半导体

新基建来了,功率半导体器件火了

作者:陈炳欣来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2020-07-05 21:31我要评论

6月29日,台基股份表示将募资5.02亿元,投建新型高功率半导体器件升级项目等;投资60亿元的富能功率半导体器件项目6月建成,预计年底投片;华微电子8英寸功率半导体器件晶圆生产线项目第一期6月通线……在半导体领域,功率器件的总体表现一向以平稳著称,然而近段时期产业热度却在迅速提高,相关投资扩建的消息不断涌现。这种情况无疑与市场需求的增长密切相关。

在新基建的激励之下,市场对电力电子设备的需求越来越强烈。这为功率半导体器件行业的发展添了一把火。在此情况下,功率半导体器件将呈何种发展趋势?

新基建利好功率半导体器件

功率半导体器件有电力电子的“CPU”之称。本质上,它是利用半导体的单向导电性能,在电力电子设备中实现变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、开关等电能转换,达到对电能(功率) 的传输、处理、存储和控制。

随着电力电子设备越来越普及,电器化、信息化、数字化越来越深入地影响着社会的发展。在此背景下,功率半导体器件所发挥的作用也就越来越巨大,特别是今年年初以来,我国大力推动新基建,这为功率半导体器件产业的发展又添了一把火。

新基建本质上是信息数字化的基础设施建设,这些设施都绕不开电力和电子设备的应用。根据中国工程院院士丁荣军介绍,新基建主要包含信息、融合、创新三个方面的基础设施建设。以5G、物联网为代表的通信网络基础设施,以云计算、区块链、数据中心为代表的数据基础设施等,这些设施均为用电大户,对用电的需求量和质量(供电电源稳定性、功率放大和能源利用效率)都有更高要求。这必然要依托于功率半导体器件作为底层技术。而在新基建关注的融合基础设施涵盖智能交通、智慧能源等领域,比如高速列车、城际列车和城市轨道交通等,功率半导体器件作为电能转换的关键核心部件,能够大幅度提升电能转换和传输过程效率,降低能源的消耗。在重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施等,功率半导体器件技术支撑着众多产业发展的基础与共性核心技术。可以说,功率半导体器件是新基建部署和实施的底层保障和基础支撑。

比亚迪功率器件总经理杨钦耀也指出,功率半导体器件广泛应用于新基建的各个领域,尤其在特高压、新能源汽车充电桩、轨道交通及工业互联网方面起到核心支撑作用,在5G基建和大数据中心建设的电源模块中是非常关键的元器件。

正是由于功率半导体器件在5G基建、特高压、新能源汽车充电桩、大数据中心等当中发挥着关键作用,功率半导体器件在这些领域有着广泛的应用。随着新基建的快速实施,功率半导体器件厂商将迎来巨大的成长机遇。

根据IHS数据,2018年我国功率半导体器件市场规模138亿美元。2021年我国功率半导体器件市场规模有望达到159亿美元,年复合增长率4.83%,超过全球功率半导体器件的增长速度。中金公司研究部认为,在“新基建”以及进口替代推动下,预计2025年中国仅通信基站用电源类功率半导体器件市场将达到126亿元。

明星产品IGBT与MOSFET占比快速提升

功率半导体器件经过60多年的发展,产品种类繁多,主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。其中,MOSFET和IGBT由于产品性能优越,近年来市场规模增长迅速,占比不断提升。IC Insights 报告中指出,在各类功率半导体器件中,未来最看好的产品是 MOSFET 与 IGBT 模组。

简单来说,MOSFET是一种可以广泛使用在模拟与数字电路的场效应晶体管。MOSFET具有导通电阻小、损耗低、驱动电路简单、热阻特性佳等优点,适合用于 PC、手机、移动电源、车载导航、电动交通工具、UPS 电源等电源控制领域。IHS预估,2022 年全球 MOSFET 市场规模接近 75 亿美元。

IGBT 是由双极型三极管 (BJT) 和 MOSFET 组成的复合式功率半导体器件,兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 BJT 的低导通电阻的优点。IGBT 驱动功率小,非常适合应用于直流电压为 600V 及以上的变流系统,如新能源汽车、变频器、开关电源、照明电路、交流电机等,预估2020年全球IGBT市场空间达到60亿美元左右。

新基建的实施无疑将进一步强化MOSFET和IGBT的市场领先优势。杨钦耀指出,新能源汽车、轨道交通等多个领域加速崛起,将带动功率半导体器件产业迎来发展机遇。以新能源汽车为例,新能源汽车工作时电流范围在-100A到+150A之间,如此巨大的电流需要被电控单元精准控制,以实现汽车的制动,而当中最核心的零部件就是IGBT。有数据显示,新能源中汽车功率半导体器件的价值量约为传统燃油车的5倍以上,IGBT约占新能源汽车电控系统成本的37%。未来新能源汽车市场的快速增长,有望带动IGBT使用量的显著提升,从而有力推动IGBT市场的发展。

通信行业是功率半导体器件应用的另一大领域。华润微电子功率器件事业群总经理李虹指出,5G是新基建的核心,AI在5G基础上将得到快速发展,两者相辅相成,是未来最具潜力的增长领域。半导体产业尤其是功率半导体器件产业,既是技术驱动的产业,也是应用需求拉动的产业。5G建设所需的基站设备及其普及后带来物联网、云计算的快速发展,将对功率半导体器件产生长期大量需求。以5G的核心技术MassiveMIMO为例,它的广泛布署将大大提升对于MOSFET构成的射频器件需求。

第三代半导体具备发展潜力

从技术发展来看,随着硅基器件的趋近成本效益临界点,近年来主流功率半导体器件厂商纷纷围绕碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等第三代半导体材料进行探索。第三代半导体材料具备宽禁带、低功率损耗等特性,迅速在高压高频率等新场景下发展壮大,成为功率半导体器件领域未来的重要发展趋势之一。

不过,第三代半导体也存在着制造成本较高以及长期可靠性疑虑等问题,因此还需要更加广泛的推广应用,以降低成本、提高性能。而新基建的实施无疑对第三代半导体材料在功率器件当中扩大渗透率有着极大的帮助。对此,意法半导体亚太区功率分立和模拟产品器件部区域营销和应用副总裁沐杰励就指出,新基建对于SiC和GaN器件而言,是一个巨大的机会。SiC器件相对于Si器件的优势之处在于可以降低能量损耗、更易实现小型化和更耐高温。SiC器件在直流充电桩及智能电网、工业用电等领域使用,可以带来高效率、大功率、高频率的优势。GaN器件也有其市场空间。GaN的优势在于其开关频率非常高。高开关频率意味着可以使用尺寸更小的无源元件。如果需要减小器件的外形尺寸,这时GaN将发挥重要作用。

以新能源汽车充电桩为例,沐杰励指出,充电桩建设已经成为新基建的一部分,车桩比及充电桩的有效分布会直接影响新能源汽车消费者的使用体验。随着新能源汽车使用率提高,消费者对方便、快速充电的需求也越来越高,因此需要扩大基础设施建设,增加充电站数量并提供更快的充电服务。先进的功率技术和新材料如SiC在新能源汽车中起着重要作用。车载充电器和逆变器正在推动半导体公司投资新的宽禁带半导体技术和新型IGBT,并研发新的功率封装解决方案,以最大限度地利用这种高端硅技术的优势。数据显示,2018-2025年SiC MOSFET在充电桩等工业领域预计将保持12%的平均增长速度。


责任编辑:赵强
相关链接

首届世界显示产业大会

作为工业和信息化部、中国国际贸易促进委员会、安徽省人民政府联合主办的第十三届中国(合肥)国际家用电器暨消费电子博览会的重要板块,首届世界显示产业大会于11月22日在合肥开幕。

2019世界VR产业大会

10月19日,由工业和信息化部和江西省人民政府联合主办的2019世界VR产业大会在南昌隆重开幕。开幕式上,中共中央政治局委员、国务院副总理刘鹤发表重要讲话。

第二届全球IC企业家大会暨第十七届中国国际半导体博览会

9月3日,由工业和信息化部、上海市人民政府指导,中国半导体行业协会、中国电子信息产业发展研究院主办的第二届全球IC企业家大会暨第十七届中国国际半导体博览会在上海开幕

2019世界VR产业大会新闻发布会

6月20日,工业和信息化部、江西省人民政府在北京联合召开新闻发布会,介绍2019世界VR产业大会有关情况及筹备工作进展。

第十一届中国中部投资贸易博览会电子信息产业发展论坛

5月19日,第十一届中国中部投资贸易博览会电子信息产业发展论坛在江西南昌召开。南昌市人民政府副市长杨文斌、江西省工信厅副厅长王亦斌出席并致辞。

2019世界超高清视频产业发展大会

5月9日,2019 世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会在广州召开。大会由工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台、广东省人民政府共同主办。工业和信息化部部长苗圩出席大会并致辞。

第七届中国电子信息博览会

本次峰会主题是“创新驱动发展 智慧赋能未来”,将邀请政府行业主管部门、国内外著名专家学者和企业家发表主题演讲,深入探讨产业创新发展新模式、新动能、新路径,推动电子信息产业高质量发展。...

首届全球IC企业家大会

12月11日,由工业和信息化部、上海市人民政府指导,中国半导体行业协会、中国电子信息产业发展研究院主办,北京赛迪会展有限公司、中国电子报社、上海市集成电路行业协会承办的“首届全球IC企业家大会暨第十六届中国国际...

2018世界VR产业大会

10月19日,2018世界VR产业大会在南昌盛大开幕。开幕式上,全国政协副主席卢展工宣读国家主席习近平贺信,工业和信息化部部长苗圩,江西省委书记刘奇,江西省委常委、南昌市委书记殷美根分别致辞。

第二届中国虚拟现实创新创业大赛启动...

8月20日,在中国创新创业大赛组委会办公室指导下,由虚拟现实产业联盟、国科创新创业投资有限公司共同举办的第二届中国虚拟现实创新创业大赛启动新闻发布会在北京举行。

2018年上半年家电网购分析报告发布会

8月2日,工业和信息化部赛迪研究院、中国电子报社在北京发布了《2018年上半年家电网购分析报告》(以下简称《家电网购报告》)。报告显示,2018年上半年,我国B2C家电网购市场(含移动终端)规模达2641亿元...

2018制造业“双创”高峰论坛

6月22日,2018制造业“双创”高峰论坛在北京举办。本次论坛由中国电子信息产业发展研究院、中国制造企业双创发展联盟和中国软件行业协会工业互联网分会主办,中国电子报社、北京云道智造科技有限公司和中国船舶工...

2018世界VR产业大会新闻发布会

5月21日,记者从在北京人民大会堂召开的2018世界VR产业大会新闻发布会上获悉,由工业和信息化部、江西省人民政府共同主办,中国电子信息产业发展研究院、江西省工业和信息化委员会、南昌市人民政府、虚拟现实产业...

走向我们的小康生活

2020年是决胜全面小康、决战脱贫攻坚之年,中华民族千百年来为之奋斗的梦想终将成真。小康承载初心,小康属于人民。...

中国企业数字化采购发展报告2019

随着大数据、云计算、物联网、区块链及人工智能等新技术飞速发展,数字经济时代加快到来,新冠肺炎疫情更是加速了企业数字化转型步伐,需求侧数字化加速向供给侧拓展,电子商务的驱动机制由渠道驱动向数据驱动转变,...

聚焦2020年全国两会

2020年全国两会即中华人民共和国第十三届全国人民代表大会第三次会议和中国人民政治协商会议第十三届全国委员会第三次会议。...

2020年第一季度中国家电市场报告

4月27日,中国电子信息产业发展研究院发布了《2020年第一季度中国家电市场报告》(以下简称《报告》)。《报告》显示,2020年第一季度,我国家电市场在抗击新冠肺炎疫情中奋力前行,零售额规模达1204...

“新基建 新动能 新增长”系列报道

中国电子报从2020年3月开始,特别策划推出“新基建新动力新增长”大型专题报道和系列推介活动,详细报道新基建在激发市场主体活力、增强发展动能、促进经济增长等方面的重要作用,权威推介在推动新基建进程中发...

《小电开箱》第二期,和小编一起喊话智能加湿器吧

《小电开箱》是中国电子报短视频团队最新推出的系列评测类栏目,以记者亲身体验,和广大观众一起感受新款消费电子产品的魅力(以及问题)...

1分钟看懂轨道交通“新基建”

经过近些年的发展,中国已迈入城市轨道交通大国的行列,北京、上海等大城市的城市轨道交通建设在世界上处于遥遥领先的地位。根据国际公共交通联合会(UITP)统计简报,...

1分钟看懂特高压“新基建”

如果说5000亿元太笼统,那么可以聚焦2月28日开工的陕北-湖北±800千伏特高压直流工程。作为国家电网公司今年新开工的首个特高压工程,其总投资金额185亿元,...

友情链接
关于我们 | 联系我们 | 广告服务
电子信息产业网LOGO