2024年半導(dǎo)體功率器件行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

• 李基錦 2024年3月29日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 337 15
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半導(dǎo)體功率器件是利用半導(dǎo)體材料的特性制作的，具有控制功率電路的場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管、整流管、三極管等各種不同種類的元器件的統(tǒng)稱。它們作為電能變換和控制的關(guān)鍵元器件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用電器、能源發(fā)電等各個(gè)領(lǐng)域。

半導(dǎo)體功率器件是利用半導(dǎo)體材料的特性制作的，具有控制功率電路的場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管、整流管、三極管等各種不同種類的元器件的統(tǒng)稱。它們作為電能變換和控制的關(guān)鍵元器件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用電器、能源發(fā)電等各個(gè)領(lǐng)域。

半導(dǎo)體功率器件包括功率器件和功率IC兩部分。其中，功率器件是功率半導(dǎo)體分立器件的簡(jiǎn)稱，而功率IC則是將功率半導(dǎo)體分立器件與驅(qū)動(dòng)、控制、保護(hù)、接口、監(jiān)測(cè)等外圍電路集成而來。

半導(dǎo)體功率器件的種類繁多，根據(jù)控制特性，可以分為不控型器件(如功率二極管)、半控型器件(如晶閘管及其派生器件)和全控型器件(如雙極結(jié)型晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管等)。根據(jù)載流子性質(zhì)，可以分為雙極型(如BJT、GTO)和單極型(如結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管、靜電感應(yīng)晶體管等)。

半導(dǎo)體功率器件的工作原理可以分為導(dǎo)通、截止和反向恢復(fù)三個(gè)階段。在導(dǎo)通狀態(tài)下，功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電阻將迅速降低，電流可以從其正極流向負(fù)極。在截止?fàn)顟B(tài)下，功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電阻將迅速上升，電流將停止流動(dòng)。在反向恢復(fù)過程中，器件內(nèi)部將產(chǎn)生反向恢復(fù)電荷和電壓，需要一定的時(shí)間才能消散。

這些器件通過控制輸入信號(hào)的波形、幅值、頻率等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電流、電壓、功率等方面的控制和調(diào)節(jié)。它們具有處理高電壓、大電流的能力，主要用于有大功率處理需求的電力設(shè)備的電能變換和控制電路方面，比如變頻、變壓、變流、功率管理等。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年半導(dǎo)體功率器件產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告》分析

半導(dǎo)體功率器件行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游結(jié)構(gòu)

上游主要包括原材料和設(shè)備供應(yīng)。原材料是制作半導(dǎo)體功率器件的基礎(chǔ)，包括硅晶圓、光刻膠、濺射靶材等。設(shè)備則是用于制造和測(cè)試半導(dǎo)體功率器件的工具，包括制造設(shè)備、測(cè)試設(shè)備等。這些上游產(chǎn)業(yè)對(duì)于半導(dǎo)體功率器件的質(zhì)量和性能具有重要影響。

中游是半導(dǎo)體功率器件的制造環(huán)節(jié)。主要包括晶圓制造、設(shè)計(jì)、封裝和測(cè)試等過程。晶圓制造是制造半導(dǎo)體功率器件的核心環(huán)節(jié)，涉及材料的制備、摻雜、加工等多個(gè)步驟。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)則決定了器件的性能和特性。封裝和測(cè)試環(huán)節(jié)則確保器件的可靠性和穩(wěn)定性。

下游則是半導(dǎo)體功率器件的應(yīng)用領(lǐng)域。這些器件廣泛應(yīng)用于電力電子系統(tǒng)中，包括工業(yè)、民用電器、能源發(fā)電等各個(gè)領(lǐng)域。其中，汽車、電源、太陽(yáng)能逆變器、火車和風(fēng)力渦輪機(jī)等應(yīng)用是半導(dǎo)體功率器件的主要市場(chǎng)。隨著新能源汽車、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，半導(dǎo)體功率器件的市場(chǎng)需求也在不斷增長(zhǎng)。

半導(dǎo)體功率器件行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

2021年中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模約為183億美元，同比增長(zhǎng)6.4%，2022年進(jìn)一步增長(zhǎng)至191億美元，而2023年有望達(dá)到212億美元。全球范圍內(nèi)，2023年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到503億美元。

到2024年，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將接近2500億美元，其中功率半導(dǎo)體市場(chǎng)作為重要組成部分，預(yù)計(jì)也將實(shí)現(xiàn)顯著增長(zhǎng)。

半導(dǎo)體功率器件行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

技術(shù)創(chuàng)新加速。隨著新材料、新工藝的不斷涌現(xiàn)，半導(dǎo)體功率器件的性能將得到進(jìn)一步提升，同時(shí)成本也將逐步降低。例如，碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等新型材料的出現(xiàn)，為功率器件的發(fā)展帶來了新的可能性。

應(yīng)用領(lǐng)域拓展。除了傳統(tǒng)的電源管理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域外，半導(dǎo)體功率器件在新能源汽車、可再生能源、物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域的應(yīng)用將不斷拓展。這些領(lǐng)域的快速發(fā)展為功率器件行業(yè)帶來了巨大的市場(chǎng)需求和發(fā)展空間。

封裝技術(shù)的創(chuàng)新。先進(jìn)封裝技術(shù)正在成為推動(dòng)半導(dǎo)體功率器件行業(yè)發(fā)展的重要力量。隨著摩爾定律的物理極限逐漸顯現(xiàn)，封裝技術(shù)，尤其是先進(jìn)封裝技術(shù)，正被推向創(chuàng)新的前沿。這包括將不同工藝、架構(gòu)和功能的硬件進(jìn)行組合的異構(gòu)計(jì)算，以滿足算力增長(zhǎng)的需求。

政策支持。國(guó)家對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)的支持政策，包括產(chǎn)業(yè)政策、投資政策、稅收政策等，都將對(duì)功率半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)生積極的影響，為行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。

了解更多本行業(yè)研究分析詳見中研普華產(chǎn)業(yè)研究院《2024-2029年半導(dǎo)體功率器件產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告》。同時(shí), 中研普華產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)招商、產(chǎn)業(yè)圖譜、智慧招商系統(tǒng)、IPO募投可研、IPO業(yè)務(wù)與技術(shù)撰寫、IPO工作底稿咨詢等解決方案。

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