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为啥说这是一个属于功率半导体的时代?原来有这两大机遇

时间:03-17 来源:乐晴智库 点击:

在政府大力推动及各种补贴政策扶持下,2016 我国新能源汽车的产销量持续高增长,全年新能源汽车销量达 50.7 万辆,同比增长 52.7%。 中国市场已经成为世界上新能源汽车最大的市场,也是增速最快的市场 之一。 作为新能源汽车必不可少的基础配套设施,我国充电桩行业也正处于高速建设期,市场空间同样广阔,根据国家发改委印发的《电动汽车充电 基础设施发展指南(2015-2020)》,到 2020 年国内充换电站数量将达到 1.2 万个,分散式充电桩超过 480 万个,以满足全国 500 万辆电动汽车的充电需求。

IGBT--功率半导体皇冠,进口替代正当时
IGBT 国际厂商优势明显,国内发展潜力巨大

国外研发 IGBT 器件的公司主要有英飞凌、ABB、三菱、西门康、东芝、 富士等,所研发的 IGBT 器件产品规格涵盖电压 600V-6500V,电流2A-3600A,已形成完善的产品系列。

目前,国内已形成了 IDM 模式和代工模式的 IGBT 完整产业链。

政策上,国家意志推动半导体行业崛起,作为高铁、军工中关键的功率半导体器件,国家会给予政策和资金上的支持。2015 年 5 月 国务院正式发布了《中国制造 2025》强国战略,明确提出将先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、高档数控机床和机器人等列为突破发展的十大重点领域。

资金上,功率半导体采用特色工艺,不追求先进制程,资金投入仅为集成电路的 1/10,国内厂商可以利用资本优势获得先进工艺,快速追赶海外巨头。

技术上,国内企业从低端功率器件起家,积累多年开始向高端器件进军,以南车、比亚迪为代表的厂商已实现技术突破,成功实现国 产化 IGBT 在高铁和新能源汽车中的应用,未来会有更多的国内功率器件厂商切入这一蓝海市场。

新能源汽车/轨交市场需求加速 IGBT 国产替代 中国功率半导体市场占世界市场的 50%以上,但在新能源汽车、轨道 交通等中高端 MOSFET 及 IGBT 主流器件市场上,90%主要依赖进口,基本被国外欧美、日本企业垄断。IGBT 是新能源汽车及充电桩等设备的核心技术器件。据 IHS 预测,到 2020 年全球 IGBT 市场规模可以达到 80 亿美元,年复合增长率约 10%,国内市场规模将超 200 亿元,年复合增长率约为 15%,具备广阔的国产替代空间。

宽禁带材料推动技术革新,SiC/GaN 新型功率器件潜力巨大
Si 基器件面临物性瓶颈,SiC/GaN 宽禁带性能优异功率器件性能的改变不仅表现在能量变换效率的提升,而且表现在系统装置能量处理能力上---功率密度的提升,此指标平均每 4 年就提升 1 倍,被业界称为"功率电子领域的摩尔定律"。目前市场主流的功率半导体器件是 Si 基器件,包括部分 SOI(Silicon on Insulator)基高压集成电路。但随着半导体工艺技术不断改进,Si 基器件性能已经趋向其材料本身的理论极限,使得功率密度的增长出现了饱和趋 势,其发展速度已无法满足市场的高性能要求。

随着以 SiC(碳化硅)和 GaN(氮化镓)为代表的宽禁带半导体材料制备、制造工艺与器件物理的迅速发展,SiC 和硅基 GaN 电力电子器件逐渐成为功率半导体器件的重要发展领域。

考虑到混合动力车、电动车、电源供应装置与太阳能电力转换器等市场需求不断上扬,Yole 预估全球 SiC 与 GaN 功率半导体市场将由 2015 年的 2.1亿美元,先上扬为 2020 年的 10 亿美元以上,然后于 2025 年飙升至 37 亿美元。

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