根據(jù)IC Insights*新的調(diào)查報告，全球分立式功率晶體管市場在2012年受到整體經(jīng)濟(jì)形勢的影響出現(xiàn)大幅下滑之后，2013年在低谷基礎(chǔ)上強(qiáng)勢反彈，至2017年，全球分立式功率晶體管市場的營收將每年以8.5%左右的速度成長。

　　功率器件市場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，迫切要求對能源的利用率實現(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，這一變化激烈的替代能源市場讓過去一直十分穩(wěn)定的功率器件市場產(chǎn)生了動蕩。

　　2006~2020年全球功率器件市場趨勢(單位：百萬美元)

　　各細(xì)分應(yīng)用市場增長不一

　　三菱電機(jī)大中國區(qū)半導(dǎo)體市場總監(jiān)錢宇峰估計，功率器件市場在整體經(jīng)歷了2012年的業(yè)績下滑后，市場正在逐漸恢復(fù)并升溫，預(yù)計到2014年整體業(yè)績可以恢復(fù)并超越2011年的歷史高峰。他指出，在中國政府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)施項目。為了滿足市場需要，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)的實施，變頻率將逐年遞增，其DIPIPM的需求也會相應(yīng)提升?！卞X宇峰指出，“三菱電機(jī)在中國市場*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)品在中國市場份額接近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、高性價比在市場競爭中勝出，主要用于通用變頻器、伺服、數(shù)控等馬達(dá)驅(qū)動和運(yùn)動控制領(lǐng)域，同時隨著中國的經(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)中國政府仍然將維持每年7千億元的投入來發(fā)展大鐵路項目，包括高鐵、和諧號貨車、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，整個牽引市場的投入近1萬億元，其中約1,300億元用于采購和更新機(jī)車，所以市場前景保持樂觀。

　　對于新能源市場，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)太陽能市場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*后目標(biāo)會回歸到2013年的10GW水平，市場將以大型電站(單臺1MW)分布式安裝為主;同時配合推出三電平的方案，以提高發(fā)電效率，作為今后太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的前端產(chǎn)品。

　　在電動汽車方面，據(jù)發(fā)改委的數(shù)據(jù)，在2015年將有50萬臺，到2020年達(dá)到500萬臺的量，雖然目前的業(yè)績離此目標(biāo)還很遠(yuǎn)，但是相信其市場潛能是巨大的。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，估計未來五年總的市場容量將在500兆瓦至1GW，但和陸上風(fēng)電每年13GW到高峰期的17GW是不可同日而語的，因此市場潛力有限。

　　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)?！卞X宇峰指出。目前600~900V的IGBT產(chǎn)品依然是市場的主流。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)成長新契機(jī)，但600~1200V的應(yīng)用市場依然是各大IGBT廠商競爭的焦點(diǎn)，并且各大廠商更多是通過技術(shù)**、工藝**來提高競爭力，以搶占更多市場份額。

　　IGBT芯片始于19世紀(jì)80年代中期，30年以來，就FOM(優(yōu)點(diǎn)指數(shù))來說，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，功耗越來越低，尺寸越來越小，從80年代中期至今，芯片尺寸只是原來的四分之一。

　　實際上，在**方面，各大企業(yè)從來都沒有止步。為了增強(qiáng)自己競爭力，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)體市場榜首的英飛凌，在IGBT領(lǐng)域是強(qiáng)有力的競爭者之一。例如其全新的650 CoolMOS C7和TRENCHSTOP 5 IGBT技術(shù)，英飛凌科技(中國)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：“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。C7的快速開關(guān)性能可實現(xiàn)超過100kHz的開關(guān)頻率，同時在服務(wù)器PFC等級上實現(xiàn)了鈦金級效率，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—與競爭對手的IGBT相比，其系統(tǒng)效率提升了將近1%—同時具有高達(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別的IGBT使其性能得到大幅提升。隨后，針對100kW到MW級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。隨著電力市場項目功率等級和電壓等級的不斷提高，IEGT的優(yōu)勢逐步得到了體現(xiàn)和認(rèn)可。現(xiàn)在國內(nèi)市場上已經(jīng)有以東芝的IEGT作為核心器件成功運(yùn)行項目。

　　另外，IGBT廠商還將通過把現(xiàn)在的150mm和200mm晶圓增至300mm來削減成本。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，甚至把功能集成起來，這樣使用起來更方便及**，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，因為比單晶硅的價錢貴好幾倍，只能針對如日本新干線這種對產(chǎn)品要求極高，同時愿意承擔(dān)費(fèi)用的客戶設(shè)計。在研發(fā)混合SiC產(chǎn)品時，三菱電機(jī)會把價格控制在同等電流等級單晶硅產(chǎn)品的兩倍以內(nèi)。他表示，目前制約因素確實是價格，預(yù)計至少5至8年才能商品化。

總體來看，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)動電路，以提高使用可靠性。

　　國產(chǎn)功率器件加快發(fā)展步伐

　　在中國，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，國家在新能源、節(jié)能環(huán)保方面出臺了一系列支持性的政策措施，在政府和市場的雙重推動下，功率半導(dǎo)體行業(yè)正面臨著重要的發(fā)展機(jī)遇。國內(nèi)IGBT市場近年呈現(xiàn)出持續(xù)快速增長的勢頭，據(jù)不完全統(tǒng)計，至2013年末國內(nèi)IGBT功率器件的市場規(guī)模將近70億元人民幣，同比增長大約15%左右;2013年至2015年，國內(nèi)IGBT功率器件市場規(guī)模的年均復(fù)合增長率將達(dá)到18%左右。

　　意識到技術(shù)突破的重要性，對于國內(nèi)本土功率器件廠商來說，實現(xiàn)**產(chǎn)品的國產(chǎn)化進(jìn)程，打破國外技術(shù)的壟斷顯得尤為重要。值得一提的是，近日國內(nèi)頭個自主研發(fā)生產(chǎn)的“001號”8英寸IGBT專業(yè)芯片，在中國南車(601766,股吧)株洲所下線，并移交中國科技館收藏。據(jù)透露，這條國內(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)志著我國開始打破英飛凌、ABB、三菱電機(jī)等國外公司在**IGBT芯片技術(shù)上的壟斷，對保障國民經(jīng)濟(jì)**和推動節(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)線首期將實現(xiàn)年產(chǎn)12萬片8英寸IGBT芯片，配套生產(chǎn)100萬只IGBT模塊，真正實現(xiàn)IGBT的國產(chǎn)化。從全產(chǎn)業(yè)鏈來看，IGBT及其應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈價值高達(dá)萬億元。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)用到國內(nèi)20%的電機(jī)中，每年可節(jié)約用電兩千億千瓦時，相當(dāng)于兩個三峽電站的年發(fā)電量。

　　展望未來中國功率器件市場整體發(fā)展，錢宇峰強(qiáng)調(diào)2014年以后，這個市場肯定是向上?！爸袊?jīng)濟(jì)的發(fā)展正朝消費(fèi)類型轉(zhuǎn)變，為了出行便利，帶來對高鐵和地鐵的需求。政府也大力推動節(jié)能環(huán)保，倡導(dǎo)電動車，隨著個別受歡迎車型出現(xiàn)后，相信電動汽車在中國的發(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，仍然會給三菱電機(jī)的功率模塊帶來業(yè)務(wù)提升。對于太陽能領(lǐng)域的發(fā)展，不管產(chǎn)能過剩否，仍然會拉動內(nèi)需?？偟膩碚f，功率器件會在電力牽引、變頻家電、新能源，特別是電動汽車以及機(jī)器人或運(yùn)動控制等市場有長足的發(fā)展。