小器件若何助力大年夜国重器：本土功率半导体分立器件家当解析_家当_器件

环球格局：欧美日把控高端

1999-2018年的20年间，环球分立器件发卖额呈现颠簸的趋势，综合Yole、IHS、Gartner等多家剖析机构数据后可知，在这20年中，2002年是环球分立器件行业的低点，包含功率模块及功率分立器件在内的功率半导体器件发卖额为125.28亿美元，2018年分立器件发卖额达到20年来的高点，发卖额为230.91亿美元，年复合增长率为3.10%，个中，中国大陆功率半导体器件市场规模约为环球的39%。

▲ 2014-2018环球功率半导体器件发卖额

跟其他半导体器件一样，从家当格局来看，环球功率半导体分立器件中高端产品生产厂商还是紧张集中在欧美、日本和中国台湾地区。
美国、日本和欧洲功率半导体器件厂商大部分属于IDM厂商，而中国台湾的厂商则绝大多数属于Fabless厂商，不同地区通过家当分工，形成了各自的竞争上风。
代表企业包括德州仪器、高通、安森美、英飞凌、意法半导体、恩智浦、东芝、富士和三菱等。

▲ 环球功率半导体分立器厂商发卖份额占比

从器件种类来看，以硅基功率MOSFET和IGBT为代表的场控型器件是国际功率半导体分立器件市场的主力军，个中IGBT器件的年均匀增长率超过30%，远高于其它种类器件。
SiC和GaN功率半导体分立器件领域目前进入市场爆发式增长阶段。

海内市场：政策加持，增长迅速，高端仍是短板

中国功率半导体分立器件家当起步较晚，但市场规模增长迅速，从2011年的1386亿元增长到2018年的2264亿元，年均复合增速为6.33%。
但在高端产品方面仍是短板，家当集中在加工制造和封测部分，产品构造以中低端为主，高端产品需入口。

▲ 2018-2020中国功率半导体分立器件市场规模构造及预测

在国家大力推动科技自主创新的大背景下，功率半导体行业也得到了极大力度的政策利好加持。

中国功率器件干系政策

重点环绕打算机、网络和通信、数字化家电、汽车电子、环保节能设备及改造传统家当等的需求，发展干系的片式电子元器件、机电元件、印制电路板、敏感元件和传感器、频率器件、新型绿色电池、光电线缆、新型微特电机、电声器件、半导体功率器件、电力电子器件和真空电子器件。

2007年3月，原信息家当部《信息家当科技发展“十一五”方案和2020年中长期方案纲要》

推动元器件家当构造升级。
连续巩固中国在传统元器件领域的上风，加强引进消化接管再创新和家当垂直整合，加快新型元器件的研发和家当化。
重点发展片式化、微型化、集成化、高性能的新型元器件，鼓励环保型电子元器件的发展。

2008年10月，原信息家当部《信息家当“十一五”方案》

推动元器件家当构造升级。
连续巩固中国在传统元器件领域的上风，加强引进消化接管再创新和家当垂直整合，加快新型元器件的研发和家当化。
重点发展片式化、微型化、集成化、高性能的新型元器件，鼓励环保型电子元器件的发展。

2009年4月，国务院办公厅《电子信息家当调度和振兴方案》

加快完善系统编制机制，改进投融资环境，造就骨干企业，扶持中小创新型企业，促进家当持续康健发展；加大财税、金融政策支持力度，增强集成电路家当的自主发展能力；实现电子元器件家当平稳发展；加快电子元器件产品升级；完善集成电路家当体系；在集成电路领域，鼓励上风企业吞并重组；连续保持并适当加大部分电子信息产品出口退税力度，发挥出口信用保险支持电子信息产品出口的积极浸染，强化出口信贷对中小电子信息企业的支持。

2009年5月，国务院办公厅《装备制造业调度和振兴方案》

结合履行电子信息家当调度和振兴方案，以集成电路关键设备、平板显示器件生产设备、新型元器件生产设备、表面贴装及无铅工艺整机装联设备、电子专用设备仪器及工模具等为重点，推进电子信息装备自主化。

2010年3月，国家发展改革委员会办公厅《关于组织履行2010年新型电力电子器件家当化专项的关照》

确立了工半导体分立器件家当化专项重点，支持MOSFET、IGCT、IGBT、FRD等量大面广的新型电力电子芯片和器件的家当化，重点办理芯片设计、制造和封装技能，包括构造设计、可靠性设计，以及光刻、刻蚀、表面钝化、背面研磨、背面金属化、测试等工艺技能，提高产品档次。

2011年3月，国家发展改革委员会《关于组织履行2010年新型电力电子器件家当化专项的关照》

确立了工半导体分立器件家当化专项重点，支持MOSFET、IGCT、IGBT、FRD等量大面广的新型电力电子芯片和器件的家当化，重点办理芯片设计、制造和封装技能，包括构造设计、可靠性设计，以及光刻、刻蚀、表面钝化、背面研磨、背面金属化、测试等工艺技能，提高产品档次。

2011年3月，国家发展改革委员会《家当构造调度辅导目录(2011年本)》

将“新型电子元器件(片式元器件、频率元器件、稠浊集成电路、电力电子器件、光电子器件、敏感元器件及传感器、新型机电元件、高密度印刷电路板和柔性电路板等)制造”列入鼓励类。

2011年6月，国家发展改革委员会、科技部等五部委《当前优先发展的高技能家当化重点领域指南(2011年度)》

将集成电路电路、信息功能材料与器件、新型元器件等列入重点领域，个中包括中大功率高压绝缘栅双极晶体管(IGBT)、快规复二极管(FRD)芯片和模块，中小功率智能模块；高电压的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)；大功率集成门极换流场效应管(IGCT)；6吋大功率场效应管。

2012年2月，工业和信息化部《电子根本材料和关键元器件“十二五”专项方案》

牢牢环绕节能环保、新一代信息技能、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车等计策性新兴家当发展需求，发展干系配套元器件及电子材料。

2016年3月，十二届全国人大四次会议《过敏经济和社会发展第十三个五年方案纲要》

针对功率表器件行业:

——加强与整机家当的联动，以市场促进器件开拓、以设计带动制造、推动“虚拟IDM”运行模式的发展；

——培植国家级半导体功率器件研发中央，实现从“材料-器件-晶圆-封装-运用”百口当链的研究开拓；

——大力发展过长IGBT家当，促进SiC和GaN器件运用；

2016年4月，工业和信息化部《工业节能管理办法》

以加强工业节能管理，健全工业节能管理体系，持续提高能源利用率。

2016年7月，中共中心办公厅、国务院办公厅《国家信息化发展计策纲要》

制订国家信息领域核心技能设备发展计策纲要，以体系化思维填补单点弱势，打造国际前辈、安全可控的核心技能体系，带动集成电路、根本软件、核心元器件等薄弱环节实现根本性打破。

2016年12月，国务院《“十三五”国家计策性新兴家当发展方案》

提出做强信息技能核心家当，提升核心根本硬件供给能力，推动电子器件变革性升级换代，加强低功耗高性能新事理硅基器件、硅基光电子、稠浊光电子、微波光电子等领域前沿技能和器件研发，包括IGBT在内的功率半导体分立器件家当将迎来新的一轮高速发展期。

2017年2月，国家发展核改革委员会《计策性新兴家当重点产品和做事辅导目录》

重点支持电子核心家当，包括绝缘山双击晶体管芯片(IGBT)及模块。

2017年5月，科技部、交通运输部政策名称《“十三五”交通领域科技创新专项方案》

结合履行电子信息家当调度和振兴方案，以集成电路关键设备、平板显示器件生产设备、新型元器件生产设备、表面贴装及无铅工艺整机装联设备、电子专用设备仪器及工模具等为重点，推进电子信息装备自主化。

2018年2月，国家能源局《2018年能源事情辅导见地》

提出进一步完善电网构造，连续优化主网架布局和构造，深入开展全国同步电网格局论证，研究履行华中区域省间加强方案，加强区域自察间电网互济能力，推进配电网培植改造和智能电网培植，提高电网运行效率和安全可靠性。

“十一五”到“十二五”期间，中国功率半导体分立器件市场已成为环球最大的大功率功率半导体分立器件需求市场，年增长率近20%。

“十三五”期间，风能、太阳能、热泵、水电、生物质能、绿色建筑、新能源设备等计策性新兴家当的崛起，成为中国功率半导体分立器件家当的加速器。

家当链趋完全，国际竞争态势初步形成

中国目前已经初步建立起了包含二极管、晶闸管、IGCT、功率MOSFET、IGBT等全系列硅基功率电子器件家当。

在超大功率(电压3.3kV以上、容量1~45MW)领域，以晶闸管为代表的传统半控型器件的技能已经成熟，水平居天下前列，5~6英寸的晶闸管产品已广泛用于高压直流输电系统，并打入国际市场。
目前中国已经研制成功7英寸晶闸管产品，并实现了IGCT产品的商业化。

在中大功率 (电压 1200~6500V) 和中小功率 (900V以下) 领域，在国家家当政策支持和国民经济发展的推动下，中国高频场控功率电子器件技能和家当取得了长足的进步，建立了从电子材料、芯片设计、研制、封装、测试和运用的百口当链。
中小功率的 MOSFET 芯片已家当化，批量生产的单管已在消费类电子领域得到广泛运用，600~900V 的 MOSFET 芯片正在开拓中；600V、1200V、1700V/10~200A 的 IGBT 芯片和 600V、1200V、1700V/10~300A 的FRD芯片已进入家当化阶段，3300V、4500V、6500V/32~63A 的 IGBT 和3300V、4500V、6500V/50~125AFRD 芯片已研发成功，并进入量产阶段；IGBT模块的封装技能也上了一个大台阶，采取国产芯片的600V、1200V、1700V、3300V/200~3600A 的 IGBT 模块已经实现量产，采取国产芯片的4500V、6500V/600~1200A 的 IGBT 模块进入小批量的量产阶段。
国产品牌IGBT 芯片和模块已经形成与国际品牌竞争的态势。

在第三代半导体领域，在SiC功率器件方面，海内已研发出 17kVPIN 二极管芯片、3.3kV/50A SiC 肖特基二极管芯片、1.2kV~3.3kV SiC MOSFET 芯片、4.5kV/50A SiC JFET 模块等样品；已具备 600V~3.3kV/2A~50A SiC 二极管芯片量产能力，SiC MOSFET 芯片家当化能力正在形成。
在 GaN 功率器件方面，研发事情紧张集中在高校和科研院所，近几年也涌现风险投资公司相继涉足Si衬底GaN半导体材料与器件的开拓事情，同时Si衬底GaN功率器件也得到了一些传统Si基功率器件企业的重视，但尚无正式产品推出。
在GaN功率器件方面，中国已经具备了 600V~1200V 平面型 GaN HEMT 芯片的研发能力，以及 600V 平面型 GaN HEMT 功率器件的家当化能力。

鄙吝件，助力大国重器

随着“供给侧改革”、“一带一起”、“智能制造”等国家政策的强化、深入和调度，功率半导体器件将在新能源汽车、高铁、军工、智能电网等大国重器领域发挥主要浸染。

电力能源市场：国家大力倡导节能减排，智能电网、光伏发电等行业快速发展，干系技能不断改造，作为智能电网培植的主要设备，功率半导体器件在未来几年将表现出巨大的发展潜力。

新能源汽车市场：伴随着汽车电子朝向智能化、信息化、网络化方向发展，新能源汽车和充电桩的产量将大幅激增，半导体功率器件作为内嵌于汽车电子产品中的能量转换的核心器件，存在着巨大的刚需。

轨道交通市场：每台高铁电力机车须要500个IGBT模块，动车组须要超过100个IGBT模块，一节地铁须要50~80个IGBT模块，轨道交通的高速发展对IGBT等功率器件有着极大的需求。

家电市场：目前海内家电升级需求兴旺，外洋市场也不断拓展。
功率半导体分立器件可以对驱动家用电器的电能进行掌握和转换，将直接影响家用电器的性能和品质。

便携式电子终端设备市场：手机、平板、条记本等便携式移动电子产品的电源充电器和电源适配器等市场需求快速增长。
功率半导体分立器件依托于电脑市场的发展需求上扬。

新兴智能家当市场：智能家当离不开半导体分立器件等根本元器件，随着智能化步伐的不断加快，也将推动分立器件市场发展。

▲ 2010-2019年中国半导体分立器件市场需求情形

注：基于宽禁带半导体技能的功率半导体分立器件是全体家当的新亮点，并处于爆发式增长，关于其运用领域、发展前景、环球及本当地货业格局的详细解析：

☞请戳这篇：宽禁带半导体：颠覆者还是搅局者？

下期，我们将详细聊一聊新一代功率半导体中最范例、增速最快的赛道：IGBT，敬请期待！