功率半导体——半导体产业发展新动能

功率半导体又称电力电子器件，包括二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、双极结型晶体管（BJT）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、晶闸管（Thyristor）等。

IGBT是功率半导体中的关键产品门类。作为新一代的功率半导体，IGBT性能十分优异，适用于各类需要进行交直流转换、电流电压转换的应用场景。在电网输变电、新能源汽车、轨道交通、新能源、变频家电等领域发挥巨大的作用。SiC和GaN等化合物半导体是新兴的发展热点，在高压、高频、高温、高功率应用市场优势显著，是未来技术的发展方向和应用市场的需求方向。

根据WSTS和赛迪的数据，2017年，全球IGBT芯片和模组的市场规模为40.6亿美元，约占全球功率器件市场总规模的19%。其中，IGBT芯片和模组的市场规模分别为10.3亿美元和30.3亿美元。2018年，受功率器件涨价影响，预计市场规模将增长至49.1亿美元。

从应用市场划分来看，汽车和工业是IGBT最主要的两个市场，占比分别达到27%和28%。

新能源汽车动力产生和传输过程与汽油发动机有较大差异，需要频繁的进行电压变换和直流-交流转换。例如将电池产生的直流转换为驱动电机的交流、将上百伏的电压降至车载电子设备需要的12V。加之纯电动汽车追求高续航里程，要求电能管理更加精细化。高效的能量转换可降低能量损耗，减小锂离子电池容量，从而降低整车重量，提高电动车单次充电后的续航里程。实现以上功能需要大量的逆变器、变压器和变流器，对IGBT等功率器件的需求远高于传统汽车。

根据市场研究机构Strategy Analytics的数据，纯电动汽车的半导体成本达到704美元，相对于传统汽车的350美元增加了1倍，功率器件成本为387美元，占比达到55%。相比传统汽车新增的半导体成本中，功率器件成本约为269美元，占总增加成本的76%。特斯拉（双电机全驱动版）共计使用了132个IGBT，总价值可达到650美元。

2017年，全球共销售了超过120万辆新能源汽车，占全球汽车销量的1.2%。2017年，新能源汽车用IGBT（包括芯片、模组）市场规模占IGBT市场的17%，达到7亿美元。

图1  2014年至2018年全球IGBT市场规模及预测（单位：亿美元）

数据来源：WSTS、赛迪智库

图2  2017年全球功率器件的产品分类（按销售额）

数据来源：WSTS，赛迪智库

图3  2017年全球功率半导体的市场分布

数据来源：Gartner，赛迪智库

        全球IGBT市场主要竞争者包括德国英飞凌（Infineon）、日本三菱、富士电机、美国安森美（On Semi）、瑞士ABB等，前五大企业的市场份额超过70%。

        全球SiC器件的主要竞争者包括Infineon、科锐（Cree）、罗姆（ROHM）和意法半导体（ST）等，前四大企业的市场份额超过80%。

图4  2017年全球IGBT市场份额占比

数据来源：赛迪智库

图5  2017年全球SiC器件市场份额占比

数据来源：赛迪智库

        在IGBT和SiC两个关键技术领域，我国与全球巨头的差距还非常显著。

       国内IGBT企业主要有华虹宏力、中芯国际、士兰微、华润微电子、上海先进、株洲中车时代电气等。中车时代电气的IGBT技术能力出众。凭借早期的技术收购（收购加拿大Dynex公司）、电力机车市场的应用牵引、多年在功率半导体领域的积累，公司已掌握第5代IGBT技术，并计划在2019年量产第6代IGBT技术，电压等级覆盖650-6500V。中车时代电气现有一条8英寸IGBT生产线，年产能达到24万片。

        国内SiC器件制造企业主要有株洲中车、泰科天润、中电科13所、55所等。株洲中车的6英寸SiC生产线已实现技术通线，等待放量生产。中电科55所已建成6英寸SiC器件生产线。泰科天润已建成国内第一条4英寸SiC器件生产线，SBD产品覆盖600V-3300V的电压范围，并正在进行MOSFET器件的研发。

        国内功率半导体发展正面临难得的窗口期，机遇与挑战并存。为更好的促进行业交流，为国内优秀的功率半导体企业提供与地方政府、投资公司、技术专家进行资源对接的平台，中国电子信息产业发展研究院将在2018中国集成电路产业促进大会期间组织举办功率半导体主题论坛，邀请优秀的功率半导体“中国芯”企业、国家级投资机构、上下游企业和技术专家一起，从政策、投资、技术、产业等多个层面共同探讨我国功率半导体的发展路径。

        一、会议组织机构

        主办单位：中国电子信息产业发展研究院

        二、会议时间与地点

       （一）会议时间：2018年11月8日上午9:00-12:00

       （二）会议地点：重庆市南坪国际会展中心三楼301

        三、参会要求

        （一）本会议不收取参会费用。

        （二）会议签到：签到时间为会议当天上午7:30-8:55，参会人员签到后方能入场。

        （三）同期会议：中国电子信息产业发展研究院于11月9日将在南坪国际会展中心组织召开2018中国集成电路产业促进大会（中国芯大会）。该会议已连续举办12届，是国内集成电路领域最具影响力和权威性的行业会议之一，是国内集成电路产品创新和应用创新的大检阅和风向标。本届会议以“芯时代、芯作为”为主题，围绕树立“中国芯”企业新形象展开交流。本次大会同期还将举行“5G通信芯片主题论坛”。有兴趣参加的企业可关注微信公众号“国家集成电路公共服务平台”了解相关情况。

        四、会议议程

        五、联系方式

        中国芯大会秘书处

        主题论坛负责人：朱邵歆

        联系电话：010-68207496/18611507681

        邮箱：zhushaoxin@ccidthinktank.com

        请点击二维码免费报名