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2017年中國分立器件行業發展概況及未來發展空間分析
2017/12/14 12:47:02 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:海外公司技術先進,國內增長潛力巨大分立器件比在全球半導體市場中占比5%~6%,2016 年市場規模 194 億美元。分立器件與集成電路相對,由于不受原件面積限制,單個器件特性好,使用更為靈活,尤其是高功率場合,分立器件依然發揮著重要作用。W海外公司技術先進,國內增長潛力巨大
分立器件比在全球半導體市場中占比5%~6%,2016 年市場規模 194 億美元。分立器件與集成電路相對,由于不受原件面積限制,單個器件特性好,使用更為靈活,尤其是高功率場合,分立器件依然發揮著重要作用。WSTS 預計全球增速將保持在 3%-4%,2018 年市場規模超 200 億美金,中國市場增速將超過 10%。
全球半導體分立器件市場規模及增長率(百萬美元)
數據來源:公開資料整理
第一代Si 基器件仍占主流。依據分立器件所使用材料,可以分為三代,第一代半導體材料為硅單質(Si),第二代半導體材料為砷化鎵(GaAs),第三代半導體材料是以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)、金剛石、氧化鋅(ZnO)為代表的的寬禁帶半導體材料。因硅單質較為常見,且具有規模經濟,制造成本低,技術門檻極低,目前市場主流的功率半導體器件仍由 Si 器件占據。二代、三代材料則是未來趨勢,目前在高端應用中有使用。
三代半導體材料發展趨勢
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第三代 SiC 、GaN 器件潛力巨大 。SiC、GaN 功率器件比 Si 器件具有更低導通電阻及更高切換速度,具有高耐壓、低損耗、高導熱率等優異性能,有效實現電力電子系統的高效率、小型化和輕量化。SiC 功率器件的能量損耗只有 Si 器件的功率 50%,發熱量也只有 Si器件的 50%;且有更高的電流密度。在相同功率等級下, SiC 功率模塊的體積顯著小于 Si功率模塊,以智能功率模塊 IPM 為例,利用 SiC 功率器件,其模塊體積可縮小至 Si 功率模塊的 1/3~2/3。
Si/SiC/GaN 關鍵性能對比
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Si/SiC/GaN 適用頻率和功率
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元器件類型方面,IGBT 為目前最為熱門的功率半導體器件 ,是 光伏 、 風力發電以及新能源汽車中將直流電轉換為交流電的逆變器 之 核心部件 。IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)應用涉及中低電壓的消費電子、家電產品、新能源汽車領域,以及高電壓的光伏太陽能、風電、軌道交通、智能電網領域。預計大規模應用包括高鐵動車組以及新能源汽車的電力驅動系統、車載空調系統以及充電樁。
不同材料的功率模塊市場預測(百萬美元)
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海外廠商占據中高端市場。分立器件高端廠商主要應用為汽車,其次為工業及消費電子。海外高端廠商多憑借第三代半導體材料技術,占據中高端市場,目前分立器件中高端生產商集中分布在歐美、日本及中國臺灣地區,歐美、日本多為 IDM 廠商,我國臺灣多為 Fabless廠商。
SiC/GaN方面,大陸起步時間晚尚在追趕。SiC 關鍵技術由海外公司壟斷,CREE 占SiC 晶元制造市場 90%以上,CREE 和英飛凌在 SiC 功率器件市場合計占 85%以上份額。此外,ROHM 和意法半導體等公司也在積極進軍 SiC 市場。相比于美國 CREE 公司于 2003年推出 SiC 產品,大陸公司起步晚,技術相對落后。直到 2015 年初,泰科天潤才首次實現了碳化硅肖特基二極管的量產,目前大陸 SiC 產業規模與海外相比尚有較大差距。
SiC/GaN 功率器件商業化應用時間
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IGBT方面,海外廠商為主流,高鐵應用中國有突破。盡管中國功率半導體市場占世界市場的 50%以上,但在 IGBT 主流器件上,90%主要依賴進口,目前僅在大功率軌道交通領域實現完全國產化。從 2016 年 IGBT 全球市場份額來看,國內嘉興斯達、中國中車入榜,份額占比分別為 1.6%、0.6%。
中國大陸廠商積極布局、增速較快。大陸廠商在一、二代半導體材料低端市場中占據了一席之地,應用于電源、光伏、LED 照明等領域。大陸廠商揚杰科技為功率半導體 IDM 企業,為國內分立器件領域經營最優,近年來業績成長較快,2016 年歸母凈利潤增長達 47%,2017H1 增長 38.21%,公司積極研發新一代材料,目前聯合五十五所、西安電子科技大學深度合作開發 SiC,布局 SiC 市場;士蘭微為國內分立器件、集成電路 IDM 企業,2017H1分立器件產品營收同比增長 17.54%,除現有低端產品線外,公司積極布局高功率 IGBT 產品,未來軌道交通及新能源汽車放量將帶來巨大增量市場。
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