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受国产替代趋势影响 国内功率器件展现新面貌
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受国产替代趋势影响 国内功率器件展现新面貌

2021-10-14 10:17:38 来源:半导体器件应用网 作者:小歪

【哔哥哔特导读】目前,受国产替代趋势的影响,国内半导体行业实现自主独立的迅速发展。其中国内功率器件企业不断加大研发与投入,部分产品与技术已达到质的飞跃,多项应用领域深入拓展,逐步实现完全的国产替代......

前言

不可否认,我国目前已经成为全球重要的半导体功率器件制造基地和应用市场。随着国家鼓励政策的大力扶持、功率器件国产化趋势显现以及下游应用领域需求增长的拉升,我国半导体功率器件行业蕴含着巨大的发展契机。据部分统计,国内多数功率器件企业在今年研发投入力度加大,实现业绩同比大幅增长,实现全面国产替代的实力与信心倍增。

产品和技术接近国际水平或实现完全替代

受益于国家对新基建项目的重视,新能源电动汽车、充电桩和5G基站建设速度迅猛。应新能源汽车续航里程提升和快速充电的要求,充电桩的功率已高达120KW到180KW。同样,5G领域也同样追求高效性,5G基站单站满载功率近3700W,约为4G基站的2.5~3.5倍,电费亦会随之攀升至3G、4G的4~5倍之大。面对这些用电大户,耗电问题将是5G时代运营商无法回避的问题。降低能耗,提升电源效率,是选择功率半导体器件时的主要考虑因素。

据了解,上海维安半导体有限公司(简称“维安”)推出高压超结MOS型号:WMJ120N60CM,导通阻抗低至16.5mΩ,和全球顶尖品牌英飞凌14mΩ参数相差无几,已达到全球领先水平。WMJ120N60CM具有业内领先的导通电阻Rdson,并且是TO-247通用封装,在有效提升电源功率密度的同时又节省了空间。目前此款产品主要面向高功率电源模块,比如新能源汽车地面充电桩模块电源,通信电源和高功率充电机等行业,在减少成本费用的情况下实现高效,加速新基建全面落地。

受国产替代趋势影响 国内功率器件展现新面貌

近期国产替代进程中,江苏长晶科技有限公司(简称“长晶科技”)功率器件MOSFET的中低压产品也已经逐步接近国际水平,并在市场端开始批量替代。产品主要是以SGT为主,其优势在于具有较低的RDS(on),过流能力出色,同时具有优秀的动态特性参数和快速开关切换能力。

由于深圳真茂佳半导体有限公司(简称“真茂佳”)持续地投入功率器件的研发,目前公司的中低压MOS、SiC二极管、GaN器件已经接近国际水平,能够完成完全的国外产品替代。另外,真茂佳产品拥有出色的优值、鲁棒性、可靠性,其硅基产品达到符合车规要求。

值得一提的是,目前捷捷半导体有限公司(简称“捷捷半导体”)可控硅、TVS、TSS等半导体保护器件达到国际水平,已经完全可以替代。捷捷半导体市场总监何建新表示,这一类产品,因为国内技术已经成熟,欧美品牌也是在国内工厂代工,他们自己已经没有把精力放在这些上面。

重庆平伟实业股份有限公司(简称“平伟实业”)研发生产的SGT-MOS、SiC-MOS、SiC-SBD、SJ-MOS、IGBT等半导体功率器件产品正逐步接近国际化水平。据平伟实业企宣专员李其芳介绍,公司产品广泛应用于消费电子、网络通信、工业控制等领域,目前已被联想、三星、台达、戴尔、富士康、伟创力、雅特生、比亚迪、vivo、OPPO的众多国际五百强客户认可并大量使用。

受国产替代趋势影响 国内功率器件展现新面貌

同时广州飞虹半导体有限公司(简称“飞虹”)在功率器件MOSFET和SBD方面的产品和技术也已经接近国际水平,并且基本都实现了完全国产替代。据了解,飞虹功率器件产品在抗冲击性与稳定一致性方面很有优势。因为每颗功率器件产品从研发、小批量、大批量,都经过了严格的测试评估与验证,尤其在低内阻、一致性方面。

功率器件国产替代主要聚焦哪些领域?

据维安功率器件市场经理龙紫剑介绍,维安功率器件产品主要聚焦在LED电源、充电桩、充电器/适配器等应用领域。其中充电桩领域,其超结MOS需求量巨大,国产化不足20%,并且受到国家重点关注,符合国家战略发展方向的重点行业。

另外LED电源领域的产品应用范围广,市场潜力巨大,目前大功率器件部分以英飞凌、ST、东芝为主,国产替代空间大。值得一提的是,维安已拥有欧司朗、飞利浦、茂硕、崧盛、伊戈尔、雷士等合作伙伴,国产替代成效显著。同时充电器/适配器领域的市场应用功率逐渐扩大,对超结MOS的需求激增,维安于2016年就成为三星SJ-MOS唯一国内供应商,并逐渐进入小米,VIVO体系。

而长晶科技功率器件国产替代主要聚焦在电源类行业。长晶科技市场总监陈炜表示,功率器件中低压MOSFET作为长晶科技的强项与重点产品,应用在电源类行业比较符合;同时SGT工艺产品针对电源类行业重点应用场景——电源模块开关以及同步整流等应用领域,使用条件适宜,替代性较高,产品能力与研发难度适中,适合国产替代化快速切入与攻破。

受国产替代趋势影响 国内功率器件展现新面貌

捷捷半导体功率器件产品则从消费,安防,通讯,工业控制逐步到汽车电子等行业都已经涉足。与此同时,捷捷半导体在创新应用领域主要满足5G应用场景的一些保护器件产品,也得到了客户的认可。

目前真茂佳主要聚焦在电机驱动领域和电源转换领域。真茂佳销售总监王长泰表示,之所以聚焦此领域,第一主要因为这些领域是功率器件的主要应用领域,第二这些领域对器件的要求较高,可以持续提升产品性能。

另外,飞虹功率器件产品在市场应用范围非常宽广,主要应用在LED驱动、工业等开关电源、新能源电动车、BMS、音响功放设备、逆变器与UPS电源、家用电器等。据飞虹副总经理江波分享,因为在这些领域,飞虹对功率器件的耐压电流内阻等参数方面要求高,不同于小信号电源类产品,而从2002年建厂初期就发现大功率半导体产品都是国外进口的天下,而终端用户在价格与交货期方面没有发言权,是行业痛点。要想替代原装进口,这类型的产品是终端用户最需要的。

总体来看,受益于市场需求和国家政策的推动,目前国内部分功率器件企业实现国产替代的领域主要聚焦在大功率电源、充电设备、汽车电子和家用电器等多项应用。相信进行进一步的投入与研发,功率器件的产品性能、技术工艺将会得到大幅提升,实现全面国产替代指日可待。

国产替代信心与实力源于技术创新

功率器件一直是半导体行业发展的核心与重头戏,近年来国家对半导体行业的支持以及国产替代的发展与趋势逐步扩大。长晶科技功率器件目前在BLDC以及BMS等行业内也有突破性的创新与进展。陈炜认为,打铁还需自身硬,国产功率器件厂商应该更加坚定信心发展,提升自身硬实力。

据了解,真茂佳每年用于研发的投入均超过公司营收的15%,持续高强度投入。目前主要投入的功率器件研发领域主要有车规级硅基器件和车规级SiC和GaN器件。其硅基产品已经批量投入到汽车领域,SiC和GaN车规产品正在验证阶段。此外,真茂佳在用GaN器件实现电池保护领域进行一些探索。

受国产替代趋势影响 国内功率器件展现新面貌

另外了解到,飞虹每年投入大量的资金与人力物力在功率器件研发方面,远远多于公司广告方面投入,均是百万级乃至千万级别的资金投入。从产出方面来看,一般一两年内看不到太多收益,但从近5年的数据看,飞虹每年新产品的销售都有超过1千万以上的收入。

随着国产替代的范围逐渐扩大,飞虹功率器件产品应用在向小型化、高度一致性与低能耗方面,尤其是低内阻的产品,从近一两年的客户使用效果看,非常显著。因为在同样体积的功率器件,飞虹提供更低内阻的产品,意味着在温升与产品寿命方面提到了很好的提升,其中SGT芯片工艺、大载芯板工艺的实现。客户与市场均认为这是功率器件的发展方向与趋势,必将取代之前的平面与普通沟槽工艺。

随着近年国产替代进程的加速,江波认为这是国际国内大环境造成的,也是必然的趋势。他表示:“作为国内功率器件厂家,我们深感责任重大与不易,因为我们已经有近20年的生产制造经验,而不论是同期和我们一起发展的以及新进入该行业领域的同行,大家都应该携手共进。其实我们的生产制造工艺、产品在应用方面,已经有长足进步,有些产品甚至比原装进口都做的好,我们经常说我们有些客户对我们的要求比对国外原装进口的还要高,这些客户与市场应用这些年让我们整个行业都在不断加速进步、追赶!现在很多客户对国货已经很认可,且我们产品也出口到国外的一些客户手上。这说明我们是能够完全替代原装进口的功率器件的,我们是有这个信心和实力在全球功率器件领域做到更好!为中国的半导体行业,大家一起努力。”

王长泰也认为,国内的功率器件公司完全有信心在各个领域实现国产替代。因为功率器件产品的性能、质量、交期、价格不但没有明显的劣势,在某些方面还有一定优势,同时更贴近市场,了解市场的需求。

“功率器件国产化的趋势是必然的,就像传统平面MOS,进口品牌基本已放弃这个市场。我们只需要搞好供应链,把控好品质,持续加大研发的投入,服务好客户,未来SJ-MOS一定是国产化的天下。”龙紫剑告诉记者。

未来,随着国内功率器件企业逐步突破行业高端产品的技术瓶颈,我国功率器件对进口的依赖将会进一步减弱,进口替代效应将显著增强。伴随新兴行业快速发展,功率半导体市场规模呈增长态势。

结语

随着社会市场需求增加及技术工艺的不断进步,功率器件应用已逐步扩展到5G基站、新能源、物联网、变频家电等新兴领域,目前部分国内功率器件企业的产品、技术工艺已经接近国际水平,甚至可以实现完全替代。未来,随着下游应用旺盛的市场需求和创新研发的投入,国内功率器件产品还将在BLDC、汽车电子等领域实现进一步的拓展和深耕。我们预测,如果就功率器件产品而言,未来国产替代最大的空间将会是车规功率半导体市场。目前来看,功率器件实现国产替代已经打下一部分的基础,并且国产替代的进程逐步加快,国内功率器件企业也将具备充足的信心和实力迎来我国功率器件行业的黄金发展期。

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