细分领域竞争加剧 功率器件市场狼烟四起

　　根据IC Insights最新的调查报告，全球分立式功率晶体管市场在2012年受到整体经济形势的影响出现大幅下滑之后，2013年在低谷基础上强势反弹，至2017年，全球分立式功率晶体管市场的营收将每年以8.5%左右的速度成长。

　　功率器件市场之所以能够重新步入高速发展的轨道，主要是由于在节能减排、绿色环保的新产业政策下，迫切要求对能源的利用率实现进一步的提升，功率器件作为提高能源转换效率的关键部件，将在当中发挥重要的作用。但与此同时，这一变化激烈的替代能源市场让过去一直十分稳定的功率器件市场产生了动荡。

　　各细分应用市场增长不一

　　三菱电机大中国区半导体市场总监钱宇峰估计，功率器件市场在整体经历了2012年的业绩下滑后，市场正在逐渐恢复并升温，预计到2014年整体业绩可以恢复并超越2011年的历史高峰。他指出，在中国政府2014年推行的“治污染促消费”政策下，受益行业包括保障性安居工程、铁路、信息技术、新能源、节能设备以及城市基础设施项目。为了满足市场需要，三菱电机持续每年投入产品研发，降低产品的重量、尺寸和损耗，最终实现提升性能和降低成本。现阶段集中发展第7代IGBT模块、混合SiC产品、工业用DIPIPM以及新的IPM系列。

　　“变频空调在2013年的变频率达到30%，2014年仍有5%的递增，同时随着2013年6月"节能惠民政策"正式推出，以及10月变频空调新能效标准的实施，变频率将逐年递增，其DIPIPM的需求也会相应提升。”钱宇峰指出，“三菱电机在中国市场最主要是白色家电和传统工业，特别是在变频空调领域，目前三菱电机的DIPIPM产品在中国市场份额接近60%，采用压铸模技术生产的小型DIPIPM智能功率模块，已经成为行业标准。”

　　在传统工业领域中，三菱电机的DIPIPM，以小型化、集成化、高性价比在市场竞争中胜出，主要用于通用变频器、伺服、数控等马达驱动和运动控制领域，同时随着中国的经济结构调整，小功率产品的应用，特别是机器人和工厂自动化产品可能每年都有30%，甚至50%的提升。

　　在大功率电力牵引领域，钱宇峰指出最近二至三年内中国政府仍然将维持每年7千亿元的投入来发展大铁路项目，包括高铁、和谐号货车、客货两运车等，再加上地方政府每年投入3千亿元建造地铁，整个牵引市场的投入近1万亿元，其中约1,300亿元用于采购和更新机车，所以市场前景保持乐观。

　　对于新能源市场，三菱电机则持乐观谨慎态度。钱宇峰解释，政府希望引导太阳能市场从集中式大型电站慢慢向分布式小型电站发展，因此在年初制定了今年14GW的装机容量目标，但半年过后效果不理想，估计最后目标会回归到2013年的10GW水平，市场将以大型电站(单台1MW)分布式安装为主;同时配合推出三电平的方案，以提高发电效率，作为今后太阳能光伏发电技术发展的前端产品。

　　在电动汽车方面，据发改委的数据，在2015年将有50万台，到2020年达到500万台的量，虽然目前的业绩离此目标还很远，但是相信其市场潜能是巨大的。至于风电，他指出目前厂家更多的研发已经从陆上风电转向了海上风电，容量将从3兆瓦到6兆瓦，以HVIGBT三电平方案为主，估计未来五年总的市场容量将在500兆瓦至1GW，但和陆上风电每年13GW到高峰期的17GW是不可同日而语的，因此市场潜力有限。

　　IGBT、SiC器件继续技术演进

　　IGBT是节能与新能源领域核心电子元器件，被公认为是电力电子技术第三次革命最具代表性的产品。

　　“根据IGBT电流容量和市场需求，功率器件分成四大类，包括用于家电变频器的小功率器件，用于工业的较大功率器件，应用在电动汽车的中 功率器件，以及用于电力和牵引的大功率器件。今后将朝高电流密度、小型化封装及低损耗方向前进。”钱宇峰指出。目前600~900V的IGBT产品依然是市场的主流。虽然近期有IGBT厂商正积极抢进600V以下的低压应用以开创成长新契机，但600~1200V的应用市场依然是各大IGBT厂商竞争的焦点，并且各大厂商更多是通过技术创新、工艺创新来提高竞争力，以抢占更多市场份额。

　　IGBT芯片始于19世纪80年代中期，30年以来，就FOM(优点指数)来说，今日的IGBT芯片比第一代的性能提升了20倍左右，其中改良技术包括：精细化加工工艺、栅式IGBT的开发(如CSTBTTM)，以及薄晶圆的开发等等。钱宇峰表示，三菱电机的IGBT芯片已经踏入第7代，还将朝第8代迈进。随着产品的更新换代，功耗越来越低，尺寸越来越小，从80年代中期至今，芯片尺寸只是原来的四分之一。

　　实际上，在创新方面，各大企业从来都没有止步。为了增强自己竞争力，各大企业几乎都在不遗余力地推陈出新。已连续十年稳居功率半导体市场榜首的英飞凌，在IGBT领域是强有力的竞争者之一。例如其全新的650 CoolMOS C7和TRENCHSTOP 5 IGBT技术，英飞凌科技(中国)有限公司工业功率控制业务部经理陈子颖介绍说：“CoolMOS C7系列是技术上的一次革命性飞跃，在硬开关应用的所有标准封装中都实现了全球最低RDS(on)，TO-247中为19m，TO-220和D2PAK中为45m，达到同类最佳等级。C7的快速开关性能可实现超过100kHz的开关频率，同时在服务器PFC等级上实现了钛金级效率，提供了提高功率密度的新方法。”

　　他继续表示：“而TRENCHSTOP 5 IGBT技术重新定义了"同类最佳IGBT"的含义，可提供无可比拟的效率性能。在要求高效率、低系统成本和高可靠性的应用中，TRENCHSTOP 5是唯一的最佳选择。全新TRENCHSTOP 5 IGBT极大地降低了开关和导通损耗—与竞争对手的IGBT相比，其系统效率提升了将近1%—同时具有高达650V的击穿电压。”

　　东芝的IEGT则是在IGBT的基础上成功研发出“注入增强”(IE：Injection Enhanced)技术，用于高电压大电流级别的IGBT使其性能得到大幅提升。随后，针对100kW到MW级别的超大功率电力转换设备的应用，开发出东芝专利产品IEGT。IEGT通过采取“注入增强结构”实现了低通态电压，使大功率电力电子器件取得了飞跃性的发展。

　　东芝公司表示，IGBT系列电力电子器件具有良好的发展前景，其具有低损耗、高速开关、高耐压、有源栅驱动智能化等特点，并采用沟槽结构和多芯片并联均流等技术，使其在进一步及扩大电流容量方面颇具潜力。目前，东芝的IEGT主要应用于新能源、太阳能、风能、高压直流输电(HVDC)、牵引用特种电源等特大功率电力领域。随着电力市场项目功率等级和电压等级的不断提高，IEGT的优势逐步得到了体现和认可。现在国内市场上已经有以东芝的IEGT作为核心器件成功运行项目。

　　另外，IGBT厂商还将通过把现在的150mm和200mm晶圆增至300mm来削减成本。功率器件的封装技术决定其散热性能。为了保护裸晶圆不受外界干扰，所有IGBT及IPM模块都要封装起来，甚至把功能集成起来，这样使用起来更方便及安全，也缩短客户产品开发周期。在最新一代的封装技术中，采用针型散热器，结合到铜基板或铝基板上，系统将更小型化。