功率半導體器材有電力電子的“CPU”之稱。本質(zhì)上，它是運用半導體的單向?qū)щ娦阅?，在電力電子設(shè)備中完成變頻、變相、變壓、逆變、整流、增幅、開關(guān)等電能轉(zhuǎn)化，到達對電能(功率) 的傳輸、處理、存儲和操控。

跟著電力電子設(shè)備越來越遍及，電氣化、信息化、數(shù)字化越來越深化地影響著社會的開展。在此背景下，功率半導體器材所發(fā)揮的效果也就越來越巨大，特別是今年年初以來，我國大力推進新基建，這為功率半導體器材工業(yè)的開展又添了一把火。

新基建本質(zhì)上是信息數(shù)字化的根底設(shè)施建造，這些設(shè)施都繞不開電力和電子設(shè)備的運用。依據(jù)我國工程院院士丁榮軍介紹，新基建首要包含信息、融合、創(chuàng)新三個方面的根底設(shè)施建造。以5G、物聯(lián)網(wǎng)為代表的通訊網(wǎng)絡(luò)根底設(shè)施，以云核算、區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)中心為代表的數(shù)據(jù)根底設(shè)施等，這些設(shè)施均為用電大戶，對用電的需求量和質(zhì)量(供電電源穩(wěn)定性、功率放大和動力運用功率)都有更高要求。這必定要依托于功率半導體器材作為底層技能。

而在新基建關(guān)注的融合根底設(shè)施涵蓋智能交通、才智動力等范疇，比如高速列車、城際列車和城市軌道交通等，功率半導體器材作為電能轉(zhuǎn)化的要害核心部件，能夠大幅度進步電能轉(zhuǎn)化和傳輸過程功率，降低動力的消耗。在重大科技根底設(shè)施、科教根底設(shè)施、工業(yè)技能創(chuàng)新根底設(shè)施等，功率半導體器材技能支撐著很多工業(yè)開展的根底與共性核心技能。能夠說，功率半導體器材是新基建布置和施行的底層保障和根底支撐。

比亞迪功率器材總經(jīng)理楊欽耀也指出，功率半導體器材廣泛運用于新基建的各個范疇，尤其在特高壓、新動力轎車充電樁、軌道交通及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面起到核心支撐效果，在5G基建和大數(shù)據(jù)中心建造的電源模塊中是十分要害的元器材。

正是因為功率半導體器材在5G基建、特高壓、新動力轎車充電樁、大數(shù)據(jù)中心等傍邊發(fā)揮著要害效果，功率半導體器材在 這些范疇有著廣泛的運用。跟著新基建的快速施行，功率半導體器材廠商將迎來巨大的生長機遇。

依據(jù)IHS數(shù)據(jù)，2018年我國功率半導體器材商場規(guī)模138億美元。2021年我國功率半導體器材商場規(guī)模有望到達159億美元，年復合添加率4.83%，超過全球功率半導體器材的添加速度。中金公司研究部認為，在“新基建”以及進口代替推進下，預計2025年我國僅通訊基站用電源類功率半導體器材商場將到達126億元。

明星產(chǎn)品IGBT與MOSFET占比快速進步

功率半導體器材通過60多年的開展，產(chǎn)品種類繁多，首要包含功率二極管、功率三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等。其間，MOSFET和IGBT因為產(chǎn)品性能優(yōu)越，近年來商場規(guī)模添加迅速，占比不斷進步。IC Insights 報告中指出，在各類功率半導體器材中，未來最看好的產(chǎn)品是 MOSFET 與 IGBT 模組。

簡單來說，MOSFET是一種能夠廣泛運用在模仿與數(shù)字電路的場效應(yīng)晶體管。MOSFET具有導通電阻小、損耗低、驅(qū)動電路簡單、熱阻特性佳等優(yōu)點，合適用于 PC、手機、移動電源、車載導航、電動交通工具、UPS 電源等電源操控范疇。IHS預估，2022 年全球 MOSFET 商場規(guī)模接近 75 億美元。

IGBT 是由雙極型三極管 (BJT) 和 MOSFET 組成的復合式功率半導體器材，兼有 MOSFET 的高輸入阻抗和 BJT 的低導通電阻的優(yōu)點。IGBT 驅(qū)動功率小，十分合適運用于直流電壓為 600V 及以上的變流體系，如新動力轎車、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、交流電機等，預估2020年全球IGBT商場空間到達60億美元左右。

新基建的施行無疑將進一步強化MOSFET和IGBT的商場搶先優(yōu)勢。楊欽耀指出，新動力轎車、軌道交通等多個范疇加速崛起，將帶動功率半導體器材工業(yè)迎來開展機遇。以新動力轎車為例，新動力轎車作業(yè)時電流范圍在-100A到+150A之間，如此巨大的電流需求被電控單元精準操控，以完成轎車的制動，而傍邊最核心的零部件就是IGBT。

有數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，新動力中轎車功率半導體器材的價值量約為傳統(tǒng)燃油車的5倍以上，IGBT約占新動力轎車電控體系本錢的37%。未來新動力轎車商場的快速添加，有望帶動IGBT運用量的明顯進步，然后有力推進IGBT商場的開展。

通訊職業(yè)是功率半導體器材運用的另一大范疇。華潤微電子功率器材工作群總經(jīng)理李虹指出，5G是新基建的核心，AI在5G根底大將得到快速開展，兩者相得益彰，是未來最具潛力的添加范疇。

半導體工業(yè)尤其是功率半導體器材工業(yè)，既是技能驅(qū)動的工業(yè)，也是運用需求拉動的工業(yè)。5G建造所需的基站設(shè)備及其遍及后帶來物聯(lián)網(wǎng)、云核算的快速開展，將對功率半導體器材發(fā)生長時間很多需求。以5G的核心技能MassiveMIMO為例，它的廣泛部署將大大進步關(guān)于MOSFET構(gòu)成的射頻器材需求。

第三代半導體具備開展?jié)摿?

從技能開展來看，跟著硅基器材的趨近本錢效益臨界點，近年來主流功率半導體器材廠商紛繁環(huán)繞碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等第三代半導體資料進行探索。第三代半導體資料具備寬禁帶、低功率損耗等特性，迅速在高壓高頻率等新場景下開展壯大，成為功率半導體器材范疇未來的重要開展趨勢之一。

不過，第三代半導體也存在著制作本錢較高以及長時間可靠性疑慮等問題，因而還需求更加廣泛地推廣運用，以降低本錢、進步性能。而新基建的施行無疑對第三代半導體資料在功率器材傍邊擴展浸透率有著極大的幫助。

對此，意法半導體亞太區(qū)功率分立和模仿產(chǎn)品器材部區(qū)域營銷和運用副總裁沐杰勵就指出，新基建關(guān)于SiC和GaN器材而言，是一個巨大的時機。SiC器材相關(guān)于Si器材的優(yōu)勢之處在于能夠降低能量損耗、更易完成小型化和更耐高溫。

SiC器材在直流充電樁及智能電網(wǎng)、工業(yè)用電等范疇運用，能夠帶來高功率、大功率、高頻率的優(yōu)勢。GaN器材也有其商場空間。GaN的優(yōu)勢在于其開關(guān)頻率十分高。高開關(guān)頻率意味著能夠運用尺度更小的無源元件。如果需求減小器材的外形尺度，這時GaN將發(fā)揮重要效果。

以新動力轎車充電樁為例，沐杰勵指出，充電樁建造已經(jīng)成為新基建的一部分，車樁比及充電樁的有效分布會直接影響新動力轎車顧客的運用體驗。跟著新動力轎車運用率進步，顧客對方便、快速充電的需求也越來越高，因而需求擴展根底設(shè)施建造，添加充電站數(shù)量并提供更快的充電服務(wù)。

先進的功率技能和新資料如SiC在新動力轎車中起著重要效果。車載充電器和逆變器正在推進半導體公司出資新的寬禁帶半導體技能和新式IGBT，并研制新的功率封裝解決方案，以最大極限地運用這種高端硅技能的優(yōu)勢。