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報道，目前，中國正在功率半導(dǎo)體上大舉推進(jìn)。全球知名半導(dǎo)體分析機(jī)構(gòu)SemiconductorEngineering分析師Mark Lapedus根據(jù)自身觀察，對這一半導(dǎo)體細(xì)分市場做了深入分析。

Mark Lapedus在近日撰寫的文章中指出，經(jīng)過幾十年發(fā)展演變，功率半導(dǎo)體正在變得越來越重要，目前主要應(yīng)用于汽車、計算機(jī)和一些工業(yè)產(chǎn)品中。

簡單說，功率半導(dǎo)體是一種特殊晶體管，功率半導(dǎo)體用作控制和轉(zhuǎn)換電力系統(tǒng)。它允許電力在“開”的狀態(tài)下流動，并在“關(guān)”的狀態(tài)下停止，不僅能提高效率還能最大限度減少能量損失。

“我們必須用新技術(shù)來保護(hù)環(huán)境。而一種方案就是發(fā)展混合動力和電動汽車，其中電子器件是關(guān)鍵。”英飛凌大中華區(qū)汽車部門負(fù)責(zé)人Gary Zhong表示，“考慮到汽車電動化和數(shù)字化大趨勢，我們預(yù)計IGBT和碳化硅MOSFET等功率半導(dǎo)體的市場需求將快速增長。”

如今，功率半導(dǎo)體市場正是由基于硅的半導(dǎo)體器件主導(dǎo)，其中包括功率MOSFET、超結(jié)功率MOSFET和IGBT等。

通常，功率MOSFET用于10至500伏的應(yīng)用，例如電源適配器。超結(jié)功率MOSFET用于500至900伏的應(yīng)用。而IGBT等先進(jìn)中檔功率器件，主要用于1.2千伏至6.6千伏的裝置。

文章指出，雖然IGBT和MOSFET已經(jīng)被廣泛使用，但也已經(jīng)達(dá)到極限。這就是越來越多的供應(yīng)商正在開發(fā)基于兩種“寬帶隙”技術(shù)——氮化鎵和碳化硅（GaN、SiC）功率器件的原因。顯而易見，基于氮化鎵和碳化硅的功率器件比基于硅的更小、更高效，但它們也更昂貴。

目前，一些中國企業(yè)正在開發(fā)和制造各種類型的功率半導(dǎo)體，但由于氮化鎵等技術(shù)很難開發(fā)，仍然需要通過跨國公司大量進(jìn)口這些器件。IBS的分析師 Jones說，“研發(fā)碳化硅甚至更難，所以很多中國汽車公司都在向外國公司采購功率半導(dǎo)體。”

但對于未來，中國正致力于發(fā)展并制造更多自主功率半導(dǎo)體。根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)，到2023年，中國有望成為全球功率和化合物半導(dǎo)體產(chǎn)能的領(lǐng)軍者。

可以說，中國想在功率MOSFET等幾乎所有領(lǐng)域有所作為。據(jù)Yole Développement稱，中國已經(jīng)擁有一些MOSFET供應(yīng)商。“中國企業(yè)加大對半導(dǎo)體產(chǎn)能的投資，已經(jīng)不足為奇。” Yole的分析師Milan Rosina表示。

文章稱，中國對碳化硅、氮化鎵技術(shù)都非常感興趣。根據(jù)TrendForce的數(shù)據(jù)，2020年，中國在這兩個領(lǐng)域投資了25個項目，投資總額達(dá)109億美元，其中有大約14條6英寸碳化硅晶圓生產(chǎn)線。

與跨國供應(yīng)商一樣，中國本土的碳化硅供應(yīng)商也將目光投向了多個領(lǐng)域。

毫無疑問，電動汽車是一個巨大的市場。早在第一批電動汽車中，IGBT就被用于牽引逆變器為車輛電機(jī)提供牽引力。但這種情況在2017年開始發(fā)生變化。因為當(dāng)時特斯拉開始將意法半導(dǎo)體的碳化硅功率器件用于Model 3中的牽引逆變器。

在功率逆變器中，碳化硅通常比IGBT更高效，但也更昂貴。即便如此，如今所有的汽車制造商都在為其新的電動車功率逆變器集成或適配碳化硅。

另一方面，碳化硅器件還用于電動汽車中的DC-DC轉(zhuǎn)換器和車載充電器。

“隨著快速充電和自動駕駛的要求越來越高，汽車已經(jīng)需要一種更高電壓的系統(tǒng)平臺。” 英飛凌表示，碳化硅器件通過提供更廣的范圍、更緊湊的尺寸和更好的整體成本，為這一系統(tǒng)的未來發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

在產(chǎn)業(yè)迭代迸發(fā)進(jìn)程中，跨國公司也看準(zhǔn)了機(jī)遇。許多公司已在中國開展業(yè)務(wù)或與國內(nèi)供應(yīng)商成立合資企業(yè)。例如，最近中國正海集團(tuán)與日本羅姆半導(dǎo)體簽署了在中國設(shè)立合資公司的協(xié)議，將致力于開發(fā)碳化硅功率模塊。此外，羅姆半導(dǎo)體還在中國建立了其他合資企業(yè)。

“在太陽能發(fā)電、工業(yè)設(shè)備、服務(wù)器和基站等各種應(yīng)用中，碳化硅功率器件的采用速度已經(jīng)加快，未來還將越來越多應(yīng)用于電動汽車。”羅姆半導(dǎo)體高級銷售總監(jiān)Travis Moench表示，“新公司的功率模塊開發(fā)將推動碳化硅功率器件在勢頭強勁的新能源車安裝進(jìn)展，并將在其它應(yīng)用研究中發(fā)揮重要作用。”

文章還表示，除了碳化硅，中國對氮化鎵的投入也頗為積極。氮化鎵是一種用于LED、功率半導(dǎo)體和射頻芯片的III-V族材料，目前正在快速充電器等領(lǐng)域起飛。由于使用了氮化鎵器件，快速充電器不僅變得更小，而且在為智能手機(jī)和筆記本電腦充電時比傳統(tǒng)充電器快得多。

“對于功率轉(zhuǎn)換方面，氮化鎵蓬勃發(fā)展的第一個領(lǐng)域就是快速充電器。”美國氮化鎵功率半導(dǎo)體供應(yīng)商Navitas的營銷副總裁Stephen Oliver說，“充電器行業(yè)青睞小尺寸、輕便的產(chǎn)品。如果將筆記本電腦或智能手機(jī)的65瓦充電器（使用GaN）作參考：氮化鎵的物料成本比硅高約15%，但體積和重量卻更小、更輕三倍。而若是與硅材料同樣的大小，其充電速度將快三倍。”

不難發(fā)現(xiàn)，快速充電器是中國智能手機(jī)廠商的主流配件之一。最近，小米推出的一款智能手機(jī)，就包含一款采用納微半導(dǎo)體氮化鎵功率器件的55瓦獨立快速充電器。

全球氮化鎵功率器件供應(yīng)商市場份額，顯示出中國的英諾賽科在跨國氮化鎵供應(yīng)商中的優(yōu)勢。資料來源：TrendForce

目前，跨國公司在氮化鎵功率器件市場占據(jù)主導(dǎo)地位，但中國正蓄勢待發(fā)，并在加速建設(shè)新的氮化鎵晶圓廠。TrendForce的數(shù)據(jù)顯示，截至2021年上半年，中國已經(jīng)建設(shè)了大約7條硅基氮化鎵晶圓生產(chǎn)線，同時目前至少有4條氮化鎵功率器件生產(chǎn)線正在建設(shè)中。

總而言之，中國正在大力推進(jìn)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并為此采取了許多舉措。雖然尚未占據(jù)行業(yè)主導(dǎo)地位，但它將繼續(xù)撼動市場，并在未來幾年內(nèi)實現(xiàn)總體產(chǎn)能登頂。（Jenny）

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