晶闸管重工业发展的驱动力
1956 年 美国贝尔实验 室发明了晶闸 管,以满足越 来越高的指标 要求,从那以 后,功率半导 体的步伐一刻 没有停歇,一 直在通过多种 模式实现技术 进步。随着社 会电气化程度的进一步提升,功率半导体在不 断追求更高的功率密度和更低的功耗,这是功 率半导体长远追求的目标和要求。
实际上,功率半导体的发展是在满足特定 功率的基础上不断追求更小的体积、重量和更 低的功耗,包括实现自身的低功耗与高功率密 度,也就是功率和体积之比。未来,具有更低 的功耗和更高功率密度的功率半导体器件将驱 动世界向着更高效、更节能、更精密的方向发展。
从功率半导体的发展进程来看,高功率、 高频率,包括小型化与低功耗是技术演进的方 向,不过,不同应用对功率指标的要求有所不 同,在满足特定功率要求的前提下,新的技术、 工艺都在尽量追求小型化和低功耗。我们看 到,新能源汽车等新兴应用市场对大功率半导 体器件的需求很大,但传统功率器件在体积、 重量、功耗等方面性能不足,而以 IGBT 为代 表的新型功率器件在保证实现高功率的基础上 发挥了小型化和相对低功耗的优势,成为了主 流的大功率器件。另外,过去 10 年间原来粗 犷用电终端统一供电逐渐改为每一个用电终端 的精确化控制,实现了电源管理器件、负载开 关等的不断创新。
根据基业常青经济研究院的研究,未来 5 到 10 年间,新能源行业将占据主导的是光伏 发电和风能发电,2020 年,中国光伏装机总量将从 2015 年的近 2 亿千瓦时提升到 4 亿千 瓦时,复合增长率 16%,无论是风力发电或 是光伏发电,都会用到更多功率半导体器件。
在汽车行业,相比燃油车,不管是轻混车、 混动车 / 插电混动车,还是纯电动车的功率半 导体器件用量将分别增长一倍至四倍。而物联 网行业的大规模应用,一方面将新增数据收集 与数据传输环节,同时产生更多的用电需求, 功率半导体的增长空间加大了;另一方面物联 网设备有高精密度和低功耗的需求,需要通过 功率半导体器件来实现更低的设备功耗。
功率半导体是一个需求驱动的行业,中国 企业的近期目标应该是实现进口替代,因为国 内的功率半导体器件企业在和国外的企业竞争 中往往具备成本与定制化优势。在短期内,国 内设计企业更容易把握进口替代的机遇,理由 是当国内功率半导体厂商在工艺技术达到国际 同等水平,甚至略微低于国际同等水平时,可 以依靠定制化生产来进行一定的产品性能补充, 就可以进行相应的进口替代,实现快速的发展。