企业邮箱 设为首页 加入收藏

环球体育娱乐APP

110KV保护测控装置

首页 > 产品中心 > 110KV保护测控装置 APF有源滤波器

功率半导体职业特色趋势及机会应战

发布时间:2022-03-18 15:48:34 来源:环球体育娱乐APP

  从工业竞赛格式来看,全球功率半导体中高端产品出产厂商首要会集在美国、欧洲、日本和韩国。较于世界同行,我国功率半导体职业起步较晚,首要经过国外引入及国内企业自主立异,逐步提高职业的国产化程度,满意日益增加的下流需求。世界厂商在技能和工艺方面具有先发优势,产品类别更为完全,构成规划经济,全体竞赛力较国内企业更具优势。现在,只要少量本乡公司经过长时间的技能堆集和继续的自主立异,在功率半导体的细分产品范畴具有芯片研制、规划、制作全方位的差异化竞赛优势,经过产品改进和客户堆集,在某些特定下流运用范畴具有国产代替优势,在国内竞赛主体很多的环境中处于相对领先地位。

  业界通常将国内功率半导体商场的首要企业分为三个队伍,相关队伍及企业的构成和特征如下表:

  作为电子系统中的根本单元,功率半导体是电力电子设备正常运转不行或缺的部件,运用场景广泛,且需求日益丰厚。从职业技能和功用开展来看,功率半导体器材结构朝复杂化演进,功率半导体的衬底材料朝大尺度和新材料方向开展;因为不同结构和不同衬底材料的功率半导体电学功用和本钱各有差异,在不同运用场景各具优势,功率半导体商场呈现多器材结构和多衬底材料共存的特色。

  功率半导体是构成电力电子转化设备的中心组件,简直进入国民经济各个工业部门和社会生活的各个方面,电子设备运用场景日益丰厚,功率半导体的商场需求也日积月累。跟着新运用场景的呈现和开展,功率半导体的运用规划已从传统的消费电子、工业操控、电力传输、核算机、轨道交通、新能源等范畴,扩展至物联网、电动轿车、云核算和大数据等新式运用范畴,相关范畴的运用场景如下:

  消费电子和工业操控仍是功率半导体的首要运用范畴,2020 年消费电子和工业操控用功率半导体商场份额分别为23.8%和20.3%。

  功率半导体自20世纪50年代开端开展起来,至今构成以二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等为代表的多代代产品系统。新技能、新产品的诞生拓宽了原有产品和技能的运用规划,习惯更多终端产品的需求,可是,每类产品在功率、频率、开关速度等参数上均具有不行代替的优势,功率半导体商场呈现多代代并存的特色。

  二极管结构简略,有单向导电性,只允许电流由单一方向流过,因为无法对导通电流进行操控,归于不行控型器材。二极管广泛运用于各种电子产品中,首要用于整流、开关、稳压、限幅、续流、检波等。

  与二极管比较,晶闸管用细小的触发电流即可操控主电路的注册,在实践运用中首要作为可控整流器材和可控电子开关运用,首要用于电机调速和温度操控等场景。此外,与其他功率半导体比较,晶闸管具有更高电压,更大电流的处理才能,在大功率运用范畴具有共同的优势,首要运用场景有工业操控的电源模块、电力传输的无功补偿设备、家用电器的操控板等范畴。

  MOSFET为电压操控型器材,具有开关和功率调理功用。与二极管和晶闸管依托电流驱动比较,电压驱动器材电路结构简略;与其它功率半导体比较,MOSFET的开关速度快、开关损耗小,能耗低、热稳定性好、便于集成;MOSFET在节能以及便携范畴具有广泛运用。例如,在消费电子、工业操控、不间断电源、光伏逆变器、充电桩的电源模块、新能源车的驱动操控系统等范畴。

  IGBT为电压驱动型器材,耐压高,作业频率介于晶闸管和MOSFET之间,能耗低、散热小,器材稳定性高。在低压下MOSFET相对IGBT在电功用和价格上具有优势;超越600V以上,IGBT的相对优势凸显,电压越高,IGBT优势越显着。IGBT在轨道交通、轿车电子、风力和光伏发电等高电压范畴运用广泛。

  现在,全球半导体衬底材料现已开展到第三代,包含以硅(Si)、锗(Ge)等为代表的第一代元素半导体材料,以砷化镓(GaAs)等为代表的第二代化合物半导体材料,以及以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等为代表的第三代宽禁带半导体材料。新材料进一步改进功率半导体的功用,但全体来看,硅基材料的功率半导体产品仍是商场干流。

  近年来,跟着第三代宽禁带材料半导体迅速开展,SiC与GaN功率半导体器材的运用规划开端继续增加。相对于硅衬底,宽禁带材料半导体具有更大的禁带宽度,在单位尺度上能取得更高的器材耐压,以宽禁带材料为衬底制作的功率半导体器材尺度更小,在特定运用场景具有优势。但因为出产规划还相对较小,出产技能有待老练,产品价格相对较高,其运用场景受到了必定的约束。

  硅材料因其具有单独向导电特性、热敏特性、光电特性、掺杂特性等优秀功用,可以成长为大尺度高纯度晶体,且储量丰厚、价格低廉,故而成为全球运用最广泛、最重要的半导体衬底材料。在物理功用方面,硅氧化膜功用优异,与其它衬底材料比较,与硅晶格适配性好,器材稳定性好。现在全球半导体商场中,90%以上的芯片都是依据硅材料制作而成。

  半导体的出产功率和本钱与硅片尺度直接相关。一般来说,硅片尺度越大,用于产出半导体芯片的功率越高,单位耗用原材料越少。但跟着尺度增大,硅片的处理工艺难度越高。依照量产尺度来看,半导体硅片首要有2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸等标准。

  在半导体材料挑选上,晶圆制作厂商会归纳考虑出产功率、工艺难度及出产本钱等多项要素,运用不同尺度的硅片来匹配不同运用场景,以到达效益最大化。8英寸及12英寸硅片首要用于集成电路(IC),详细包含存储芯片、图画处理芯片、通用处理器芯片、高功用FPGA与ASIC芯片等;8英寸及以下半导体硅片的需求首要来源于功率半导体、电源管理器、非易失性存储器、MEMS、显现驱动芯片与指纹识别芯片等。

  功率半导体职业为国家方针支撑的职业。《工业结构调整辅导目录(2019 年版)》鼓舞电力电子器材及高功用覆铜板;《根底电子元器材工业开展举动计划(2021-2023 年)》施行要点产品高端提高举动,要点开展高牢靠半导体分立器材及模块。2020 年 3 月,我国提出加速 5G 网络、数据中心等新式根底设施建造(简称“新基建”)进展。“新基建”中的每个职业均离不开电能,功率半导体作为电能处理的中心器材将跟着“新基建”的推动迎来不断增加的商场空间。国家工业方针一起从供应和需求端为功率半导体职业的快速开展营建了杰出的方针环境。

  依据商场开展规律,制作业附近下流需求的空间散布,可以下降出产本钱、促进产品开发协作、缩短供货周期、及时呼应客户需求,下流需求的兴起为孕育上游本乡化的功率半导体企业发明了优沃土壤。比较国外厂商,国内厂商与下流客户的间隔更近,客户的沟通交流愈加顺利,并且在客户需求服务呼应、下降本钱等方面具有竞赛优势,功率半导体国产代替率逐步上升是大势所趋。此外,功率半导体产品销售从导入到验证需求必定的周期,因而,在客户拓宽正式构成销售后具有较强的客户粘性。在半导体工业搬运和国产化方针的驱动下,我国功率半导体企业迎来了开展壮大的工业环境。

  功率半导体的运用非常广泛,简直覆盖了一切的电子制作业,且跟着新运用场景的呈现而开展。跟着“智能制作”和“新基建”等国家方针的深化推动,上述每个职业均离不开电能,功率半导体作为电能处理的中心器材将跟着“智能制作”和“新基建”的推动迎来不断增加的商场空间。此外,“碳达峰、碳中和”双碳战略的执行,功率半导体作为新能源设备的重要零部件之一,将迎来不断增加的商场空间。需求端的开展为功率半导体职业供应了杰出的商场环境。

  现在,在功率半导体商场,国外厂商占有了主导地位。因为国外半导体公司对其把握的先进技能实施严厉的技能封闭,本乡企业很难直接从大型半导体公司学习先进技能,有必要依托自主研制完成技能打破,在必定程度上延缓了我国高端功率半导体的开展速度。

  功率半导体因为其运用场景丰厚,下流需求广泛。现在,获益于下流商场需求增加,功率半导体职业全体景气量较高,但不扫除未来商场局势发生变化,进入周期性调整阶段,呈现下流商场需求下降、产品供应过剩等景象,导致产品价格跌落,制作企业产能过剩、产能利用率缺乏,然后对公司的出产经营构成应战。

  更多职业材料请参阅普华有策咨询《2022-2028年国内外功率半导体职业深度查询及出资远景猜测陈述》,一起普华有策咨询还供应工业研究陈述、工业链咨询、项目可行性陈述、十四五规划、BP商业计划书、工业图谱、工业规划、蓝白皮书、IPO募投可研、IPO作业草稿咨询等服务。

  第五章2017-2021年功率半导体首要细分商场开展剖析——MOSFET