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功率半导体--逆势而上、未来可期

2020年开始的芯片短缺潮在近两年愈演愈烈,直到2022年下半年供应紧张才得到明显缓解。在2022年上半年,全球经济因疫情、地缘政治、通胀等因数影响导致增速放缓,冲击消费类电子产品需求,致使消费类芯片、存储芯片等价格不断下跌、订单锐减。而功率半导体行业却没有受到波及,频频传来扩厂、扩建、加大投资的消息。


在“双碳”的背景驱动下,新能源汽车、风、光、储市场需求爆发,带动了功率半导体行业的发展,部分企业净利润实现了翻倍的增长。根据半导体市场研究机构IC insights公布的数据可以看出,2022年全球功率半导体的销售额预计将同比增长11%,达到245亿美元,实现了连续第六年的增长,达到历史的最高水平。

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数据来自ittbank

功率半导体大致可以分为功率半导体分立器件(Power Discrete,包括功率模块)和功率半导体集成电路(Power IC)两大类,晶体管属于功率分立器件其中的一种,包括金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。

随着新兴应用场景的出现和发展,功率半导体的主要应用领域已经从传统的工业控制、消费电子、电力传输等领域拓展到新能源、物联网等市场,市场规模逐年稳步增长。它的增长点主要包括两个方面,一个是市场的持续增长,另一个是更加充分的国产替代。市场的持续增长主要来自新能源领域,最大的两个包括NEV和光伏市场。2022年1~6月新能源汽车产销均超过了260万辆,市场占有率达到21.6%。新能源汽车销量的增长带动了充电桩的增长,未来充电桩和车的配比数要经进一步提升,充电桩上需要的功率产品市场容量也非常可观。在国产替代上,在中低端领域,国内供应商已基本能够满足性能要求,在价格与交期上甚至会更有优势。而在高压及特高压、高端乘用车、光伏等场景下,国外供应商仍占主导,国产品牌还需要更大的突破和布局。

与此同时,功率半导体产业的发展,为国产芯片加速发展提供了一个选择——第三代半导体。第三代半导体材料又称宽禁带半导体材料,和传统硅材料相比,主要区别在于禁带宽度,以SiC、GaN为代表的第三代半导体材料往往具备更宽的禁带宽度特性,具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率、可承受大功率等特点。GaN、SiC能过够大幅提升电子器件的高压、高频、高功率的工作特性,在军事、新能源、电动汽车等领域具有非常大的应用前景。

功率器件的发展前景不言而喻,第三代半导体也处于风口中,对于国内外的功率器件厂商都是一次大的机遇。