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功率半导体充当节能先锋中国企业加快步伐

中国电子报?? 2009年11月25日 ?? 收藏1

  过去,人们常把集成电路比作电子系统的大脑,而把功率半导体器件比作四肢,因为集成电路的作用是接受和处理信息,而功率器件则根据这些信息指令产生控制功率,去驱动相关电机进行所需的工作。如今,新型功率半导体器件如MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)及功率集成电路应用逐渐普及,其为信息系统提供电源的功能也越来越引人注目。功率半导体器件在电子系统中的地位已不仅限于“四肢”,而是为整个系统“供血”的“心脏”。

  市场增速回升

  随着世界各国对节能减排的需求越来越迫切,功率半导体器件在变频家电、工业控制、电动及混合动力汽车、新能源、智能电网等诸多产业获得了广泛的应用空间。如今,中国正在成长为全球最大的功率半导体市场。以电动汽车应用为例,每辆电动汽车约需要一片6英寸IGBT晶圆;当中国电动汽车销量达到目前国内汽车销量的10%时,每年最少需要100万片6英寸IGBT晶圆。中国电器工业协会电力电子分会秘书长肖向锋告诉记者,从2005年到2008年,我国功率器件市场平均年增长率为23%,2008年市场销售额达1016。2亿元;新型电力电子器件即高频场控器件的市场需求增速更快,2005年到2008年平均增长率为30%,2008年市场销售额达800亿元。

  不过,国际金融危机对我国功率半导体器件市场也造成一定影响。江苏宏微科技有限公司总经理赵善麒在接受记者采访时表示,2008年,我国功率器件市场比上年增长7。8%,与前几年两位数的增长率相比有所放缓;但是,由于国家拉动内需政策的出台以及对节能减排的要求,我国的功率半导体器件在未来几年里还会保持增长,到2011年,年增长率将达到10%以上。

  国际金融危机对全球功率半导体产业的影响更大。“受到各行业设备投资、订货、产量减少的影响,在最低谷的时候,功率半导体市场比高峰期减少了50%。”三菱电机机电(上海)有限公司董事总经理森敏告诉记者,“不过,从今年春天开始,由于各国政府经济刺激政策的实施,尤其是中国政府投入4万亿元对投资和消费的拉动,产业景气度开始逐渐恢复。”

  家电应用凸显高能效

  与工业应用相比,家用电器虽然单台耗电量较低,但由于其应用范围广、产品数量巨大,因此,国际主流厂商对功率半导体器件在家用电器领域的应用也非常重视,他们纷纷推出自己的创新产品,力图在家电领域占有更大的份额。如何实现家用电器的节能?以空调为例,提高空调能效的关键在于提高空调压缩机、电机、风机、换热器等核心零部件的工作效率,其中,压缩机占据了空调耗电量的80%左右,而且,由于空调的风机也需要使用电机进行驱动,电机占据了压缩机和风机耗电量的绝大部分。

  “飞兆半导体的SPM产品系列高集成度电机驱动解决方案可用于驱动空调、洗衣机、吸尘器和许多其他商业和工业应用的高效变频电机,使产品比机械电机节能达40%。”飞兆半导体中国及东南亚地区销售及市场推广部副总裁陈坤和在接受记者采访时表示,“飞兆半导体还提供用于感应加热炊具的IGBT,其1200VFieldStop(场截止)IGBT具有更好的传导损耗和开关损耗平衡,以实现效率最大化,确保电器能够快速、准确地达到所需温度。另外,飞兆半导体的FieldStopIGBT具有较低的传导损耗和开关损耗,因而电器的工作温度得以降低,可实现更佳的系统稳定性、更高的能效和更长的使用寿命。”

  安森美半导体亚太区计算及消费产品部市场推广经理蒋家亮则表示,在中国的白家电应用中,安森美半导体的电源管理方案主要针对提升能效的应用。“由于能效要求变得更加严格,前一代的线性电源设计方案无法符合标准,因此,大多数应用开始转向能效更高的开关电源方案;同时,新的设计方案也保持了具有竞争力的方案成本。”蒋家亮说。

  变频化是家用电器的发展方向,在减少二氧化碳的排放量和电力消耗的同时,还能实现优化控制。在功率半导体领域,要提供有竞争力的产品,除了在芯片的设计与制造领域拥有领先的技术之外,还要在模块封装方面做足文章。“过去,家用电器的功率器件主要使用盒式模块。从1997年我们公司首先开发出DIPIPM(双列直插式智能功率模块)以来,现在已发展到第四代。”森敏介绍道,“日本、韩国和中国的很多工厂在变频空调的室外压缩机控制部分使用了三菱电机的DIPIPM,特别是今年以来,中国的各空调厂商大力推广变频化,DIPIPM的需求量大幅增加。”

  中国企业寻求技术突破

  尽管我国已经成为全球功率半导体产业的重要市场,但我国功率半导体器件的设计、制造能力还有待提高,我国功率半导体企业的生产条件和工艺技术大多仍停留在国外上世纪90年代的水平,关键技术仍掌握在少数国外公司手中。据统计,目前国内市场所需的功率半导体约有90%仍然依赖进口,缺乏核心技术将严重阻碍中国新兴节能产业的发展。“像IGBT这样的高端功率半导体器件基本上完全被国外厂商垄断,国内产品市场认证周期非常长,而且获得的市场认可度不高。”赵善麒不无遗憾地说。


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