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受國產替代趨勢影響 國內功率器件展現新面貌
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受國產替代趨勢影響 國內功率器件展現新面貌

2021-10-14 10:17:38 來源:半導體器件應用網 作者:小歪 點擊:102517

【嗶哥嗶特導讀】目前,受國產替代趨勢的影響,國內半導體行業實現自主獨立的迅速發展。其中國內功率器件企業不斷加大研發與投入,部分產品與技術已達到質的飛躍,多項應用領域深入拓展,逐步實現完全的國產替代......

前言

不可否認,我國目前已經成為全球重要的半導體功率器件制造基地和應用市場。隨著國家鼓勵政策的大力扶持、功率器件國產化趨勢顯現以及下游應用領域需求增長的拉升,我國半導體功率器件行業蘊含著巨大的發展契機。據部分統計,國內多數功率器件企業在今年研發投入力度加大,實現業績同比大幅增長,實現全面國產替代的實力與信心倍增。

產品和技術接近國際水平或實現完全替代

受益于國家對新基建項目的重視,新能源電動汽車、充電樁和5G基站建設速度迅猛。應新能源汽車續航里程提升和快速充電的要求,充電樁的功率已高達120KW到180KW。同樣,5G領域也同樣追求高效性,5G基站單站滿載功率近3700W,約為4G基站的2.5~3.5倍,電費亦會隨之攀升至3G、4G的4~5倍之大。面對這些用電大戶,耗電問題將是5G時代運營商無法回避的問題。降低能耗,提升電源效率,是選擇功率半導體器件時的主要考慮因素。

據了解,上海維安半導體有限公司(簡稱“維安”)推出高壓超結MOS型號:WMJ120N60CM,導通阻抗低至16.5mΩ,和全球頂尖品牌英飛凌14mΩ參數相差無幾,已達到全球領先水平。WMJ120N60CM具有業內領先的導通電阻Rdson,并且是TO-247通用封裝,在有效提升電源功率密度的同時又節省了空間。目前此款產品主要面向高功率電源模塊,比如新能源汽車地面充電樁模塊電源,通信電源和高功率充電機等行業,在減少成本費用的情況下實現高效,加速新基建全面落地。

受國產替代趨勢影響 國內功率器件展現新面貌

近期國產替代進程中,江蘇長晶科技有限公司(簡稱“長晶科技”)功率器件MOSFET的中低壓產品也已經逐步接近國際水平,并在市場端開始批量替代。產品主要是以SGT為主,其優勢在于具有較低的RDS(on),過流能力出色,同時具有優秀的動態特性參數和快速開關切換能力。

由于深圳真茂佳半導體有限公司(簡稱“真茂佳”)持續地投入功率器件的研發,目前公司的中低壓MOS、SiC二極管、GaN器件已經接近國際水平,能夠完成完全的國外產品替代。另外,真茂佳產品擁有出色的優值、魯棒性、可靠性,其硅基產品達到符合車規要求。

值得一提的是,目前捷捷半導體有限公司(簡稱“捷捷半導體”)可控硅、TVS、TSS等半導體保護器件達到國際水平,已經完全可以替代。捷捷半導體市場總監何建新表示,這一類產品,因為國內技術已經成熟,歐美品牌也是在國內工廠代工,他們自己已經沒有把精力放在這些上面。

重慶平偉實業股份有限公司(簡稱“平偉實業”)研發生產的SGT-MOS、SiC-MOS、SiC-SBD、SJ-MOS、IGBT等半導體功率器件產品正逐步接近國際化水平。據平偉實業企宣專員李其芳介紹,公司產品廣泛應用于消費電子、網絡通信、工業控制等領域,目前已被聯想、三星、臺達、戴爾、富士康、偉創力、雅特生、比亞迪、vivo、OPPO的眾多國際五百強客戶認可并大量使用。

受國產替代趨勢影響 國內功率器件展現新面貌

同時廣州飛虹半導體有限公司(簡稱“飛虹”)在功率器件MOSFET和SBD方面的產品和技術也已經接近國際水平,并且基本都實現了完全國產替代。據了解,飛虹功率器件產品在抗沖擊性與穩定一致性方面很有優勢。因為每顆功率器件產品從研發、小批量、大批量,都經過了嚴格的測試評估與驗證,尤其在低內阻、一致性方面。

功率器件國產替代主要聚焦哪些領域?

據維安功率器件市場經理龍紫劍介紹,維安功率器件產品主要聚焦在LED電源、充電樁、充電器/適配器等應用領域。其中充電樁領域,其超結MOS需求量巨大,國產化不足20%,并且受到國家重點關注,符合國家戰略發展方向的重點行業。

另外LED電源領域的產品應用范圍廣,市場潛力巨大,目前大功率器件部分以英飛凌、ST、東芝為主,國產替代空間大。值得一提的是,維安已擁有歐司朗、飛利浦、茂碩、崧盛、伊戈爾、雷士等合作伙伴,國產替代成效顯著。同時充電器/適配器領域的市場應用功率逐漸擴大,對超結MOS的需求激增,維安于2016年就成為三星SJ-MOS唯一國內供應商,并逐漸進入小米,VIVO體系。

而長晶科技功率器件國產替代主要聚焦在電源類行業。長晶科技市場總監陳煒表示,功率器件中低壓MOSFET作為長晶科技的強項與重點產品,應用在電源類行業比較符合;同時SGT工藝產品針對電源類行業重點應用場景——電源模塊開關以及同步整流等應用領域,使用條件適宜,替代性較高,產品能力與研發難度適中,適合國產替代化快速切入與攻破。

受國產替代趨勢影響 國內功率器件展現新面貌

捷捷半導體功率器件產品則從消費,安防,通訊,工業控制逐步到汽車電子等行業都已經涉足。與此同時,捷捷半導體在創新應用領域主要滿足5G應用場景的一些保護器件產品,也得到了客戶的認可。

目前真茂佳主要聚焦在電機驅動領域和電源轉換領域。真茂佳銷售總監王長泰表示,之所以聚焦此領域,第一主要因為這些領域是功率器件的主要應用領域,第二這些領域對器件的要求較高,可以持續提升產品性能。

另外,飛虹功率器件產品在市場應用范圍非常寬廣,主要應用在LED驅動、工業等開關電源、新能源電動車、BMS、音響功放設備、逆變器與UPS電源、家用電器等。據飛虹副總經理江波分享,因為在這些領域,飛虹對功率器件的耐壓電流內阻等參數方面要求高,不同于小信號電源類產品,而從2002年建廠初期就發現大功率半導體產品都是國外進口的天下,而終端用戶在價格與交貨期方面沒有發言權,是行業痛點。要想替代原裝進口,這類型的產品是終端用戶最需要的。

總體來看,受益于市場需求和國家政策的推動,目前國內部分功率器件企業實現國產替代的領域主要聚焦在大功率電源、充電設備、汽車電子和家用電器等多項應用。相信進行進一步的投入與研發,功率器件的產品性能、技術工藝將會得到大幅提升,實現全面國產替代指日可待。

國產替代信心與實力源于技術創新

功率器件一直是半導體行業發展的核心與重頭戲,近年來國家對半導體行業的支持以及國產替代的發展與趨勢逐步擴大。長晶科技功率器件目前在BLDC以及BMS等行業內也有突破性的創新與進展。陳煒認為,打鐵還需自身硬,國產功率器件廠商應該更加堅定信心發展,提升自身硬實力。

據了解,真茂佳每年用于研發的投入均超過公司營收的15%,持續高強度投入。目前主要投入的功率器件研發領域主要有車規級硅基器件和車規級SiC和GaN器件。其硅基產品已經批量投入到汽車領域,SiC和GaN車規產品正在驗證階段。此外,真茂佳在用GaN器件實現電池保護領域進行一些探索。

受國產替代趨勢影響 國內功率器件展現新面貌

另外了解到,飛虹每年投入大量的資金與人力物力在功率器件研發方面,遠遠多于公司廣告方面投入,均是百萬級乃至千萬級別的資金投入。從產出方面來看,一般一兩年內看不到太多收益,但從近5年的數據看,飛虹每年新產品的銷售都有超過1千萬以上的收入。

隨著國產替代的范圍逐漸擴大,飛虹功率器件產品應用在向小型化、高度一致性與低能耗方面,尤其是低內阻的產品,從近一兩年的客戶使用效果看,非常顯著。因為在同樣體積的功率器件,飛虹提供更低內阻的產品,意味著在溫升與產品壽命方面提到了很好的提升,其中SGT芯片工藝、大載芯板工藝的實現??蛻襞c市場均認為這是功率器件的發展方向與趨勢,必將取代之前的平面與普通溝槽工藝。

隨著近年國產替代進程的加速,江波認為這是國際國內大環境造成的,也是必然的趨勢。他表示:“作為國內功率器件廠家,我們深感責任重大與不易,因為我們已經有近20年的生產制造經驗,而不論是同期和我們一起發展的以及新進入該行業領域的同行,大家都應該攜手共進。其實我們的生產制造工藝、產品在應用方面,已經有長足進步,有些產品甚至比原裝進口都做的好,我們經常說我們有些客戶對我們的要求比對國外原裝進口的還要高,這些客戶與市場應用這些年讓我們整個行業都在不斷加速進步、追趕!現在很多客戶對國貨已經很認可,且我們產品也出口到國外的一些客戶手上。這說明我們是能夠完全替代原裝進口的功率器件的,我們是有這個信心和實力在全球功率器件領域做到更好!為中國的半導體行業,大家一起努力。”

王長泰也認為,國內的功率器件公司完全有信心在各個領域實現國產替代。因為功率器件產品的性能、質量、交期、價格不但沒有明顯的劣勢,在某些方面還有一定優勢,同時更貼近市場,了解市場的需求。

“功率器件國產化的趨勢是必然的,就像傳統平面MOS,進口品牌基本已放棄這個市場。我們只需要搞好供應鏈,把控好品質,持續加大研發的投入,服務好客戶,未來SJ-MOS一定是國產化的天下。”龍紫劍告訴記者。

未來,隨著國內功率器件企業逐步突破行業高端產品的技術瓶頸,我國功率器件對進口的依賴將會進一步減弱,進口替代效應將顯著增強。伴隨新興行業快速發展,功率半導體市場規模呈增長態勢。

結語

隨著社會市場需求增加及技術工藝的不斷進步,功率器件應用已逐步擴展到5G基站、新能源、物聯網、變頻家電等新興領域,目前部分國內功率器件企業的產品、技術工藝已經接近國際水平,甚至可以實現完全替代。未來,隨著下游應用旺盛的市場需求和創新研發的投入,國內功率器件產品還將在BLDC、汽車電子等領域實現進一步的拓展和深耕。我們預測,如果就功率器件產品而言,未來國產替代最大的空間將會是車規功率半導體市場。目前來看,功率器件實現國產替代已經打下一部分的基礎,并且國產替代的進程逐步加快,國內功率器件企業也將具備充足的信心和實力迎來我國功率器件行業的黃金發展期。

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