編者按：如果說中央處理器（CPU）是一臺計算機的心臟，功率半導體就是一部電機的心臟，是整個系統(tǒng)實現(xiàn)對電能高效產(chǎn)生、傳輸、轉換、存儲和控制的關鍵。在“十三五”期間，隨著我國產(chǎn)業(yè)轉型升級戰(zhàn)略的推進，加快功率半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術水平提高已經(jīng)是當務之急。為此，本報推出“做強另一顆芯”——中國功率半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展系列報道。
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年我國功率器件市場規(guī)模持續(xù)擴大，達到1496.1億元，同比增長7.2%，增速較2015年有所回升。然而，觀察下游應用市場的拉動效力，2017年以手機和移動通信基站為代表的通信類整機產(chǎn)品產(chǎn)量將有所回調(diào)，相關功率器件產(chǎn)品市場規(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、消費電子穿戴設備等產(chǎn)品尚未形成爆發(fā)式增長，計算機產(chǎn)品快速下滑……在此情況下，汽車電子市場對于功率半導體拉力的重要性就不斷凸顯出來，成為2017年中國功率器件市場增長的關鍵因素。
中國功率半導體行業(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準產(chǎn)品部門，該部門主要產(chǎn)品之一是功率半導體MOSFET產(chǎn)品線。未來，中國功率半導體企業(yè)應當抓住國家大力推進新能源汽車的良好契機，加快推動行業(yè)的進一步發(fā)展。
新能源車驅動功率半導體成長
功率半導體的應用領域已逐漸從傳統(tǒng)的工業(yè)控制和4C領域，向新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等諸多市場邁進。
作為僅次于大規(guī)模集成電路的另一大分支，功率半導體運行于弱電控制與強電之間，在降低電路損耗、提高電源使用效率中發(fā)揮著重要作用。隨著世界各國對節(jié)能減排的需求越來越迫切，功率半導體的應用領域已逐漸從傳統(tǒng)的工業(yè)控制和4C領域，向新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等諸多市場邁進。市場分析機構IMSResearch的報告指出，未來功率半導體的增長點將來自新興領域，包括電動汽車及新一代通信、云計算等。
對于中國市場來說，雖然新能源車市場此前受到補貼下降、推薦目錄重審等影響，增速有所放緩，但是業(yè)界普遍認為，隨著第二批推薦目錄的出臺，將逐步改善市場局面。3月1日，工信部正式發(fā)布《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄（2017年第2批）》，共有40家企業(yè)201款新能源車型上榜。其中，純電動車型有157款、插電式混合動力車型有44款。新能源汽車投資合作熱潮再度涌動。
根據(jù)賽迪顧問的報告，功率半導體占到新能源汽車新增半導體用量的76%、新能源整車半導體用量的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將進入爆發(fā)期，IGBT等功率半導體作為其核心器件也將迎來黃金發(fā)展期。預計未來5年國內(nèi)新能源汽車和充電樁市場將帶動200億元IGBT模塊的需求。
國際半導體廠提前布局
由于消費類電子市場增長趨于平緩，汽車電子成為IC行業(yè)企業(yè)關注的下一個熱點，各大國際半導體廠商都在積極布局。
由于智能手機等消費類電子市場增長趨于平緩，汽車電子開始成為IC行業(yè)企業(yè)關注的下一個熱點，目前各大國際半導體廠商都在積極布局。比如，高通公司通過并購恩智浦半導體的方式進軍汽車電子市場；安森美并購了Fairchild，以補足其在中、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的地位。
無論汽車電子是否會真正“接棒”消費類電子市場，在智能化、電子化的大趨勢下，這將會給整個半導體市場帶來新的活力和增長點。英飛凌科技（中國）有限公司大中華區(qū)總裁蘇華指出：“要達成二氧化碳減排目標，汽車行業(yè)必須專注于更高效率的內(nèi)燃機，動力總成電氣化。”功率器件的智能化，可以讓電子控制系統(tǒng)達到更高安全等級。例如在IGBT內(nèi)部增加電流和溫度傳感器，當系統(tǒng)可能出故障時，能做初步的判斷，可以首先嘗試降低車輛輸出扭矩和速度，而不是直接關閉。在電池電壓偏高時，降低功率器件開關速度，保護開關電路安全；在電池電壓正常時，做最高效開關動作。
東芝電子（中國）有限公司技術部副高級經(jīng)理劉文鑫認為，汽車用功率半導體將有四個主要的發(fā)展趨勢，那就是高可靠性、高集成度、大功率化和可生產(chǎn)性。
應以新能源車市場作為突破口
隨著我國大力發(fā)展新能源汽車行業(yè)，下一步我國功率半導體企業(yè)應當重點在新能源汽車用功率半導體領域取得突破。
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準產(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，以中車株洲電力機車研究所有限公司IGBT為代表的自主高端功率器件產(chǎn)品已成功進入電力傳輸、工業(yè)自動化和鐵路運輸特別是高速鐵路等重點應用領域。中國在功率半導體領域也開始取得逐步進展。
根據(jù)《電力電子器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍皮書》，在中大功率（電壓1200V～6500V）和中小功率（900V以下）領域，我國高頻場控電力電子器件技術和產(chǎn)業(yè)取得了長足的進步，建立了從電子材料、芯片設計、研制、封裝、測試和應用的全產(chǎn)業(yè)鏈。中小功率的MOSFET芯片已產(chǎn)業(yè)化，批量生產(chǎn)的單管已在消費類電子領域得到廣泛應用；IGBT模塊的封裝技術也上了一個大臺階，采用國產(chǎn)芯片的4500V、6500V/600A～1200A的IGBT模塊進入小批量的量產(chǎn)階段。
隨著我國將大力發(fā)展新能源汽車行業(yè)，下一步我國功率半導體企業(yè)應當重點在新能源汽車用功率半導體領域取得突破。上海華虹宏力半導體制造有限公司科長黃景豐表示：“希望IGBT也能乘上新能源汽車發(fā)展的東風，與廣大同行共同努力發(fā)展。”IGBT未來主要的成長驅動力來自于HEV/EV。我國的新能源汽車發(fā)展也經(jīng)歷了幾個階段，從燃油車發(fā)展到油電混合車，氣電混合車，再到純電動車。不同能源的驅動方式也催生了功率半導體的廣泛應用，作為電動車動力的核心，馬達逆變器將驅動IGBT模塊飛速發(fā)展。根據(jù)我國新能源汽車2020年規(guī)劃，到2020年各型新能源汽車年產(chǎn)出要達到200萬輛。
根據(jù)我國功率半導體的技術發(fā)展路線圖的規(guī)劃，未來我國應提升軌道交通、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、進一步提升快恢復二極管FRD芯片和高壓功率MOSFET芯片的技術水平。
（新聞來源：中國電子報）
