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技术路线图指导 做强中国功率半导体

导读: 如果说中央处理器(CPU)是一台计算机的心脏,功率半导体就是电机的心脏,它可以实现对电能的高效产生、传输、转换、存储和控制。我国发布《中国制造2025》,勾勒出未来十年产业转型升级的整体方向与发展规划,在此过程中,功率半导体发挥的作用不可替代。

OFweek电子工程网讯 如果说中央处理器(CPU)是一台计算机的心脏,功率半导体就是电机的心脏,它可以实现对电能的高效产生、传输、转换、存储和控制。我国发布《中国制造2025》,勾勒出未来十年产业转型升级的整体方向与发展规划,在此过程中,功率半导体发挥的作用不可替代。

然而,与集成电路产业相似,我国功率半导体产业的发展水平与国际先进水平也存在着巨大差距。人们常拿我国每年集成电路进口额与石油进行比较,其实如果按比例计算,我国功率半导体的进口替代能力可能更弱。随着“节能减排”、“开发绿色新能源”成为我国长期发展的基本国策,通过“互联网+”推进信息化与工业化深度融合成为既定任务,加快发展功率半导体产业已经成为当务之急。

针对我国当前功率半导体产业发展状况以及2016年~2020年以功率半导体为核心的电力电子产业发展重点,中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟、中国IGBT技术创新与产业联盟、中国电器工业协会电力电子分会、北京电力电子学会共同发布《电力电子器件产业发展蓝皮书》(以下简称《蓝皮书》)。《蓝皮书》指出,电力电子器件产业主要是核心的电力电子芯片和封装的生产,但也离不开半导体和电子材料、关键零部件、制造设备、检测设备等产业的支撑,其发展既需要上游基础的材料产业的支持,又需要下游装置产业的拉动。

做强功率半导体,推进《中国制造2025》

作为半导体产业的一大分支,与集成电路相仿,功率半导体的作用同样巨大。《蓝皮书》指出,电力电子器件是采用半导体材料制造、用于实现电能高效转换的开关控制电子器件,包括功率半导体分立器件、模块和组件等。它们是实现对电能高效产生、传输、转换、存储和控制,提高能源利用效率、开发可再生能源,推动国民经济可持续发展的基础。

近年来,“节能减排”、“开发绿色新能源”已成为我国长期发展的基本国策。在我国绿色能源产业发展的推动下,功率半导体已经成为建设节约型社会、促进国民经济发展、践行创新驱动发展战略的重要支撑。此外,功率半导体不仅涉及电力电子器件、电力电子装置、系统控制及其在各个行业的应用,还涉及相关的半导体材料、电工材料、关键结构件、散热装置、生产设备、检测设备等产业,产业链长、产业带动作用巨大,在推进实施《中国制造2025》规划中具有重大意义,对深入推进制造业结构调整和企业技术改造,实施中国制造强国建设“三步走”的发展战略提供强大的支撑。

正是由于电力电子器件的巨大作用,已经形成一个庞大的市场需求和产业规模。《蓝皮书》数据显示,2013年国际电力电子器件市场容量已接近1千亿美元,而且市场年平均增长速度在15%左右。“十二五”以来,我国电力电子器件市场在全球市场中所占份额就越来越大,已成为全球最大的大功率电力电子器件需求市场。我国市场的增长速度高于全球水平,年增长率近20%。

国际大厂主导产业,中国功率半导体亟需做强

《蓝皮书》同时指出,虽然功率半导体产业极具重要性,且规模庞大,但是主要供应商集中在美国、日本和欧洲。美国是电力电子器件的发源地,在全球电力电子器件市场中占有重要地位,主要器件企业有通用电气(GE)、ON Semi等。从上世纪90年代开始,日本成为国际上电力电子器件产业的发达地区,主要器件企业有东芝、富士和三菱等。欧洲也是全球电力电子器件产业的发达地区,主要企业有英飞凌、ABB、Semikron等。国际上SiC电力电子器件的主要供应商有Wolfspeed、英飞凌、罗姆、东芝、富士和三菱等公司;国际上GaN电力电子器件的主要企业有英飞凌、松下、富士通、三星、Transphom、GaN System、EPC、Avogy等。

从技术角度看,在超大功率(电压3.3kV以上、容量1~45MW)领域。目前,国际上6英寸8.5kV/5kA晶闸管已商品化。瑞士ABB等公司开发了非对称型、逆导型和逆阻型IGCT的产品,研发水平已达到9kV/6kA,商业化产品有4.5kV和6kV两种系列,其中6.5kV/6kA的IGCT产品已经开始供应市场。

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责任编辑:Trista
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