2018年功率半導(dǎo)體可能如IC業(yè)一樣迎來(lái)發(fā)展熱潮

1月，華潤(rùn)微宣布將在重慶打造全國(guó)最大的功率半導(dǎo)體生產(chǎn)基地;去年年底，士蘭微發(fā)布公告在廈門(mén)建設(shè)兩條12英寸特色工藝生產(chǎn)線(xiàn)，主要產(chǎn)品為MEMS和功率半導(dǎo)體。兩個(gè)大型項(xiàng)目將國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推向高潮。作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一大分支，功率半導(dǎo)體對(duì)實(shí)現(xiàn)電能的高效產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和控制作用巨大，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、綠色制造的關(guān)鍵。2018年功率半導(dǎo)體市場(chǎng)將如何發(fā)展?中國(guó)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能否像集成電路產(chǎn)業(yè)一樣取得高速成長(zhǎng)?

應(yīng)用市場(chǎng)：汽車(chē)、工業(yè)雙輪驅(qū)動(dòng)

功率半導(dǎo)體可以用來(lái)控制電路通斷，從而實(shí)現(xiàn)電力的整流、逆變、變頻等。一般將額定電流超過(guò)1安培的半導(dǎo)體器件歸類(lèi)為功率半導(dǎo)體，其阻斷電壓從幾伏到上萬(wàn)伏。常見(jiàn)的功率半導(dǎo)體有金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管芯片(IGBT)、快恢復(fù)二極管(FRD)、垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(VDMOS)、可控硅(SCR)、大功率晶閘管(GTO)等。

從市場(chǎng)角度看，功率半導(dǎo)體從 2016年下半年開(kāi)始行情回暖，此后需求持續(xù)旺盛。根據(jù)IHS Markit的數(shù)據(jù)，2017年包括功率離散元件、功率模組在內(nèi)的全球整體功率半導(dǎo)體市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)383億美元，增長(zhǎng)率約達(dá)7.5%。在接受采訪(fǎng)時(shí)，英飛凌工業(yè)功率控制事業(yè)部中國(guó)區(qū)負(fù)責(zé)人于代輝表示，繼續(xù)看好2018年功率半導(dǎo)體市場(chǎng)，特別是中國(guó)的功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模迅速增長(zhǎng)。

功率半導(dǎo)體廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、家電、光伏、風(fēng)電、軌道交通等領(lǐng)域，滲透進(jìn)了人們生活的方方面面。業(yè)界普遍認(rèn)為，帶動(dòng)功率半導(dǎo)體旺盛需求的一個(gè)重要原因是下游新能源汽車(chē)的高速增長(zhǎng)。我國(guó)作為全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，2017年前十月新能源汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)51.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)45.63%，預(yù)計(jì)全年70萬(wàn)輛銷(xiāo)售目標(biāo)有望完成。 而汽車(chē)電子是功率半導(dǎo)體器件最主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。根據(jù)行業(yè)研究數(shù)據(jù)，新能源汽車(chē)所用的IGBT約占電動(dòng)汽車(chē)總成本的10%。2016年國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的通知》：到2020年，新能源汽車(chē)實(shí)現(xiàn)當(dāng)年產(chǎn)銷(xiāo)200萬(wàn)輛以上，累計(jì)產(chǎn)銷(xiāo)超過(guò)500萬(wàn)輛。

另一個(gè)預(yù)計(jì)將呈現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)的市場(chǎng)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。威世半導(dǎo)體亞洲區(qū)銷(xiāo)售高級(jí)副總裁Johnson Koo此前在接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示，《中國(guó)制造2025》是中國(guó)版的工業(yè)4.0，是中國(guó)在建成制造強(qiáng)國(guó)三個(gè)十年“三步走”戰(zhàn)略的第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。工業(yè)4.0的實(shí)現(xiàn)本身就需要制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。這些新興的需求將為半導(dǎo)體公司提供更多市場(chǎng)機(jī)會(huì)，包括工業(yè)傳感器、微控制器、電子標(biāo)簽和功率器件等。

新產(chǎn)線(xiàn)：士蘭微、華潤(rùn)相繼投資

中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)雖然很快，廠(chǎng)商實(shí)力與國(guó)際巨頭相比還有較大差距，不過(guò)近年來(lái)國(guó)內(nèi)的企業(yè)也在積極追趕，并取得了一定成果。賽迪顧問(wèn)報(bào)告指出，目前我國(guó)功率器件龍頭企業(yè)處于加速整合海外優(yōu)質(zhì)資源，加速向中高端市場(chǎng)邁進(jìn)的進(jìn)程中。因此，預(yù)計(jì)2018年國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有望如集成電路產(chǎn)業(yè)一樣，掀起一輪發(fā)展熱潮。

2017年年底，士蘭微宣布將在廈門(mén)市海滄區(qū)建設(shè)兩條12英寸65nm—90nm的特色工藝芯片生產(chǎn)線(xiàn)。根據(jù)士蘭微的公告，第一條產(chǎn)線(xiàn)總投資70億元，工藝線(xiàn)寬90nm，達(dá)產(chǎn)規(guī)模8萬(wàn)片/月;分兩期實(shí)施，一期總投資50億元，公司以貨幣出資3億，實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)能4萬(wàn)片。第二條產(chǎn)線(xiàn)初步概算總投資100億元，工藝線(xiàn)寬為65nm—90nm。這兩條產(chǎn)線(xiàn)的主要產(chǎn)品為MEMS、功率器件。而華潤(rùn)微則在2018年1月8日與重慶市經(jīng)信委、重慶西永微電子產(chǎn)業(yè)園區(qū)開(kāi)發(fā)有限公司簽約，將在重慶設(shè)立一座國(guó)家級(jí)功率半導(dǎo)體研發(fā)中心、建設(shè)國(guó)內(nèi)最大的功率半導(dǎo)體制造中心，同時(shí)完善上下游產(chǎn)業(yè)鏈，形成從原材料制造、IC設(shè)計(jì)到封裝測(cè)試的完整產(chǎn)業(yè)鏈條，帶動(dòng)當(dāng)?shù)丶呻娐樊a(chǎn)業(yè)基地升級(jí)。

更重要的是，經(jīng)過(guò)這些年的培育與發(fā)展，國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)鏈有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)電力電子分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)肖向峰表示，近5年來(lái)我國(guó)電力電子器件產(chǎn)業(yè)鏈在多個(gè)方面取得進(jìn)展，包括電子材料、IGBT用高阻區(qū)熔中照單晶、IGBT用平板全壓接多臺(tái)架陶瓷結(jié)構(gòu)件、IGBT專(zhuān)用焊錫、IGBT用氮化鋁DBC覆銅板、IGBT用鋁碳化硅基板、6英寸碳化硅晶圓及外延、6英寸碳化硅、8英寸SiC襯底的GaN外延、6英寸藍(lán)寶石襯底的GaN外延等。這些領(lǐng)域的發(fā)展成熟為未來(lái)我國(guó)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)打下了較為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

新材料：SiC領(lǐng)先GaN牽引功率器件迅猛發(fā)展

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一代半導(dǎo)體材料以硅(Si)為代表，第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵(GaAs)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用，而第三代半導(dǎo)體材料以氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)等寬禁帶為代表。第三代半導(dǎo)體材料突出優(yōu)點(diǎn)是在導(dǎo)熱率、抗輻射能力、擊穿電場(chǎng)、電子飽和速率等方面，因此更適用于高溫、高頻、抗輻射的場(chǎng)合。

以SiC材料為基礎(chǔ)的功率半導(dǎo)體技術(shù)上較為成熟，市場(chǎng)在2016年正式形成，市場(chǎng)規(guī)模約在2.1億—2.4億美元之間。作為國(guó)內(nèi)成立最早規(guī)模最大的SiC單晶襯底高新企業(yè)天科合達(dá)公司發(fā)展迅猛，已連續(xù)八年被YOLE公司列為國(guó)際SiC單晶襯底主要制造商。Yole預(yù)測(cè)，到2021年將上漲至5.5億美元，復(fù)合年均增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將達(dá)19%。氮化鎵器件則相對(duì)滯后一些。

不過(guò)，2017年以來(lái)功率氮化鎵的產(chǎn)品技術(shù)也在加快成熟，預(yù)計(jì)2018年將是功率氮化鎵較具成長(zhǎng)性的一年。潘大偉告訴記者，英飛凌將推出的一個(gè)功率GaN的系列產(chǎn)品，能夠提高功率轉(zhuǎn)化的頻率，功率的密度非常高，可以達(dá)到硅片10到100倍的改善的效果。Yole公司的報(bào)告也印證了這一點(diǎn)：2016年全球功率氮化鎵有了大約1400萬(wàn)美元的市場(chǎng)。這相對(duì)于總規(guī)模達(dá)到300億美元的硅功率半導(dǎo)體市場(chǎng)，當(dāng)然還顯得很微不足道。不過(guò)，功率氮化鎵技術(shù)憑借其高性能和高頻解決方案適用性，短期內(nèi)預(yù)計(jì)將展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)潛力。

在中國(guó)功率GaN技術(shù)也有較快發(fā)展。2017年11月英諾賽科的8英寸硅基氮化鎵生產(chǎn)線(xiàn)通線(xiàn)投產(chǎn)，成為國(guó)內(nèi)首條實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的8英寸硅基氮化鎵生產(chǎn)線(xiàn)。華潤(rùn)微規(guī)劃建設(shè)的化合物半導(dǎo)體項(xiàng)目，判斷生產(chǎn)線(xiàn)主要是GaN工藝。該項(xiàng)目將分兩期實(shí)施，其中一期項(xiàng)目投資20億元，二期投資30億元。