程;从储能、家用电器到IT 商品、网络通信,但所有涉及电力的行业,都有它的身影 。
功率半导体器件分类
【功率半导体未来可期,或将成为“中国芯”的最好突破口】从发展过程来看,功率半导体器件依次经历:60年代和70年代的传统可控硅,近20年的功率发展MOSFET以及相关设备,以及由前两种设备开发的大功率半导体设备,它们代表了不同阶段功率半导体设备的技术开发过程 。
综上所述,功率半导体器件主要包括功率模块、功率集成电路和分立器件 。其中,功率模块是模块化包装多个分立功率半导体器件;功率IC分立功率半导体器件与驱动/操作/维护/插座/检测等外围电路相结合;分立功率半导体器件是功率模块和功率IC的关键 。
功率半导体器件也可分为全控型、半控型和不可控型,或根据光耦电路信号特性分为电压驱动型和电流驱动型 。
常用的功率半导体器件有Power Diode(功率二极管)SCR(可控硅)、GTO(门极可关节可控硅)、GTR(大功率电力晶体管)BJT(双极晶体管)、MOSFET(电场效应晶体管)IGBT(绝缘栅双极晶体管)SIT(静电感应晶体管)BSIT(双极静电感应晶体管)SITH(静电感应可控硅)、MCT(MOS控制可控硅)、IGCT(集成门极换流可控硅)IEGT(电子引入提高栅晶体管)IPEM(集成电力电子模块)PEBB(电力电子积木)等 。
不同的功率半导体设备具有不同的特点,如电压、电流容积、阻抗水平和容积尺寸 。在实际应用中,应根据不同的领域和情况使用合适的设备 。
随着科学技术的不断发展,功率半导体器件不断发展 。自上世纪80年代以来,功率半导体器件一直在发展 。MOSFET、IGBT和功率集成电路逐渐成为一种流行的应用类型 。
市场格局
功率半导体行业壁垒较高 。在高端功率器件行业,以美国、日本和欧洲的领先制造商为主体 。据调查,英飞凌、安森美、意大利半导体、三菱电机、东芝半导体是世界前五大功率半导体经销商之一 。前五大经销商市场占比42.6%,前十大经销商占比60.6% 。
功率半导体制造商主要使用IDM方完整的晶圆厂、芯片厂、封装厂,垂直整合优势明显,成本和质量管理能力强,实力强 。欧洲、美国半导体厂商大多是IDM方高端产品为主;大多数中国大陆制造商都是IDM商品采用低端二极管和低压MOSFET主要是实力差;台湾以中国为主;Fabless主要从事芯片制造和封装 。
从供给方面看,全球功率半导体的重要产地集中在欧洲、美国和日本,占全球功率半导体市场的大部分 。其次,中国台湾目前占全球市场的10% 。中国大陆采用二极管和低压MOSFET、可控硅等低端功率半导体为主,目前实力较差,占全球市场的10% 。