功率半导体的市场应用与IGBT供需缺口

发布时间：2023-11-07 👁 2286 Tags：IGBT供需缺口车规级IGBT芯片封装清洗功率半导体芯片

功率半导体的市场应用

作为一个从1956年发展至今的成熟产业，功率半导体行业每年的市场空间可以被很容易地拆解成两个方面：折旧带来的替换市场以及电气化程度加深带来的新增市场。

既然新增市场源于电器化程度的加深，那么能对功率半导体市场规模造成较大影响的下游行业无疑又将符合两个条件：应用市场具备一定的规模基数；以及相应新产品对功率半导体的需求大幅增加。经过观察，有三个行业显著符合这两个条件：清洁能源行业、电动汽车行业以及物联网行业。

在过去相当长的一段时间里，功率半导体市场一直由欧、美、日等外资巨头牢牢占据着主导地位，随着近年来新能源汽车的发展，许多本土企业也纷纷入局。放眼市场，不论是传统Si功率器件IGBT、MOSFET，还是以SiC、GaN等为代表的第三代半导体，国内都有企业布局。

1）、IGBT供需缺口达13.6%

IGBT是一种功率半导体芯片，是绝缘栅双极晶体管的简称。IGBT 功率模块用作电子开关设备。通过交替开关，直流电(DC) 可以转换为交流电(AC)，反之亦然。IGBT 适用于高电压、高电流应用。它们旨在以低功率输入驱动高功率应用。

根据中国汽车工业协会最新统计显示, 2022年中国新能源汽车持续爆发式增长，产销分别完成705.8万辆和688.7万辆,同比分别增长969%和93.4% ,连续8年保持全球第一。

IGBT作为新能源汽车核心零部件,需求量持续高涨。IGBT芯片厂商包括英飞凌和安森美等,这些大厂的交期平均都在一年以上,同时海外如欧洲和美国的电动车市场也开始进入高速增长期,他们会优先保障本土供应。因此,在供需偏紧的情况下,国产IGBT厂商在车载IGBT领域的替代进程加速。

2021年底,时代电气、士兰微和华虹半导体等厂商的IGBT产能相继投产,相关企业利润也迅速增厚。比如:斯达半导、士兰微、比亚迪半导体、时代电气、宏微科技、华润微、新洁能等半导体企业IGBT业务均实现了极大提升,车规级IGBT产品在市场.上也实现了极大突破。

根据DIGITIMES Research统计与分析, 2022年IGBT因电动车与光伏发电市场的强劲需求,在供应端产能有限的情况下,整体供需缺口达13.6%。对于中国市场来说, IGBT是近年来半导体和电动汽车的布局热点,不过至今车规级IGBT产品国产化率仍然较低。

2）、车规级MOSFET持续发展

MOSFET具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好；制造工艺简单、辐射强，因而通常被用于放大电路或开关电路。

MOSFET器件具有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好等特点，广泛应用于低中高压的电路中,是覆盖电压范围最广，下游应用最多的功率器件之一。

随着新能源汽车加速发展,汽车功率器件供应缺口拉大,以及以瑞萨为代表的大厂逐步退出中低压MOSFET部分市场。在供给优化与需求增加的双重驱动下，国产车规级功率器件厂商开始加速进入汽车供应链。

目前士兰微、安世半导体在MOSFET市场份额上位列国内厂商前列。此外,华润微、扬杰科技、苏州固锝、华微电子、新洁能、东微半导、捷捷微电等国内厂商近年来在车规级MOSFET领域持续发展。

以士兰微、华润微、扬杰科技为代表的IDM公司已覆盖高压超级结产品,并逐步扩大产品占有率:士兰微已完成12英寸高压超结MOS工艺平台开发;华润微2022年Q1高压超结产品收入超亿元;扬杰科技2022年Q1汽车MOS订单实现大幅增长。

在设计公司端,东微半导、新洁能为代表的MOSFET厂商发展迅速]:东微半导2022年Q1高压超结MOS产品收入占比达78.1% ，车载充电机收入占比超14% ;新洁能2022年Q1超结MOS收入近亿元(占11.5%),汽车电子收入占比达13%。

3）、第三代半导体成为必争之地

SiC作为第三代半导体材料,具有比硅更优越的性能。不仅禁带宽度较大,还兼具热导率高、饱和电子漂移速率高、抗辐射性能强、热稳定性和化学稳定性好等优良特性。

SiC器件广泛用于光伏逆变器、工业电源和充电桩市场,已成为中国功率半导体厂商的必争之地。目前斯达半导车规级SiC MOSFET模块开始大批量装车应用,并新增多个使用车规级SiC MOSFET模块的主电机控制器项目定点;三安光电、华润微等企业在SiC二极管、SiC MOSFET等器件领域已逐步实现产品系列化;士兰微、闻泰科技等企业也积极布局SiC器件研发,并已取得阶段性进展。

面对市场需求转变,功率半导体被认为是中国半导体产业崛起的可能突破口之一,中国厂商也投入了大量资金进行布局,相关计划也陆续传出进度更新的消息。

车规级IGBT芯片封装清洗：

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

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