功率半導(dǎo)體市場(chǎng)趨勢(shì)
根據(jù)IC Insights最新的調(diào)查報(bào)告，全球分立式功率晶體管市場(chǎng)在2012年受到整體經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響出現(xiàn)大幅下滑之后，2013年在低谷基礎(chǔ)上強(qiáng)勢(shì)反彈，到2017年，全球分立式功率晶體管市場(chǎng)的營(yíng)收將每年以8.5%左右的速度成長(zhǎng)。
隨著新的燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)和日趨嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)的推出，電動(dòng)汽車(chē)(EV)/混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)迎來(lái)高速發(fā)展，汽車(chē)功能電子化趨勢(shì)日益增強(qiáng)，汽車(chē)電子市場(chǎng)未來(lái)3年CAGR預(yù)計(jì)將達(dá)19%，增長(zhǎng)潛力巨大。功率器件作為提高能源轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵部件，將在當(dāng)中發(fā)揮重要的作用。
2006~2020年全球功率器件市場(chǎng)趨勢(shì)(單位：百萬(wàn)美元)
根據(jù)賽迪顧問(wèn)的報(bào)告，功率半導(dǎo)體占到新能源汽車(chē)新增半導(dǎo)體用量的76%、新能源整車(chē)半導(dǎo)體用量的50%。未來(lái)幾年新能源汽車(chē)及充電樁市場(chǎng)將進(jìn)入爆發(fā)期，功率半導(dǎo)體作為其核心器件也將迎來(lái)黃金發(fā)展期。
家用電器以及小功率工業(yè)傳動(dòng)設(shè)備能效提升的全球性趨勢(shì)導(dǎo)致了IPM產(chǎn)品領(lǐng)域的增長(zhǎng)。根據(jù)應(yīng)用的不同，使用IPM的變頻電機(jī)消耗的能量?jī)H有簡(jiǎn)單通斷控制電機(jī)的一半左右。在冰箱這樣的家電中，使用一臺(tái)或多臺(tái)變頻電機(jī)獲得的能效提升能降低外殼絕緣要求，這可改善設(shè)計(jì)靈活性并降低材料成本。
IPM產(chǎn)品在緊湊、可靠的單一封裝內(nèi)整合了功率半導(dǎo)體（此種情況下是IGBT）和集成電路（IC）組件。IHS Technology的研究人員估計(jì)，在2015年到2020年期間，IPM產(chǎn)品全球市場(chǎng)的復(fù)合年均增長(zhǎng)率接近10%，同期消費(fèi)領(lǐng)域的年均復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)達(dá)到15.5%。在未來(lái)幾年，新能源和白家電有望成為該領(lǐng)域的增長(zhǎng)推動(dòng)器。
數(shù)據(jù)顯示，2015年國(guó)際IGBT市場(chǎng)規(guī)模約為48億美元，預(yù)計(jì)到2020年市場(chǎng)規(guī)模可以達(dá)到80億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率約10%。
目前，國(guó)內(nèi)IPM、MOSFET和IGBT功率器件廠(chǎng)商在電力牽引、智能電網(wǎng)、高鐵和地鐵、電動(dòng)車(chē)和充電樁、變頻家電和變頻空調(diào)、機(jī)器人和運(yùn)動(dòng)控制、保障性安居工程、節(jié)能設(shè)備以及城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目等市場(chǎng)帶動(dòng)下，將迎來(lái)長(zhǎng)足發(fā)展。
全球主要功率器件供應(yīng)商
MOSFET電源控制管理器件是提升電子設(shè)施及產(chǎn)品省電效能的首要關(guān)鍵，應(yīng)用領(lǐng)域包括智能手機(jī)、個(gè)人電腦、云端運(yùn)算服務(wù)器、大尺寸超薄型LED顯示屏、LED TV、及LED照明、DC-DC轉(zhuǎn)換等。隨著瑞薩、英飛凌、Fairchild、Vishay相繼退出中低端產(chǎn)品線(xiàn)，采用開(kāi)發(fā)Sic方案走向大電流、小體積高端產(chǎn)品。中小功率的MOSFET芯片已產(chǎn)業(yè)化，目前國(guó)產(chǎn)替代率最高的功率器件，國(guó)外知名原廠(chǎng)有APM、FM、APPC，國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商知名的有士蘭微、Nexperia、閘能科技、成啟半導(dǎo)體等。
智能功率模塊(IPM)，是指集成驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路到單個(gè)封裝的模塊化方案，較分立方案減少占板空間，提升系統(tǒng)可靠性，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和加速產(chǎn)品面市時(shí)間。應(yīng)用于工業(yè)、汽車(chē)和消費(fèi)等應(yīng)用，具有顯著的能效、尺寸、成本、可靠性等優(yōu)勢(shì)，價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯。IPM老牌供應(yīng)商為：ROHM、三菱電機(jī)、東芝、安森美、英飛凌（美國(guó)國(guó)際整流器）、日本新電元等功率器件大廠(chǎng)。
IGBT適合高壓大電流應(yīng)用，開(kāi)關(guān)頻率不高，一般低于20K，也有新型IGBT可以高開(kāi)關(guān)頻率，一般來(lái)用的話(huà)開(kāi)關(guān)頻率不高。選型方面，IGBT的驅(qū)動(dòng)要求比較高，需要負(fù)壓關(guān)斷，最好是軟關(guān)斷避免高的DV/DT損壞管子。IGBT器件受限于工藝，平均價(jià)格居高不下，中國(guó)的現(xiàn)狀仍是進(jìn)口芯片封裝為主，主要在日美歐大廠(chǎng)手中。三菱自1968年提出IGBT概念后，至今已經(jīng)開(kāi)發(fā)到第7代IGBT產(chǎn)品。
國(guó)際廠(chǎng)商起步早，研發(fā)投入大，形成了較高的專(zhuān)利壁壘。美國(guó)功率器件處于世界領(lǐng)先地位，擁有一批具有全球影響力的廠(chǎng)商，例如TI、Fairchild、NS、Linear、IR、Maxim、ADI、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay等廠(chǎng)商。歐洲擁有Infineon、ST和NXP三家全球半導(dǎo)體大廠(chǎng)。日本功率器件廠(chǎng)商主要有Toshiba、Renesas、NEC、Ricoh、Sanke、Seiko、Sanyo、Sharp、Fujitsu、Toshiba、Rohm、Matsushita、Fuji Electric等等。中國(guó)臺(tái)灣的功率芯片市場(chǎng)發(fā)展較快，擁有立锜、富鼎先進(jìn)、茂達(dá)、安茂、致新和沛亨等一批廠(chǎng)商。臺(tái)灣廠(chǎng)商主要偏重于DC/DC領(lǐng)域，主要產(chǎn)品包括線(xiàn)性穩(wěn)壓器、PWMIC（Pulse Width Modulation IC，脈寬調(diào)制集成電路）和功率MOSFET，從事前兩種IC產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的公司居多。
國(guó)內(nèi)方面，華虹宏力是全球首家、最大的功率分立器件200mm代工廠(chǎng)，在功率器件產(chǎn)品穩(wěn)定量產(chǎn)上擁有15年的經(jīng)驗(yàn)。公司提供獨(dú)特的、富有競(jìng)爭(zhēng)力的超級(jí)結(jié)MOSFET（Super Junction，SJNFET）和場(chǎng)截止型（Field Stop，F(xiàn)S）IGBT工藝。其中先進(jìn)的第二代SJNFET和新一代的600V~1200V FS IGBT已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
國(guó)內(nèi)首條、世界上第二條8英寸IGBT專(zhuān)業(yè)芯片線(xiàn)已于2014年下半年在中國(guó)南車(chē)株洲所下線(xiàn)投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)開(kāi)始打破英飛凌、ABB、三菱電機(jī)等國(guó)外公司在高端IGBT芯片技術(shù)上的壟斷。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。
功率器件原廠(chǎng)動(dòng)態(tài)和策略
功率半導(dǎo)體主要在以Si、GaN、SiC三種材料為襯底開(kāi)發(fā)，由于各自的性能不同，Si、SiC和GaN功率器件各有不同的應(yīng)用市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)外各大廠(chǎng)商看好SiC與GaN功率半導(dǎo)體的未來(lái)發(fā)展前景，早已有所布局。
策略上，ST認(rèn)為，在工業(yè)和家電市場(chǎng)上，IGBT是一個(gè)高成本效益的解決方案，但是，在逆變器市場(chǎng)上，碳化硅MOSFET將接替IGBT成為新的霸主，因?yàn)槟孀兤魇袌?chǎng)對(duì)能效要求很高。在電機(jī)控制市場(chǎng)上，IGBT將要面臨一場(chǎng)衛(wèi)冕戰(zhàn)。Littelfuse投入了大量的研發(fā)力量開(kāi)發(fā)SiC產(chǎn)品，如SiC肖特極二極管。強(qiáng)茂股份表示，SiC肖特基的成本高出Si數(shù)倍，將慢取代現(xiàn)有的Si組件。
原廠(chǎng)也看好功率器件在新興市場(chǎng)的表現(xiàn)，安森美通過(guò)并購(gòu)Fairchild，以補(bǔ)足其在中、高壓功率器件上的不足。瑞薩則通過(guò)收購(gòu)Intersil鞏固其在汽車(chē)電子市場(chǎng)的地位。英飛凌以8.5億美元收購(gòu)了Cree旗下Wolfspeed功率和射頻業(yè)務(wù)部，包括相關(guān)的功率和射頻功率器件碳化硅晶圓襯底業(yè)務(wù)。三菱電機(jī)的功率半導(dǎo)體模塊（包括其在美國(guó)合資企業(yè)Powerex）約占全球總銷(xiāo)量的23%，位居功率模塊市場(chǎng)首位。
剛從NXP標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品部門(mén)獨(dú)立出來(lái)成立的Nexperia，最大優(yōu)勢(shì)是現(xiàn)有工廠(chǎng)能夠進(jìn)行前后端生產(chǎn)，IDM模式可縮短產(chǎn)品周期快速上市，日前宣布推出尺寸減小80%的汽車(chē)用功率MOSFET封裝。
另外，國(guó)際電子商情獲得消息，此前有從F原廠(chǎng)中國(guó)區(qū)功率部門(mén)出來(lái)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，自己在做一個(gè)新品牌，主要生產(chǎn)制造替代MOSFET電源管理器件，已大量出貨。
