新基建来了,功率半导体器件火了

6月29日,台基股份示意将募资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,功率器件的总体显示一直以平稳著称,然而近段时期产业热度却在迅速提高,相关投资扩建的新闻不停涌现。这种情形无疑与市场需求的增进密切相关。

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生长添了一把火。在此情形下,功率半导体器件将呈何种生长趋势?

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,它是行使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,到达对电能(功率) 的传输、处置、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生长。在此靠山下,功率半导体器件所施展的作用也就越来越伟大,特别是今年年初以来,我国鼎力推动新基建,这为功率半导体器件产业的生长又添了一把火。

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。凭据中国工程院院士丁荣军先容,新基建主要包罗信息、融合、创新三个方面的基础设施建设。以5G物联网为代表的通讯网络基础设施,以云盘算、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、功率放大和能源行使效率)都有更高要求。这一定要依托于功率半导体器件作为底层手艺。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,好比高速列车、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要害焦点部件,能够大幅度提升电能转换和传输历程效率,降低能源的消耗。在重大科技基础设施、科教基础设施、产业手艺创新基础设施等,功率半导体器件手艺支持着众多产业生长的基础与共性焦点手艺。可以说,功率半导体器件是新基建部署和实行的底层保障和基础支持。

比亚迪功率器件总经理杨钦耀也指出,功率半导体器件普遍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工业互联网方面起到焦点支持作用,在5G基建和大数据中心建设的电源模块中是异常要害的元器件。

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施展着要害作用,功率半导体器件在这些领域有着普遍的应用。随着新基建的快速实行,功率半导体器件厂商将迎来伟大的发展时机。

凭据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到达159亿美元,年复合增进率4.83%,跨越全球功率半导体器件的增进速度。中金公司研究部以为,在“新基建”以及入口替换推动下,预计2025年中国仅通讯基站用电源类功率半导体器件市场将到达126亿元。

明星产物IGBT与MOSFET占比快速提升

功率半导体器件经由60多年的生长,产物种类繁多,主要包罗功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。其中,MOSFET和IGBT由于产物性能优越,近年来市场规模增进迅速,占比不停提升。IC Insights 讲述中指出,在各种功率半导体器件中,未来最看好的产物是 MOSFET 与 IGBT 模组。

简朴来说,MOSFET是一种可以普遍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、消耗低、驱动电路简朴、热阻特征佳等优点,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 市场规模靠近 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,异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市场空间到达60亿美元左右。

新基建的实行无疑将进一步强化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,将动员功率半导体器件产业迎来生长时机。以新能源汽车为例,新能源汽车事情时电流范围在-100A到+150A之间,云云伟大的电流需要被电控单元精准控制,以实现汽车的制动,而当中最焦点的零部件就是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进,有望动员IGBT使用量的显著提升,从而有力推动IGBT市场的生长。

通讯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是新基建的焦点,AI5G基础上将获得快速生长,两者相辅相成,是未来最具潜力的增进领域。半导体产业尤其是功率半导体器件产业,既是手艺驱动的产业,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、云盘算的快速生长,将对功率半导体器件发生历久大量需求。以5G的焦点手艺MassiveMIMO为例,它的普遍布署将大大提升对于MOSFET组成的射频器件需求。

第三代半导体具备生长潜力

从手艺生长来看,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)品级三代半导体质料举行探索。第三代半导体质料具备宽禁带、低功率消耗等特征,迅速在高压高频率等新场景下生长壮大,成为功率半导体器件领域未来的主要生长趋势之一。

不外,第三代半导体也存在着制造成本较高以及历久可靠性疑虑等问题,因此还需要加倍普遍的推广应用,以降低成本、提高性能。而新基建的实行无疑对第三代半导体质料在功率器件当中扩大渗透率有着极大的辅助。对此,意法半导体亚太区功率分立和模拟产物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,是一个伟大的机遇。SiC器件相对于Si器件的优势之处在于可以降低能量消耗、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异常高。高开关频率意味着可以使用尺寸更小的无源元件。若是需要减小器件的外形尺寸,这时GaN将施展主要作用。

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,车桩等到充电桩的有用漫衍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,消费者对利便、快速充电的需求也越来越高,因此需要扩大基础设施建设,增添充电站数目并提供更快的充电服务。先进的功率手艺和新质料如SiC在新能源汽车中起着主要作用。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手艺和新型IGBT,并研发新的功率封装解决方案,以最大限度地行使这种高端硅手艺的优势。数据显示,2018-2025年SiC MOSFET在充电桩等工业领域预计将保持12%的平均增进速度。

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