20年專業(yè)經(jīng)驗(yàn) 前沿技術(shù)研發(fā)新產(chǎn)品
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功率半導(dǎo)體主要用作電子元件中的開關(guān)及整流器,同時是矽、砷化鎵、氮化矽等半導(dǎo)體材料,是在經(jīng)過電學(xué)屬性調(diào)整等一系列工藝后,所得到的電學(xué)元件。功率半導(dǎo)體的應(yīng)用十分廣泛,從幾十毫瓦的耳機(jī)放大系統(tǒng),到上千兆瓦的高壓直流傳輸過程;從儲能、家電,到IT 產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)通訊,只要是涉及電的領(lǐng)域,都存在它的身影。
功率半導(dǎo)體器件分類
從發(fā)展歷程看,功率半導(dǎo)體器件先后經(jīng)歷了:全盛于六七十年代的傳統(tǒng)晶閘管、近二十年發(fā)展起來的功率MOSFET及其相關(guān)器件,以及由前兩類器件發(fā)展起來的特大功率半導(dǎo)體器件,它們分別代表了不同時期功率半導(dǎo)體器件的技術(shù)發(fā)展進(jìn)程。
概括來說,功率半導(dǎo)體器件主要有功率模組、功率集成電路和分立器件三大類。其中,功率模組是將多個分立功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行模塊化封裝;功率IC對應(yīng)將分立功率半導(dǎo)體器件與驅(qū)動/控制/保護(hù)/接口/監(jiān)測等外圍電路集成;而分立功率半導(dǎo)體器件則是功率模塊與功率IC的關(guān)鍵。
功率半導(dǎo)體器件又可根據(jù)對電路信號的可控程度分為全控型、半控型及不可控型;或按驅(qū)動電路信號性質(zhì)分為電壓驅(qū)動型、電流驅(qū)動型等劃分類別。
常用到的功率半導(dǎo)體器件有Power Diode(功率二極管)、SCR(晶閘管)、GTO(門極可關(guān)斷晶閘管)、GTR(大功率電力晶體管)、BJT(雙極晶體管)、MOSFET(電力場效應(yīng)晶體管)、IGBT(絕緣柵雙極晶體管)、SIT(靜電感應(yīng)晶體管)、BSIT(雙極型靜電感應(yīng)晶體管)、SITH(靜電感應(yīng)晶閘管)、MCT(MOS控制晶閘管)、IGCT(集成門極換流晶閘管)、IEGT(電子注入增強(qiáng)柵晶體管)、IPEM(集成電力電子模塊)、PEBB(電力電子積木)等。
不同功率半導(dǎo)體器件,其承受電壓、電流容量、阻抗能力、體積大小等特性也會不同。實(shí)際使用中,需要根據(jù)不同領(lǐng)域、不同需求來選用合適的器件。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,功率半導(dǎo)體器件在不斷演進(jìn)。自上世紀(jì)80年代起,功率半導(dǎo)體器件MOSFET、IGBT和功率集成電路逐步成為了主流應(yīng)用類型。
市場格局
功率半導(dǎo)體行業(yè)壁壘較高,在高端功率器件領(lǐng)域,以美、日、歐龍頭廠商為主導(dǎo)。據(jù)統(tǒng)計(jì),英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)體、三菱電機(jī)、東芝半導(dǎo)體是全球前五的功率半導(dǎo)體供應(yīng)商,前五大供應(yīng)商市場占比達(dá)到42.6%,前十大供應(yīng)商占比達(dá)到60.6%。
而功率半導(dǎo)體廠商大多采用IDM模式,有完整的晶圓廠、芯片制造廠和封裝廠,垂直整合優(yōu)勢明顯,對成本和質(zhì)量控制能力很強(qiáng),實(shí)力強(qiáng)勁。歐美日的功率半導(dǎo)體廠家大多是IDM模式,以高端產(chǎn)品為主;中國大陸的廠商大多也是IDM模式,產(chǎn)品以低端二極管和低壓MOSFET為主,實(shí)力較弱;中國臺灣以Fabless模式為主,主要負(fù)責(zé)芯片制造和封裝。
從供給端來看,全球功率半導(dǎo)體的主要產(chǎn)地集中在歐美日,占據(jù)全球功率半導(dǎo)體大部分的市場份額。其次是中國臺灣,目前占據(jù)全球10%的市場份額。中國大陸以二極管、低壓MOSFET、晶閘管等低端功率半導(dǎo)體為主,目前實(shí)力較弱,占據(jù)全球10%的市場份額。從需求端來看,中國是全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國。據(jù)數(shù)據(jù),中國功率半導(dǎo)體市場空間占全球比例39%,居第一位;如此看來,中國大陸功率半導(dǎo)體呈供需嚴(yán)重不匹配的格局,且國內(nèi)以低端產(chǎn)品為主,國產(chǎn)替代缺口巨大。隨著新領(lǐng)域的應(yīng)用增加以及歐美產(chǎn)品升級產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到國內(nèi),國內(nèi)市場將有很大的增長空間。
國內(nèi)功率半導(dǎo)體突圍,迎來發(fā)展良機(jī)
我國是全球最大的功率半導(dǎo)體市場,國際龍頭企業(yè)較大部分收入來自中國地區(qū),以達(dá)爾科技和恩智浦為例,其收入的58%和41%來自中國大陸。由此可見,我國功率半導(dǎo)體市場需求量巨大,本土廠商擁有非常大的進(jìn)口替代空間。
在全球功率半導(dǎo)體市場上,中高端產(chǎn)品生產(chǎn)廠商主要集中在歐洲、美國和日本地區(qū)。歐美日的功率半導(dǎo)體廠商大部分屬于IDM廠商,英飛凌、達(dá)爾科技、安森美、恩智浦等是行業(yè)中的龍頭企業(yè)。中國臺灣地區(qū)也是較大的功率半導(dǎo)體產(chǎn)地,廠商大多屬于Fabless廠商,產(chǎn)品主要集中在低端領(lǐng)域。我國功率半導(dǎo)體市場占據(jù)全球50%左右份額,在高端產(chǎn)品領(lǐng)域,90%依賴進(jìn)口。
我國半導(dǎo)體廠商主要為IDM模式,生產(chǎn)鏈較為完善,但產(chǎn)品主要集中在二極管、低壓MOS器件、晶閘管等低端領(lǐng)域,生產(chǎn)工藝成熟且具有成本優(yōu)勢,行業(yè)中的龍頭企業(yè)盈利水平遠(yuǎn)高于臺灣地區(qū)廠商。而在新能源、軌道交通等高端產(chǎn)品領(lǐng)域,國內(nèi)僅有極少數(shù)廠商擁有生產(chǎn)能力,高端產(chǎn)品市場主要被英飛凌、安森美、瑞薩、東芝等歐美日廠商所壟斷。我國功率半導(dǎo)體市場中,在低端領(lǐng)域生產(chǎn)工藝成熟,而在高端領(lǐng)域,市場仍被國外企業(yè)所壟斷。本土廠商在低端產(chǎn)品領(lǐng)域已經(jīng)開始進(jìn)口替代,但市場份額占比仍然較低。
國內(nèi)市場發(fā)展前景廣闊,實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破、產(chǎn)品提升,以及進(jìn)口替代是我國功率半導(dǎo)體行業(yè)未來發(fā)展的必然選擇。隨著工業(yè)、汽車、無線通訊和消費(fèi)電子等領(lǐng)域新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)以及節(jié)能減排需求日益迫切,我國功率半導(dǎo)體有龐大的市場需求,容易催生新產(chǎn)業(yè)新技術(shù),在國家政策利好下,功率半導(dǎo)體將成為“中國芯”的最好突破口。