论中国电力半导体器件行业的发展现状和前景..doc

论中国电力半导体器件行业的发展现状和前景 现代电子技术包含两大部分：信息电子技术（包括：微电子、计算机、通信等）和电力电子技术（又称功率半导体技术）。集成电路是信息电子技术的核心，电力半导体器件是电力电子技术的核心。前者是实施信息的存储、传输、处理和控制指令；后者不但实施电能的存储、传输、处理和控制，保障电能安全、可靠、高效和经济的运行，而且将能源与信息高度地集成在一起。如果用人体来比喻的话，信息电子相当于人的大脑和中枢神经；而电力电子则相当于人体的心血管系统，为人体的活动传输能量，两者缺一不可。 图1 半导体器件结构 电力电子技术是实现高效节能节材、改造传统产业并促进机电一体化的关键技术，它是弱电控制与强电运行之间、信息技术与制造技术之间的桥梁，是我国国民经济的重要基础技术，是现代科学、工业和国防的重要支撑技术，进入21世纪之后，95%以上的电能须经电力处理后才能使用 一、中国电力半导体器件行业的发展现状 （一）市场规模扩张迅速 电力半导体器件被广泛应用于计算机、工业控制、汽车电子、网络通信、消费电子等各个领域。 图2 主要应用领域 在应用领域需求的带动下，2010年中国功率器件市场规模快速增长，销售额达到1015.1亿元，增长30.1%，首次突破千亿元，中国已经成为全球最大的功率器件市场。风能、太阳能、智能电网、半导体照明、新能源汽车等领域都已经上升到国家战略层面，在国家鼓励、扶持政策的推动下，发展迅速，这些领域的快速发展都成为中国功率器件市场规模快速增长的新热点。 图3 2007-2011年中国功率器件市场规模 从产品结构看，IGBT、MOSFET、FRED、晶体管等电力半导体器件总销售额为656.76亿元； 图4 2011年中国功率器件市场产品分类 IGBT是所有产品中增长最快的，增长率达到7.8%，2011年中国IGBT市场销售额为54.7亿元。 图5 2007-2011年中国IGBT市场情况 据HS iSuppli公司中国研究服务发表的一份报告，由于绿色能源与能源效率得到更多的重视，2011-2015年中国IGBT市场销售额的复合年度增长率将达13%。2010年中国市场IGBT销售额为7.1亿美元，比2009年的4.3亿美元大增65%，2011年达到8.59亿美元，2015年有望达到13亿美元，如图6： 图6 2010-2015年中国IGBT市场预测 从2011年中国功率器件市场来看，由于受整体经济发展不确定性、国家不断紧缩的财政政策影响，2011年至201年中国功率器件市场的增长速度将会逐步放缓。到。 图7 2012-2014年中国功率器件市场预测 （二）内生因素推动电力半导体器件需求持续快速增长 由于国家对节能减排、新能源以及轨道交通产业的大力推动，IGBT等电力半导体器件在工业变频器、变频家电、新能源以及轨道交通产业得到了快速发展； 变频器：前瞻产业研究院发布的《2013-2017年中国变频器行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》数据显示，2011年末我国变频器行业实现销售收入252亿元，同比增长21%预计未来三四年内，变频器市场整体增幅将保持在20%-25%之间。因此，预计到2015年行业市场规模将接近600亿元。 图8 IHS iSuppli 2009-2015年中国空调变频器市场预测 轨道交通产业：根据中国铁路“十一五”规划的“四纵四横”铁路客运快速通道，中国铁道总长度将从2010年的9万公里提升到2020年的12万公里。预计中国近期将新增5000辆电力机车、2000列高速动车组及3000节客车厢。与此同时，中国已有至少25个城市计划建设或扩展地铁，总计达数千公里，中国城市快速轨道交通的建设估计需要新增1000列以上的地铁车厢。电力机车IGBT模块，动车组需要超过100IGBT模块，每列地铁列车需要50-80只IGBT模块测算，2010-2020年十年内轨道交通市场对IGBT模块的需求将超过3万 （三）电力半导体器件的发展历程 电力器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。 IGBT技术不断发展，其结构和工艺技术也发生了较大的变化。IGBT的结构发展纵向上经历了穿透型（PT）、非穿透型（NPT）以及场终止型（T-FS）；栅极由平面栅发展到沟槽栅。结构的不断升级，其产品的特性变得损耗更低、工作结温更高、可靠性更高。 图9 IGBT的技术发展引起的结构变化