根據(jù)IC Insights*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，至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)。

　　功率器件市場(chǎng)之所以能夠重新步入高速發(fā)展的軌道，主要是由于在節(jié)能減排、綠色環(huán)保的新產(chǎn)業(yè)政策下，迫切要求對(duì)能源的利用率實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的提升，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。但與此同時(shí)，這一變化激烈的替代能源市場(chǎng)讓過去一直十分穩(wěn)定的功率器件市場(chǎng)產(chǎn)生了動(dòng)蕩。

　　2006~2020年全球功率器件市場(chǎng)趨勢(shì)(單位：百萬(wàn)美元)

　　各細(xì)分應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)不一

　　三菱電機(jī)大中國(guó)區(qū)半導(dǎo)體市場(chǎng)總監(jiān)錢宇峰估計(jì)，功率器件市場(chǎng)在整體經(jīng)歷了2012年的業(yè)績(jī)下滑后，市場(chǎng)正在逐漸恢復(fù)并升溫，預(yù)計(jì)到2014年整體業(yè)績(jī)可以恢復(fù)并超越2011年的歷史高峰。他指出，在中國(guó)政府2014年推行的“治污染促消費(fèi)”政策下，受益行業(yè)包括保障性安居工程、鐵路、信息技術(shù)、新能源、節(jié)能設(shè)備以及城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。為了滿足市場(chǎng)需要，三菱電機(jī)持續(xù)每年投入產(chǎn)品研發(fā)，降低產(chǎn)品的重量、尺寸和損耗，*終實(shí)現(xiàn)提升性能和降低成本?，F(xiàn)階段集中發(fā)展第7代IGBT模塊、混合SiC產(chǎn)品、工業(yè)用DIPIPM以及新的IPM系列。

　　“變頻空調(diào)在2013年的變頻率達(dá)到30%，2014年仍有5%的遞增，同時(shí)隨著2013年6月"節(jié)能惠民政策"正式推出，以及10月變頻空調(diào)新能效標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，變頻率將逐年遞增，其DIPIPM的需求也會(huì)相應(yīng)提升?！卞X宇峰指出，“三菱電機(jī)在中國(guó)市場(chǎng)*主要是白色家電和傳統(tǒng)工業(yè)，特別是在變頻空調(diào)領(lǐng)域，目前三菱電機(jī)的DIPIPM產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)份額接近60%，采用壓鑄模技術(shù)生產(chǎn)的小型DIPIPM智能功率模塊，已經(jīng)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?！?

在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域中，三菱電機(jī)的DIPIPM，以小型化、集成化、高性價(jià)比在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中勝出，主要用于通用變頻器、伺服、數(shù)控等馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，同時(shí)隨著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，小功率產(chǎn)品的應(yīng)用，特別是機(jī)器人和工廠自動(dòng)化產(chǎn)品可能每年都有30%，甚至50%的提升。

　　在大功率電力牽**域，錢宇峰指出*近二至三年內(nèi)中國(guó)政府仍然將維持每年7千億元的投入來(lái)發(fā)展大鐵路項(xiàng)目，包括高鐵、和諧號(hào)貨車、客貨兩運(yùn)車等，再加上地方政府每年投入3千億元建造地鐵，整個(gè)牽引市場(chǎng)的投入近1萬(wàn)億元，其中約1,300億元用于采購(gòu)和更新機(jī)車，所以市場(chǎng)前景保持樂觀。

　　對(duì)于新能源市場(chǎng)，三菱電機(jī)則持樂觀謹(jǐn)慎態(tài)度。錢宇峰解釋，政府希望引導(dǎo)太陽(yáng)能市場(chǎng)從集中式大型電站慢慢向分布式小型電站發(fā)展，因此在年初制定了今年14GW的裝機(jī)容量目標(biāo)，但半年過后效果不理想，估計(jì)*后目標(biāo)會(huì)回歸到2013年的10GW水平，市場(chǎng)將以大型電站(單臺(tái)1MW)分布式安裝為主;同時(shí)配合推出三電平的方案，以提高發(fā)電效率，作為今后太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的前端產(chǎn)品。

　　在電動(dòng)汽車方面，據(jù)發(fā)改委的數(shù)據(jù)，在2015年將有50萬(wàn)臺(tái)，到2020年達(dá)到500萬(wàn)臺(tái)的量，雖然目前的業(yè)績(jī)離此目標(biāo)還很遠(yuǎn)，但是相信其市場(chǎng)潛能是巨大的。至于風(fēng)電，他指出目前廠家更多的研發(fā)已經(jīng)從陸上風(fēng)電轉(zhuǎn)向了海上風(fēng)電，容量將從3兆瓦到6兆瓦，以HVIGBT三電平方案為主，估計(jì)未來(lái)五年總的市場(chǎng)容量將在500兆瓦至1GW，但和陸上風(fēng)電每年13GW到高峰期的17GW是不可同日而語(yǔ)的，因此市場(chǎng)潛力有限。

　　IGBT、SiC器件繼續(xù)技術(shù)演進(jìn)

　　IGBT是節(jié)能與新能源領(lǐng)域核心電子元器件，被公認(rèn)為是電力電子技術(shù)第三次***具代表性的產(chǎn)品。

　　“根據(jù)IGBT電流容量和市場(chǎng)需求，功率器件分成四大類，包括用于家電變頻器的小功率器件，用于工業(yè)的較大功率器件，應(yīng)用在電動(dòng)汽車的中 功率器件，以及用于電力和牽引的大功率器件。今后將朝高電流密度、小型化封裝及低損耗方向前進(jìn)。”錢宇峰指出。目前600~900V的IGBT產(chǎn)品依然是市場(chǎng)的主流。雖然近期有IGBT廠商正積極搶進(jìn)600V以下的低壓應(yīng)用以開創(chuàng)成長(zhǎng)新契機(jī)，但600~1200V的應(yīng)用市場(chǎng)依然是各大IGBT廠商競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，并且各大廠商更多是通過技術(shù)**、工藝**來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)力，以搶占更多市場(chǎng)份額。

　　IGBT芯片始于19世紀(jì)80年代中期，30年以來(lái)，就FOM(優(yōu)點(diǎn)指數(shù))來(lái)說(shuō)，今日的IGBT芯片比**代的性能提升了20倍左右，其中改良技術(shù)包括：精細(xì)化加工工藝、柵式IGBT的開發(fā)(如CSTBTTM)，以及薄晶圓的開發(fā)等等。錢宇峰表示，三菱電機(jī)的IGBT芯片已經(jīng)踏入第7代，還將朝第8代邁進(jìn)。隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，功耗越來(lái)越低，尺寸越來(lái)越小，從80年代中期至今，芯片尺寸只是原來(lái)的四分之一。

　　實(shí)際上，在**方面，各大企業(yè)從來(lái)都沒有止步。為了增強(qiáng)自己競(jìng)爭(zhēng)力，各大企業(yè)幾乎都在不遺余力地推陳出新。已連續(xù)十年穩(wěn)居功率半導(dǎo)體市場(chǎng)榜首的英飛凌，在IGBT領(lǐng)域是強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者之一。例如其全新的650 CoolMOS C7和TRENCHSTOP 5 IGBT技術(shù)，英飛凌科技(中國(guó))有限公司工業(yè)功率控制業(yè)務(wù)部經(jīng)理陳子穎介紹說(shuō)：“CoolMOS C7系列是技術(shù)上的一次**性飛躍，在硬開關(guān)應(yīng)用的所有標(biāo)準(zhǔn)封裝中都實(shí)現(xiàn)了全球*低RDS(on)，TO-247中為19m，TO-220和D2PAK中為45m，達(dá)到同類*佳等級(jí)。C7的快速開關(guān)性能可實(shí)現(xiàn)超過100kHz的開關(guān)頻率，同時(shí)在服務(wù)器PFC等級(jí)上實(shí)現(xiàn)了鈦金級(jí)效率，提供了提高功率密度的新方法?！?

他繼續(xù)表示：“而TRENCHSTOP 5 IGBT技術(shù)重新定義了"同類*佳IGBT"的含義，可提供無(wú)可比擬的效率性能。在要求高效率、低系統(tǒng)成本和高可靠性的應(yīng)用中，TRENCHSTOP 5是**的*佳選擇。全新TRENCHSTOP 5 IGBT極大地降低了開關(guān)和導(dǎo)通損耗—與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的IGBT相比，其系統(tǒng)效率提升了將近1%—同時(shí)具有高達(dá)650V的擊穿電壓。”

　　東芝的IEGT則是在IGBT的基礎(chǔ)上成功研發(fā)出“注入增強(qiáng)”(IE：Injection Enhanced)技術(shù)，用于高電壓大電流級(jí)別的IGBT使其性能得到大幅提升。隨后，針對(duì)100kW到MW級(jí)別的超大功率電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的應(yīng)用，開發(fā)出東芝**產(chǎn)品IEGT。IEGT通過采取“注入增強(qiáng)結(jié)構(gòu)”實(shí)現(xiàn)了低通態(tài)電壓，使大功率電力電子器件取得了飛躍性的發(fā)展。

　　東芝公司表示，IGBT系列電力電子器件具有良好的發(fā)展前景，其具有低損耗、高速開關(guān)、高耐壓、有源柵驅(qū)動(dòng)智能化等特點(diǎn)，并采用溝槽結(jié)構(gòu)和多芯片并聯(lián)均流等技術(shù)，使其在進(jìn)一步及擴(kuò)大電流容量方面頗具潛力。目前，東芝的IEGT主要應(yīng)用于新能源、太陽(yáng)能、風(fēng)能、高壓直流輸電(HVDC)、牽引用特種電源等特大功率電力領(lǐng)域。隨著電力市場(chǎng)項(xiàng)目功率等級(jí)和電壓等級(jí)的不斷提高，IEGT的優(yōu)勢(shì)逐步得到了體現(xiàn)和認(rèn)可?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已經(jīng)有以東芝的IEGT作為核心器件成功運(yùn)行項(xiàng)目。

　　另外，IGBT廠商還將通過把現(xiàn)在的150mm和200mm晶圓增至300mm來(lái)削減成本。功率器件的封裝技術(shù)決定其散熱性能。為了保護(hù)裸晶圓不受外界干擾，所有IGBT及IPM模塊都要封裝起來(lái)，甚至把功能集成起來(lái)，這樣使用起來(lái)更方便及**，也縮短客戶產(chǎn)品開發(fā)周期。在*新一代的封裝技術(shù)中，采用針型散熱器，結(jié)合到銅基板或鋁基板上，系統(tǒng)將更小型化。

　　作為功率器件中的新星，SiC仍然朝著更低功耗、更低成本的方向改善。錢宇峰表示，三菱電機(jī)已開始引入混合SiC產(chǎn)品，即IGBT芯片用傳統(tǒng)的單晶硅，續(xù)流二極管用SiC，恢復(fù)特性特別好，開關(guān)頻率高，節(jié)能效果更好。在30kHz的應(yīng)用條件下，混合SiC產(chǎn)品的功耗可以降低50%，適合應(yīng)用在醫(yī)療設(shè)備，如核磁共振和CT彩超等應(yīng)用中。

　　在全SiC產(chǎn)品的研發(fā)上，因?yàn)楸葐尉Ч璧膬r(jià)錢貴好幾倍，只能針對(duì)如日本新干線這種對(duì)產(chǎn)品要求極高，同時(shí)愿意承擔(dān)費(fèi)用的客戶設(shè)計(jì)。在研發(fā)混合SiC產(chǎn)品時(shí)，三菱電機(jī)會(huì)把價(jià)格控制在同等電流等級(jí)單晶硅產(chǎn)品的兩倍以內(nèi)。他表示，目前制約因素確實(shí)是價(jià)格，預(yù)計(jì)至少5至8年才能商品化。

總體來(lái)看，三菱電機(jī)展望功率模塊技術(shù)的發(fā)展方向，歸結(jié)為三點(diǎn)：一是芯片薄，能降低功耗;二是封裝散熱性好，包括能承受更高的溫度或提升電流密度，以拓展產(chǎn)品覆蓋面;三是集成度高，如嵌入驅(qū)動(dòng)電路，以提高使用可靠性。

　　國(guó)產(chǎn)功率器件加快發(fā)展步伐

　　在中國(guó)，為了適應(yīng)大環(huán)境的需求，扶持相關(guān)企業(yè)的健康發(fā)展，國(guó)家在新能源、節(jié)能環(huán)保方面出臺(tái)了一系列支持性的政策措施，在政府和市場(chǎng)的雙重推動(dòng)下，功率半導(dǎo)體行業(yè)正面臨著重要的發(fā)展機(jī)遇。國(guó)內(nèi)IGBT市場(chǎng)近年呈現(xiàn)出持續(xù)快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至2013年末國(guó)內(nèi)IGBT功率器件的市場(chǎng)規(guī)模將近70億元人民幣，同比增長(zhǎng)大約15%左右;2013年至2015年，國(guó)內(nèi)IGBT功率器件市場(chǎng)規(guī)模的年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到18%左右。

　　意識(shí)到技術(shù)突破的重要性，對(duì)于國(guó)內(nèi)本土功率器件廠商來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)**產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，打破國(guó)外技術(shù)的壟斷顯得尤為重要。值得一提的是，近日國(guó)內(nèi)頭個(gè)自主研發(fā)生產(chǎn)的“001號(hào)”8英寸IGBT專業(yè)芯片，在中國(guó)南車(601766,股吧)株洲所下線，并移交中國(guó)科技館收藏。據(jù)透露，這條國(guó)內(nèi)首條、世界上**條8英寸IGBT專業(yè)芯片線將于今年下半年投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)開始打破英飛凌、ABB、三菱電機(jī)等國(guó)外公司在**IGBT芯片技術(shù)上的壟斷，對(duì)保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)**和推動(dòng)節(jié)能減排具有重大戰(zhàn)略意義。

　　這條投資近15億元的8英寸IGBT生產(chǎn)線首期將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)12萬(wàn)片8英寸IGBT芯片，配套生產(chǎn)100萬(wàn)只IGBT模塊，真正實(shí)現(xiàn)IGBT的國(guó)產(chǎn)化。從全產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，IGBT及其應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值高達(dá)萬(wàn)億元。而且，它還涉及到電子材料(比如硅片)、電工材料、陶瓷結(jié)構(gòu)件、散熱器等相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)，具有極強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)作用。據(jù)初步估算，如果將IGBT等電力電子技術(shù)應(yīng)用到國(guó)內(nèi)20%的電機(jī)中，每年可節(jié)約用電兩千億千瓦時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)三峽電站的年發(fā)電量。

　　展望未來(lái)中國(guó)功率器件市場(chǎng)整體發(fā)展，錢宇峰強(qiáng)調(diào)2014年以后，這個(gè)市場(chǎng)肯定是向上?！爸袊?guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展正朝消費(fèi)類型轉(zhuǎn)變，為了出行便利，帶來(lái)對(duì)高鐵和地鐵的需求。政府也大力推動(dòng)節(jié)能環(huán)保，倡導(dǎo)電動(dòng)車，隨著個(gè)別受歡迎車型出現(xiàn)后，相信電動(dòng)汽車在中國(guó)的發(fā)展還是有希望的。在民生層面，特別是變頻家電、變頻空調(diào)的發(fā)展，仍然會(huì)給三菱電機(jī)的功率模塊帶來(lái)業(yè)務(wù)提升。對(duì)于太陽(yáng)能領(lǐng)域的發(fā)展，不管產(chǎn)能過剩否，仍然會(huì)拉動(dòng)內(nèi)需?？偟膩?lái)說(shuō)，功率器件會(huì)在電力牽引、變頻家電、新能源，特別是電動(dòng)汽車以及機(jī)器人或運(yùn)動(dòng)控制等市場(chǎng)有長(zhǎng)足的發(fā)展。