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【携芯网】IPM和MOSFET管缺货、缺料,订单塞爆供不应求

Auth:【携芯网】 Date:2020/9/2 Source:互联网 Visit:82 Related Key Words: MOS场效应管

 

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目前,市场上急缺IPM和MOSFET这一类的功率器件物料,IGBT类高压大电流产品反而不缺。国际电子商情询问被动元件分销商了解到,国内IPM智能功率器件供应链,由于新能源汽车、充电桩变频器起量,不用单独设计IGBT驱动和保护电路,可靠性和稳定性比较强,加上选型较多,价格不是特别敏感,厂商订单塞爆。ROHM、英飞凌等原厂优先投产IGBT,导致IPM产能保守过去,出现缺货涨价。过去,通用的IPM智能功率模块45-100RMB不等;现在,已经涨到75-125RMB不等。MOSFET这块主要是做小功率电路保护,电源开关频率高,加上智能手机快充普及千元机器,在消费电子领域、白家电和新能源市场应用广泛,部分品种出现供不应求情况。

功率半导体市场趋势

根据IC Insights最新的调查报告,全球分立式功率晶体管市场在2012年受到整体经济形势的影响出现大幅下滑之后,2013年在低谷基础上强势反弹,到2017年,全球分立式功率晶体管市场的营收将每年以8.5%左右的速度成长。

随着新的燃油经济性标准和日趋严格的环境法规的推出,电动汽车(EV)/混合动力汽车(HEV)迎来高速发展,汽车功能电子化趋势日益增强,汽车电子市场未来3年CAGR预计将达19%,增长潜力巨大。功率器件作为提高能源转换效率的关键部件,将在当中发挥重要的作用。8.jpg2006~2020年全球功率器件市场趋势(单位:百万美元)

根据赛迪顾问的报告,功率半导体占到新能源汽车新增半导体用量的76%、新能源整车半导体用量的50%。未来几年新能源汽车及充电桩市场将进入爆发期,功率半导体作为其核心器件也将迎来黄金发展期。9.png家用电器以及小功率工业传动设备能效提升的全球性趋势导致了IPM产品领域的增长。根据应用的不同,使用IPM的变频电机消耗的能量仅有简单通断控制电机的一半左右。在冰箱这样的家电中,使用一台或多台变频电机获得的能效提升能降低外壳绝缘要求,这可改善设计灵活性并降低材料成本。

IPM产品在紧凑、可靠的单一封装内整合了功率半导体(此种情况下是IGBT)和集成电路(IC)组件。IHS Technology的研究人员估计,在2015年到2020年期间,IPM产品全球市场的复合年均增长率接近10%,同期消费领域的年均复合增长率预计达到15.5%。在未来几年,新能源和白家电有望成为该领域的增长推动器。10.jpg数据显示,2015年国际IGBT市场规模约为48亿美元,预计到2020年市场规模可以达到80亿美元,年复合增长率约10%。

目前,国内IPM、MOSFET和IGBT功率器件厂商在电力牵引、智能电网、高铁和地铁、电动车和充电桩、变频家电和变频空调、机器人和运动控制、保障性安居工程、节能设备以及城市基础设施项目等市场带动下,将迎来长足发展。

全球主要功率器件供应商

MOSFET电源控制管理器件是提升电子设施及产品省电效能的首要关键,应用领域包括智能手机、个人电脑、云端运算服务器、大尺寸超薄型LED显示屏、LED TV、及LED照明、DC-DC转换等。随着瑞萨、英飞凌、Fairchild、Vishay相继退出中低端产品线,采用开发Sic方案走向大电流、小体积高端产品。中小功率的MOSFET芯片已产业化,目前国产替代率最高的功率器件,国外知名原厂有APM、FM、APPC,国产厂商知名的有士兰微、Nexperia、闸能科技、成启半导体等。

智能功率模块(IPM),是指集成驱动和保护电路到单个封装的模块化方案,较分立方案减少占板空间,提升系统可靠性,简化设计和加速产品面市时间。应用于工业、汽车和消费等应用,具有显著的能效、尺寸、成本、可靠性等优势,价格优势明显。IPM老牌供应商为:ROHM、三菱电机、东芝、安森美、英飞凌(美国国际整流器)、日本新电元等功率器件大厂。

IGBT适合高压大电流应用,开关频率不高,一般低于20K,也有新型IGBT可以高开关频率,一般来用的话开关频率不高。选型方面,IGBT的驱动要求比较高,需要负压关断,最好是软关断避免高的DV/DT损坏管子。IGBT器件受限于工艺,平均价格居高不下,中国的现状仍是进口芯片封装为主,主要在日美欧大厂手中。三菱自1968年提出IGBT概念后,至今已经开发到第7代IGBT产品。11.jpg国际厂商起步早,研发投入大,形成了较高的专利壁垒。美国功率器件处于世界领先地位,拥有一批具有全球影响力的厂商,例如TI、Fairchild、NS、Linear、IR、Maxim、ADI、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay等厂商。欧洲拥有Infineon、ST和NXP三家全球半导体大厂。日本功率器件厂商主要有Toshiba、Renesas、NEC、Ricoh、Sanke、Seiko、Sanyo、Sharp、Fujitsu、Toshiba、Rohm、Matsushita、Fuji Electric等等。中国台湾的功率芯片市场发展较快,拥有立锜、富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等一批厂商。台湾厂商主要偏重于DC/DC领域,主要产品包括线性稳压器、PWMIC(Pulse Width Modulation IC,脉宽调制集成电路)和功率MOSFET,从事前两种IC产品开发的公司居多。

国内方面,华虹宏力是全球首家、最大的功率分立器件200mm代工厂,在功率器件产品稳定量产上拥有15年的经验。公司提供独特的、富有竞争力的超级结MOSFET(Super Junction,SJNFET)和场截止型(Field Stop,FS)IGBT工艺。其中先进的第二代SJNFET和新一代的600V~1200V FS IGBT已实现量产。

国内首条、世界上第二条8英寸IGBT专业芯片线已于2014年下半年在中国南车株洲所下线投产,标志着我国开始打破英飞凌、ABB、三菱电机等国外公司在高端IGBT芯片技术上的垄断。IGBT模块的封装技术也上了一个大台阶,采用国产芯片的4500V、6500V/600A~1200A的IGBT模块进入小批量的量产阶段。

功率器件原厂动态和策略

功率半导体主要在以Si、GaN、SiC三种材料为衬底开发,由于各自的性能不同,Si、SiC和GaN功率器件各有不同的应用市场。国内外各大厂商看好SiC与GaN功率半导体的未来发展前景,早已有所布局。

策略上,ST认为,在工业和家电市场上,IGBT是一个高成本效益的解决方案,但是,在逆变器市场上,碳化硅MOSFET将接替IGBT成为新的霸主,因为逆变器市场对能效要求很高。在电机控制市场上,IGBT将要面临一场卫冕战。Littelfuse投入了大量的研发力量开发SiC产品,如SiC肖特极二极管。强茂股份表示,SiC肖特基的成本高出Si数倍,将慢取代现有的Si组件。

原厂也看好功率器件在新兴市场的表现,安森美通过并购Fairchild,以补足其在中、高压功率器件上的不足。瑞萨则通过收购Intersil巩固其在汽车电子市场的地位。英飞凌以8.5亿美元收购了Cree旗下Wolfspeed功率和射频业务部,包括相关的功率和射频功率器件碳化硅晶圆衬底业务。三菱电机的功率半导体模块(包括其在美国合资企业Powerex)约占全球总销量的23%,位居功率模块市场首位。

刚从NXP标准产品部门独立出来成立的Nexperia,最大优势是现有工厂能够进行前后端生产,IDM模式可缩短产品周期快速上市,日前宣布推出尺寸减小80%的汽车用功率MOSFET封装。

另外,国际电子商情获得消息,此前有从F原厂中国区功率部门出来的一个团队,自己在做一个新品牌,主要生产制造替代MOSFET电源管理器件,已大量出货。

 

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