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來(lái)源:中國電子報 過(guò)去，人們常把集成電路比作電子系統的大腦，而把功率半導體器件比作四肢，因為集成電路的作用是接受和處理信息，而功率器件則根據這些信息指令產(chǎn)生控制功率，去驅動(dòng)相關(guān)電機進(jìn)行所需的工作。如今，新型功率半導體器件如MOSFET(金屬-氧化物-半導體場(chǎng)效應晶體管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)及功率集成電路應用逐漸普及，其為信息系統提供電源的功能也越來(lái)越引人注目。功率半導體器件在電子系統中的地位已不僅限于“四肢”，而是為整個(gè)系統“供血”的“心臟”。 市場(chǎng)增速回升 隨著(zhù)世界各國對節能減排的需求越來(lái)越迫切，功率半導體器件在變頻家電、工業(yè)控制、電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車(chē)、新能源、智能電網(wǎng)等諸多產(chǎn)業(yè)獲得了廣泛的應用空間。如今，中國正在成長(cháng)為全球最大的功率半導體市場(chǎng)。以電動(dòng)汽車(chē)應用為例，每輛電動(dòng)汽車(chē)約需要一片6英寸IGBT晶圓;當中國電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達到目前國內汽車(chē)銷(xiāo)量的10%時(shí)，每年最少需要100萬(wàn)片6英寸IGBT晶圓。中國電器工業(yè)協(xié)會(huì )電力電子分會(huì )秘書(shū)長(cháng)肖向鋒告訴《中國電子報》記者，從2005年到2008年，我國功率器件市場(chǎng)平均年增長(cháng)率為23%，2008年市場(chǎng)銷(xiāo)售額達1016.2億元;新型電力電子器件即高頻場(chǎng)控器件的市場(chǎng)需求增速更快，2005年到2008年平均增長(cháng)率為30%，2008年市場(chǎng)銷(xiāo)售額達 800億元。 不過(guò)，國際金融危機對我國功率半導體器件市場(chǎng)也造成一定影響。江蘇宏微科技有限公司總經(jīng)理趙善麒在接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示，2008年，我國功率器件市場(chǎng)比上年增長(cháng)7.8%，與前幾年兩位數的增長(cháng)率相比有所放緩;但是，由于國家拉動(dòng)內需政策的出臺以及對節能減排的要求，我國的功率半導體器件在未來(lái)幾年里還會(huì )保持增長(cháng)，到2011年，年增長(cháng)率將達到10%以上。 國際金融危機對全球功率半導體產(chǎn)業(yè)的影響更大�！笆艿礁餍袠I(yè)設備投資、訂貨、產(chǎn)量減少的影響，在最低谷的時(shí)候，功率半導體市場(chǎng)比高峰期減少了50%�！比怆姍C機電(上海)有限公司董事總經(jīng)理森敏告訴記者，“不過(guò)，從今年春天開(kāi)始，由于各國政府經(jīng)濟刺激政策的實(shí)施，尤其是中國政府投入4萬(wàn)億元對投資和消費的拉動(dòng)，產(chǎn)業(yè)景氣度開(kāi)始逐漸恢復�！� 家電應用凸顯高能效 與工業(yè)應用相比，家用電器雖然單臺耗電量較低，但由于其應用范圍廣、產(chǎn)品數量巨大，因此，國際主流廠(chǎng)商對功率半導體器件在家用電器領(lǐng)域的應用也非常重視，他們紛紛推出自己的創(chuàng )新產(chǎn)品，力圖在家電領(lǐng)域占有更大的份額。如何實(shí)現家用電器的節能?以空調為例，提高空調能效的關(guān)鍵在于提高空調壓縮機、電機、風(fēng)機、換熱器等核心零部件的工作效率，其中，壓縮機占據了空調耗電量的80%左右，而且，由于空調的風(fēng)機也需要使用電機進(jìn)行驅動(dòng)，電機占據了壓縮機和風(fēng)機耗電量的絕大部分。 “飛兆半導體的SPM產(chǎn)品系列高集成度電機驅動(dòng)解決方案可用于驅動(dòng)空調、洗衣機、吸塵器和許多其他商業(yè)和工業(yè)應用的高效變頻電機，使產(chǎn)品比機械電機節能達40%�！憋w兆半導體中國及東南亞地區銷(xiāo)售及市場(chǎng)推廣部副總裁陳坤和在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，“飛兆半導體還提供用于感應加熱炊具的IGBT，其1200VFieldStop(場(chǎng)截止)IGBT具有更好的傳導損耗和開(kāi)關(guān)損耗平衡，以實(shí)現效率最大化，確保電器能夠快速、準確地達到所需溫度。另外，飛兆半導體的FieldStopIGBT具有較低的傳導損耗和開(kāi)關(guān)損耗，因而電器的工作溫度得以降低，可實(shí)現更佳的系統穩定性、更高的能效和更長(cháng)的使用壽命�！� 安森美半導體亞太區計算及消費產(chǎn)品部市場(chǎng)推廣經(jīng)理蔣家亮則表示，在中國的白家電應用中，安森美半導體的電源管理方案主要針對提升能效的應用。 “由于能效要求變得更加嚴格，前一代的線(xiàn)性電源設計方案無(wú)法符合標準，因此，大多數應用開(kāi)始轉向能效更高的開(kāi)關(guān)電源方案;同時(shí)，新的設計方案也保持了具有競爭力的方案成本�！笔Y家亮說(shuō)。 變頻化是家用電器的發(fā)展方向，在減少二氧化碳的排放量和電力消耗的同時(shí)，還能實(shí)現優(yōu)化控制。在功率半導體領(lǐng)域，要提供有競爭力的產(chǎn)品，除了在芯片的設計與制造領(lǐng)域擁有領(lǐng)先的技術(shù)之外，還要在模塊封裝方面做足文章�！斑^(guò)去，家用電器的功率器件主要使用盒式模塊。從1997年我們公司首先開(kāi)發(fā)出DIPIPM(雙列直插式智能功率模塊)以來(lái)，現在已發(fā)展到第四代�！鄙艚榻B道，“日本、韓國和中國的很多工廠(chǎng)在變頻空調的室外壓縮機控制部分使用了三菱電機的DIPIPM，特別是今年以來(lái)，中國的各空調廠(chǎng)商大力推廣變頻化，DIPIPM的需求量大幅增加�！� 中國企業(yè)尋求技術(shù)突破 盡管我國已經(jīng)成為全球功率半導體產(chǎn)業(yè)的重要市場(chǎng)，但我國功率半導體器件的設計、制造能力還有待提高，我國功率半導體企業(yè)的生產(chǎn)條件和工藝技術(shù)大多仍停留在國外上世紀90年代的水平，關(guān)鍵技術(shù)仍掌握在少數國外公司手中。據統計，目前國內市場(chǎng)所需的功率半導體約有90%仍然依賴(lài)進(jìn)口，缺乏核心技術(shù)將嚴重阻礙中國新興節能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展�！跋馡GBT這樣的高端功率半導體器件基本上完全被國外廠(chǎng)商壟斷，國內產(chǎn)品市場(chǎng)認證周期非常長(cháng)，而且獲得的市場(chǎng)認可度不高�！壁w善麒不無(wú)遺憾地說(shuō)。 華虹NEC市場(chǎng)部技術(shù)市場(chǎng)科科長(cháng)陳儉在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)也表示：“歐美和日本企業(yè)憑借著(zhù)產(chǎn)品質(zhì)量好、技術(shù)領(lǐng)先，在功率半導體市場(chǎng)中占據絕對優(yōu)勢地位。近幾年，我國臺灣地區的企業(yè)依靠產(chǎn)品的高性?xún)r(jià)比也在市場(chǎng)上占據了一席之地，而中國大陸企業(yè)由于起步較晚，技術(shù)和市場(chǎng)都相對落后，市場(chǎng)占有率不高，在功率器件市場(chǎng)上的競爭力還很弱�！辈贿^(guò)，他同時(shí)也指出，功率器件市場(chǎng)是高度分散的，在該領(lǐng)域，全球最大的兩家企業(yè)的份額也只有10%左右，對于中國企業(yè)而言，只要看準市場(chǎng)，成功的可能性還是很大的。 在新技術(shù)、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方面，中國企業(yè)也在不斷取得突破。據趙善麒介紹，宏微科技承擔了科技部“十一五”重點(diǎn)支撐項目“新型電力電子器件及電力電子集成技術(shù)”中的IGBT和FRD(快速恢復二極管)芯片的研制和生產(chǎn)，目前，已研制成功電流為75A、100A，電壓為1200V、1700V的IGBT和FRD，主要參數已達到國際同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平;與此同時(shí)，宏微科技與國外企業(yè)合作，開(kāi)發(fā)了鋁帶焊接新工藝，并成功地應用于IGBT和其他模塊的生產(chǎn)中。 在芯片制造方面，中國企業(yè)也取得了長(cháng)足進(jìn)步。據陳儉介紹，面向電源管理IC市場(chǎng)，華虹NEC在2005年就開(kāi)始了BCD(雙極-CMOS- DMOS)工藝的開(kāi)發(fā)，其BCD工藝是目前國際上最先進(jìn)的BCD量產(chǎn)技術(shù)之一，也是國內目前唯一的0.35微米BCD工藝技術(shù)平臺。目前華虹NEC是國內能提供8英寸功率器件最主要的代工廠(chǎng)之一，相對其他4-6英寸的功率器件生產(chǎn)線(xiàn)，華虹NEC的8英寸代工生產(chǎn)線(xiàn)可以做到線(xiàn)寬更小，同樣的面積可得到更多的管芯，通過(guò)對工藝的精確控制使器件最小可達到0.11微米的工藝水平。同時(shí)，華虹NEC開(kāi)發(fā)的8英寸溝槽式MOSFET工藝克服了平面器件面臨的成本壓力，極大地提升了客戶(hù)產(chǎn)品的競爭力。 功率半導體器件的應用領(lǐng)域 功率半導體器件的主要應用領(lǐng)域是開(kāi)關(guān)電源、電機驅動(dòng)與調速、UPS等等。因為這些裝置都需輸出一定的功率給用電器，所以電路中必須使用功率半導體。功率半導體的另一重要應用領(lǐng)域是發(fā)電、變電與輸電，這就是原本意義上的電力電子。任何電器設備都需要電源(盡管有些設備電源是內置在機箱中)，任何用電機的設備都需要電機驅動(dòng)(小至計算機風(fēng)扇和家電，大至礦山機械，電氣機車(chē)，軋鋼機等等)。功率半導體的應用之廣泛已是在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域和國防工業(yè)中無(wú)所不在。 MOSFET在功率器件中增速最快 2008年，中國MOSFET市場(chǎng)需求量為198.2億顆，比2007年增長(cháng)了11.9%，是各類(lèi)功率器件中市場(chǎng)需求成長(cháng)速度最快的一類(lèi)產(chǎn)品。從應用結構上看，由于MOSFET在便攜式產(chǎn)品、液晶電視等消費性電子產(chǎn)品中的廣泛應用，使得消費性電子成為MOSFET最大的應用市場(chǎng);而憑借著(zhù)MOSFET在主機板中的大量應用，計算機領(lǐng)域居次;工業(yè)控制則是MOSFET的第三大應用領(lǐng)域。 |
