編者按：如果說中央處理器（CPU）是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的心臟，功率半導(dǎo)體就是一部電機(jī)的心臟，是整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能高效產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和控制的關(guān)鍵。在“十三五”期間，隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)戰(zhàn)略的推進(jìn)，加快功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)水平提高已經(jīng)是當(dāng)務(wù)之急。為此，本報(bào)推出“做強(qiáng)另一顆芯”——中國(guó)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展系列報(bào)道。
賽迪顧問發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，受電子信息制造業(yè)生產(chǎn)增速總體加快的影響，2043年我國(guó)功率器件市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，達(dá)到1496.1億元，同比增長(zhǎng)7.2%，增速較2015年有所回升。然而，觀察下游應(yīng)用市場(chǎng)的拉動(dòng)效力，2017年以手機(jī)和移動(dòng)通信基站為代表的通信類整機(jī)產(chǎn)品產(chǎn)量將有所回調(diào)，相關(guān)功率器件產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模增速將有所放緩，而工業(yè)控制類產(chǎn)品仍將保持穩(wěn)定、消費(fèi)電子穿戴設(shè)備等產(chǎn)品尚未形成爆發(fā)式增長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)產(chǎn)品快速下滑……在此情況下，汽車電子市場(chǎng)對(duì)于功率半導(dǎo)體拉力的重要性就不斷凸顯出來，成為2017年中國(guó)功率器件市場(chǎng)增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。
中國(guó)功率半導(dǎo)體行業(yè)2017年初即取得良好開局：在收購恩智浦公司RF Power部門后，建廣資產(chǎn)又以27.5億美元收購了恩智浦公司標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品部門，該部門主要產(chǎn)品之一是功率半導(dǎo)體MOSFET產(chǎn)品線。未來，中國(guó)功率半導(dǎo)體企業(yè)應(yīng)當(dāng)抓住國(guó)家大力推進(jìn)新能源汽車的良好契機(jī)，加快推動(dòng)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
新能源車驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體成長(zhǎng)
功率半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域已逐漸從傳統(tǒng)的工業(yè)控制和4C領(lǐng)域，向新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等諸多市場(chǎng)邁進(jìn)。
作為僅次于大規(guī)模集成電路的另一大分支，功率半導(dǎo)體運(yùn)行于弱電控制與強(qiáng)電之間，在降低電路損耗、提高電源使用效率中發(fā)揮著重要作用。隨著世界各國(guó)對(duì)節(jié)能減排的需求越來越迫切，功率半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域已逐漸從傳統(tǒng)的工業(yè)控制和4C領(lǐng)域，向新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等諸多市場(chǎng)邁進(jìn)。市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)IMSResearch的報(bào)告指出，未來功率半導(dǎo)體的增長(zhǎng)點(diǎn)將來自新興領(lǐng)域，包括電動(dòng)汽車及新一代通信、云計(jì)算等。
對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)來說，雖然新能源車市場(chǎng)此前受到補(bǔ)貼下降、推薦目錄重審等影響，增速有所放緩，但是業(yè)界普遍認(rèn)為，隨著第二批推薦目錄的出臺(tái)，將逐步改善市場(chǎng)局面。3月1日，工信部正式發(fā)布《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄（2017年第2批）》，共有40家企業(yè)201款新能源車型上榜。其中，純電動(dòng)車型有157款、插電式混合動(dòng)力車型有44款。新能源汽車投資合作熱潮再度涌動(dòng)。
根據(jù)賽迪顧問的報(bào)告，功率半導(dǎo)體占到新能源汽車新增半導(dǎo)體用量的76%、新能源整車半導(dǎo)體用量的50%。IGBT模塊是新能源汽車電控系統(tǒng)和直流充電樁的核心器件，成本占到新能源整車成本的10%，占到充電樁成本的20%。由于未來幾年新能源汽車及充電樁市場(chǎng)將進(jìn)入爆發(fā)期，IGBT等功率半導(dǎo)體作為其核心器件也將迎來黃金發(fā)展期。預(yù)計(jì)未來5年國(guó)內(nèi)新能源汽車和充電樁市場(chǎng)將帶動(dòng)200億元IGBT模塊的需求。
國(guó)際半導(dǎo)體廠提前布局
由于消費(fèi)類電子市場(chǎng)增長(zhǎng)趨于平緩，汽車電子成為IC行業(yè)企業(yè)關(guān)注的下一個(gè)熱點(diǎn)，各大國(guó)際半導(dǎo)體廠商都在積極布局。
由于智能手機(jī)等消費(fèi)類電子市場(chǎng)增長(zhǎng)趨于平緩，汽車電子開始成為IC行業(yè)企業(yè)關(guān)注的下一個(gè)熱點(diǎn)，目前各大國(guó)際半導(dǎo)體廠商都在積極布局。比如，高通公司通過并購恩智浦半導(dǎo)體的方式進(jìn)軍汽車電子市場(chǎng)；安森美并購了Fairchild，以補(bǔ)足其在中、高壓功率器件上的不足；瑞薩則通過收購Intersil鞏固其在汽車電子市場(chǎng)的地位。
無論汽車電子是否會(huì)真正“接棒”消費(fèi)類電子市場(chǎng)，在智能化、電子化的大趨勢(shì)下，這將會(huì)給整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)帶來新的活力和增長(zhǎng)點(diǎn)。英飛凌科技（中國(guó)）有限公司大中華區(qū)總裁蘇華指出：“要達(dá)成二氧化碳減排目標(biāo)，汽車行業(yè)必須專注于更高效率的內(nèi)燃機(jī)，動(dòng)力總成電氣化。”功率器件的智能化，可以讓電子控制系統(tǒng)達(dá)到更高安全等級(jí)。例如在IGBT內(nèi)部增加電流和溫度傳感器，當(dāng)系統(tǒng)可能出故障時(shí)，能做初步的判斷，可以首先嘗試降低車輛輸出扭矩和速度，而不是直接關(guān)閉。在電池電壓偏高時(shí)，降低功率器件開關(guān)速度，保護(hù)開關(guān)電路安全；在電池電壓正常時(shí)，做最高效開關(guān)動(dòng)作。
東芝電子（中國(guó)）有限公司技術(shù)部副高級(jí)經(jīng)理劉文鑫認(rèn)為，汽車用功率半導(dǎo)體將有四個(gè)主要的發(fā)展趨勢(shì)，那就是高可靠性、高集成度、大功率化和可生產(chǎn)性。
應(yīng)以新能源車市場(chǎng)作為突破口
隨著我國(guó)大力發(fā)展新能源汽車行業(yè)，下一步我國(guó)功率半導(dǎo)體企業(yè)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)在新能源汽車用功率半導(dǎo)體領(lǐng)域取得突破。
繼2015年收購恩智普公司RF Power部門后，2017年初建廣資產(chǎn)又以27.5億美元收購了恩智普公司標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品部門，該部門主要產(chǎn)品之一是功率器件MOSFET產(chǎn)品線。與此同時(shí)，以中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司IGBT為代表的自主高端功率器件產(chǎn)品已成功進(jìn)入電力傳輸、工業(yè)自動(dòng)化和鐵路運(yùn)輸特別是高速鐵路等重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。中國(guó)在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域也開始取得逐步進(jìn)展。
根據(jù)《電力電子器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書》，在中大功率（電壓1200V～6500V）和中小功率（900V以下）領(lǐng)域，我國(guó)高頻場(chǎng)控電力電子器件技術(shù)和產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，建立了從電子材料、芯片設(shè)計(jì)、研制、封裝、測(cè)試和應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈。中小功率的MOSFET芯片已產(chǎn)業(yè)化，批量生產(chǎn)的單管已在消費(fèi)類電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；IGBT模塊的封裝技術(shù)也上了一個(gè)大臺(tái)階，采用國(guó)產(chǎn)芯片的4500V、6500V/600A～1200A的IGBT模塊進(jìn)入小批量的量產(chǎn)階段。
隨著我國(guó)將大力發(fā)展新能源汽車行業(yè)，下一步我國(guó)功率半導(dǎo)體企業(yè)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)在新能源汽車用功率半導(dǎo)體領(lǐng)域取得突破。上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司科長(zhǎng)黃景豐表示：“希望IGBT也能乘上新能源汽車發(fā)展的東風(fēng)，與廣大同行共同努力發(fā)展。”IGBT未來主要的成長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力來自于HEV/EV。我國(guó)的新能源汽車發(fā)展也經(jīng)歷了幾個(gè)階段，從燃油車發(fā)展到油電混合車，氣電混合車，再到純電動(dòng)車。不同能源的驅(qū)動(dòng)方式也催生了功率半導(dǎo)體的廣泛應(yīng)用，作為電動(dòng)車動(dòng)力的核心，馬達(dá)逆變器將驅(qū)動(dòng)IGBT模塊飛速發(fā)展。根據(jù)我國(guó)新能源汽車2020年規(guī)劃，到2020年各型新能源汽車年產(chǎn)出要達(dá)到200萬輛。
根據(jù)我國(guó)功率半導(dǎo)體的技術(shù)發(fā)展路線圖的規(guī)劃，未來我國(guó)應(yīng)提升軌道交通、電力系統(tǒng)和新能源汽車用的高壓大容量IGBT模塊的產(chǎn)業(yè)化水平，開發(fā)超大容量平板全壓接IGBT模塊產(chǎn)品、進(jìn)一步提升快恢復(fù)二極管FRD芯片和高壓功率MOSFET芯片的技術(shù)水平。
（新聞來源：中國(guó)電子報(bào)）
