半导体

新一代功率半导体前景广阔,中国企业如何缩小差距?

作者:来源:赛迪集成电路所发布时间:2018-10-31 07:36我要评论

功率半导体又称电力电子器件,包括二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、晶闸管(Thyristor)等。

IGBT是功率半导体中的关键产品门类。作为新一代的功率半导体,IGBT性能十分优异,适用于各类需要进行交直流转换、电流电压转换的应用场景。在电网输变电、新能源汽车、轨道交通、新能源、变频家电等领域发挥巨大的作用。SiC和GaN等化合物半导体是新兴的发展热点,在高压、高频、高温、高功率应用市场优势显著,是未来技术的发展方向和应用市场的需求方向。

根据WSTS和赛迪的数据,2017年,全球IGBT芯片和模组的市场规模为40.6亿美元,约占全球功率器件市场总规模的19%。其中,IGBT芯片和模组的市场规模分别为10.3亿美元和30.3亿美元。2018年,受功率器件涨价影响,预计市场规模将增长至49.1亿美元。

从应用市场划分来看,汽车和工业是IGBT最主要的两个市场,占比分别达到27%和28%。

新能源汽车动力产生和传输过程与汽油发动机有较大差异,需要频繁的进行电压变换和直流-交流转换。例如将电池产生的直流转换为驱动电机的交流、将上百伏的电压降至车载电子设备需要的12V。加之纯电动汽车追求高续航里程,要求电能管理更加精细化。高效的能量转换可降低能量损耗,减小锂离子电池容量,从而降低整车重量,提高电动车单次充电后的续航里程。实现以上功能需要大量的逆变器、变压器和变流器,对IGBT等功率器件的需求远高于传统汽车。

根据市场研究机构Strategy Analytics的数据,纯电动汽车的半导体成本达到704美元,相对于传统汽车的350美元增加了1倍,功率器件成本为387美元,占比达到55%。相比传统汽车新增的半导体成本中,功率器件成本约为269美元,占总增加成本的76%。特斯拉(双电机全驱动版)共计使用了132个IGBT,总价值可达到650美元。

2017年,全球共销售了超过120万辆新能源汽车,占全球汽车销量的1.2%。2017年,新能源汽车用IGBT(包括芯片、模组)市场规模占IGBT市场的17%,达到7亿美元。

图1 2014年至2018年全球IGBT市场规模及预测(单位:亿美元)

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数据来源:WSTS、赛迪智库

图2 2017年全球功率器件的产品分类(按销售额)

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数据来源:WSTS,赛迪智库

图3 2017年全球功率半导体的市场分布

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数据来源:Gartner,赛迪智库

全球IGBT市场主要竞争者包括德国英飞凌(Infineon)、日本三菱、富士电机、美国安森美(On Semi)、瑞士ABB等,前五大企业的市场份额超过70%。

全球SiC器件的主要竞争者包括Infineon、科锐(Cree)、罗姆(ROHM)和意法半导体(ST)等,前四大企业的市场份额超过80%。

图4 2017年全球IGBT市场份额占比

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数据来源:赛迪智库

图5 2017年全球SiC器件市场份额占比

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数据来源:赛迪智库

在IGBT和SiC两个关键技术领域,我国与全球巨头的差距还非常显著。

国内IGBT企业主要有华虹宏力、中芯国际、士兰微、华润微电子、上海先进、株洲中车时代电气等。中车时代电气的IGBT技术能力出众。凭借早期的技术收购(收购加拿大Dynex公司)、电力机车市场的应用牵引、多年在功率半导体领域的积累,公司已掌握第5代IGBT技术,并计划在2019年量产第6代IGBT技术,电压等级覆盖650-6500V。中车时代电气现有一条8英寸IGBT生产线,年产能达到24万片。

国内SiC器件制造企业主要有株洲中车、泰科天润、中电科13所、55所等。株洲中车的6英寸SiC生产线已实现技术通线,等待放量生产。中电科55所已建成6英寸SiC器件生产线。泰科天润已建成国内第一条4英寸SiC器件生产线,SBD产品覆盖600V-3300V的电压范围,并正在进行MOSFET器件的研发。


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2018中国集成电路产业促进大会功率半导体主题论坛将在重庆举办

国内功率半导体发展正面临难得的窗口期,机遇与挑战并存。为更好地促进行业交流,为国内优秀的功率半导体企业提供与地方政府、投资公司、技术专家进行资源对接的平台,中国电子信息产业发展研究院将在2018中国集成电路产业促进大会期间组织举办功率半导体主题论坛,邀请优秀的功率半导体“中国芯”企业、国家级投资机构、上下游企业和技术专家一起,从政策、投资、技术、产业等多个层面共同探讨我国功率半导体的发展路径。

一、会议组织机构

主办单位:中国电子信息产业发展研究院

二、会议时间与地点

(一)会议时间:2018年11月8日上午9:00-12:00

(二)会议地点:重庆市南坪国际会展中心三楼301

三、参会要求

(一)本会议不收取参会费用。

(二)会议签到:签到时间为会议当天上午7:30-8:55,参会人员签到后方能入场。

四、会议议程

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五、联系方式

中国芯大会秘书处

主题论坛负责人:朱邵歆

联系电话:010-68207496/18611507681

邮箱:zhushaoxin@ccidthinktank.com


责任编辑:赵强
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