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  • 斩波电路 SiC半导体技术展望:欧美日厂商三足鼎立不平衡

    据Strategy Analytics预测斩波电路,到2026年,电力电子元件的需求将占HEV/EV电力系统半导体总成本的50%以上。根据报告《HEV-EV半导体技术展望:SiC和GaN将扮演什么角色》 Strategy Analytics最近发布的报告指出,提高汽车电子的系统效率需要碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等基础元件。 ,这将为汽车半导体行业未来创造更高的利润率和盈利机会。

    整体功率器件市场向好,但纵观整个功率器件市场,呈现出欧美日厂商三足鼎立的不平衡发展局面。

    据IHS分析,2017年全球前10大厂商均为欧美日系企业,占全球供应规模60%以上,其中包括英飞凌(18.5%)、安森美(9.2%)、 ST (5.3%) 分别。 排名前三。 欧洲功率器件厂商在规模上似乎不占优势,但以英飞凌为首的几家公司绝对占据主导地位。

    美国:TI、Fairchild、M​​axim、ADI、ON Semiconductor、Vishay、NS、Linear、IR、AOS、Cree、littlefuse、Diodes Incorporated、IXYS、Microsemi 等。

    欧洲:英飞凌、ST、NXP、赛米控、ABB、Vincotech、丹佛斯等。

    日本:东芝、瑞萨、罗姆、松下、富士电机、NEC、理光、三肯、精工、三洋、夏普、富士通、三菱等。

    在国际巨头面前,国内本土厂商显得格格不入。 他们主要提供二极管、晶闸管、低压MOSFET等低端功率半导体器件,仍处于产业链末端。

    与供给侧形成鲜明对比的是内需侧。 据赛迪顾问数据显示,2016年中国功率半导体市场规模达1496亿元,占全球市场份额超过40%。 据Yole和中国半导体协会数据显示,2017年中国大陆功率半导体器件销售额达到2170亿元,同比增长3.93%,约占全球市场份额的39%,其次是欧洲为 18%; 此外,美国和日本的销售额占比相似,分别为8%和6%。

    再加上中美贸易战等大环境对功率器件价格的影响,功率器件已经成为仅次于MLCC等无源器件的最贵产品。 同时,各大厂商的供货周期一再延长,导致各大功率器件厂商2019年上半年产能被排满。

    斩波电路图_斩波电路工作原理_斩波电路

    斩波电路工作原理_斩波电路图_斩波电路

    2018年上半年低压(上)和高压(下)MOSFET交付周期(图片来源:中泰证券研究所)

    国际环境不容乐观,我国电子产业不可避免地受到不同程度的影响。 这对于本土厂商来说既是机遇也是挑战。 争取尽快完成国产替代是他们的使命。

    目前,华微、扬杰、士兰微等企业主攻MOSFET,嘉兴之星、中车、比亚迪、士兰微等企业主攻IGBT,北京泰科天润在SiC领域有所建树。 华天恒芯、苏州能讯、苏州精展、江苏能化、杭州士兰微、江苏华工半导体等国内最早布局GaN领域的本土企业在0-40V低压领域拥有最大的替代机会,同时,在400-6500V的高压领域已经开始出现本土企业的声音,但在40-100V和100-400V广泛应用的中间领域仍然是一个难题。

    全球十大功率器件厂商及产品介绍

    英飞凌

    英飞凌脱胎于西门子半导体部门,1999年4月1日在德国慕尼黑正式成立斩波电路,是欧洲最大的半导体公司,其功率半导体排名全球第一。 其主要功率器件产品包括高可靠IGBT、功率MOSFET、氮化镓增强型HEMT、功率分立器件、保护开关、硅驱动器、氮化镓驱动器、IGBT模块、智能功率模块(IPM)、线性稳压控制器、电机控制解决方案、 LED驱动器和各种AC-DC、DC-AC和数字电源转换,涵盖所有电源技术——硅(Si)、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN),功率范围涵盖微安级到兆瓦级。

    安森美半导体(ON Semiconductor)

    安森美半导体公司成立于 1999 年,是高性能电源解决方案的全球供应商。 其主要功率器件产品包括汽车行业MOSFET、整流器、IGBT,以及全面的高能效电源和信号管理、逻辑、分立和定制解决方案阵容,使其广泛应用于汽车、通信、计算机、消费电子、工业、LED照明、医疗、军事/航空航天和电源应用中表现良好。

    ST(意法半导体)

    ST集团于1987年由意大利SGS微电子公司和法国汤姆逊半导体公司合并而成。 它是全球最大的半导体公司之一,也是全球领先的分立功率器件供应商之一。 其产品范围包括MOSFET(包括采用创新MDmeshTM第二代技术的器件)、双极晶体管、IGBT、肖特基和超快恢复双极工艺二极管、双向可控硅和保护器件。 此外,意法半导体的专利IPAD(集成有源和无源器件)技术允许在单个芯片中集成多个有源和无源元件。

    三菱(三菱电机)

    三菱公司成立于1921年,主要功率器件包括IGBT、IPM、MOSFET和SiC器件,产品应用于白色家电、工业控制、智能电网、轨道交通、绿色能源、卫星、国防系统、电梯和自动扶梯、和汽车电子。 广泛应用于电源、空调、通风设备等领域的功率转换和电机控制。

    东芝

    东芝成立于 1875 年,是日本最大的半导体制造商,隶属于三井集团。 东芝的功率器件产品包括广泛的二极管、双极晶体管、VDSS为500~800V的中高压DTMOSIV系列、VSS为12~250V的低压UMOS系列、SiC SBD和智能功率器件(IPD)IC。 包括60V低压IPD和250V/500V高压IPD,可应用于娱乐、汽车设备、家用电器、工业设备等领域。

    威世

    Vishay 集团成立于 1962 年,是全球最大的分立半导体和无源电子器件制造商和供应商之一。 其主要产品包括无源和分立有源电子元件,特别是电阻器、电容器、电感器、二极管和晶体管。 广泛应用于计算机、电话、电视、汽车、家用电器、医疗设备、卫星、军事和航空设备。

    富士电机

    富士电机成立于1923年,是一家日本重型电机制造商,主要产品为大型电机。 其主要功率器件包括整流二极管、功率MOSFET、IGBT、功率控制IC、SiC器件等。值得一提的是,富士也是日立的IGBT芯片供应商。 拥有全球最多的IGBT器件技术专利,共计500件。 现在,富士电机的IGBT几乎占领了日本的电动汽车领域。

    瑞萨

    瑞萨电子于 2003 年由日立制造半导体部门和三菱电机半导体部门合并而成。 是全球十大半导体芯片供应商之一。 其主要模拟功率器件包括双极功率晶体管、功率二极管、功率MOSFET、晶闸管和IGBT,广泛应用于汽车、工业、家居、办公自动化、信息与通信技术等领域。

    罗姆

    罗姆公司成立于1958年,是全球领先的半导体制造商之一。 其主要功率器件包括晶体管、二极管、IGBT、SiC功率器件和智能功率模块。 其功率器件产品线是小型高可靠性产品线的典型代表。

    赛米控

    赛米控成立于1951年,总部位于德国纽伦堡,是全球领先的功率模块和系统制造商之一。 其产品主要覆盖中等功率输出范围(约2kW至10MW),是现代节能电机驱动和工业自动化系统的核心部件。 它们广泛应用于电源、可再生能源(风能和太阳能发电)和电动汽车(私家车、货车、公共汽车、卡车、叉车等)领域。 同时,赛米控也是全球十大IGBT模块供应商之一,在1700V及以下电压等级消费类IGBT领域处于主导地位。 目前,赛米控占据全球二极管和晶闸管半导体模块市场25%的份额。

    路在哪里?

    从政府和供给​​侧企业的角度来看,在功率器件领域,欧、美、日三足鼎立的局面暂时不会改变。 但国内市场需求巨大,本土厂商支撑仍存在问题。 如何尽快完成国产替代,将是未来的一场硬仗。 , 如何取胜? 天时、地利、人和。

    从技术角度看,功率器件必然向大功率、高频、高效率、易驱动方向发展。 后IGBT时代新材料的出现可以加速这些目标的实现。

    从需求方企业和个体工程师的角度来看,需求始终是一致的,那就是更强大的性能、更好的功能、更便宜的价格、更短的供货周期、更好的服务。 权衡这些因素,哪一个更容易使用? 朋友们,你们觉得呢?

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