新基建下，功率半导体器材趋势

功率半导体器材有电力电子的“CPU”之称。本质上，它是运用半导体的单向导电性能，在电力电子设备中完成变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、开关等电能转化，到达对电能(功率) 的传输、处理、存储和操控。

跟着电力电子设备越来越遍及，电气化、信息化、数字化越来越深化地影响着社会的开展。在此背景下，功率半导体器材所发挥的效果也就越来越巨大，特别是今年年初以来，我国大力推进新基建，这为功率半导体器材工业的开展又添了一把火。

新基建本质上是信息数字化的根底设施建造，这些设施都绕不开电力和电子设备的运用。依据我国工程院院士丁荣军介绍，新基建首要包含信息、融合、创新三个方面的根底设施建造。以5G、物联网为代表的通讯网络根底设施，以云核算、区块链、数据中心为代表的数据根底设施等，这些设施均为用电大户，对用电的需求量和质量(供电电源稳定性、功率放大和动力运用功率)都有更高要求。这必定要依托于功率半导体器材作为底层技能。

而在新基建关注的融合根底设施涵盖智能交通、才智动力等范畴，比如高速列车、城际列车和城市轨道交通等，功率半导体器材作为电能转化的要害核心部件，能够大幅度进步电能转化和传输过程功率，降低动力的消耗。在重大科技根底设施、科教根底设施、工业技能创新根底设施等，功率半导体器材技能支撑着很多工业开展的根底与共性核心技能。能够说，功率半导体器材是新基建布置和施行的底层保障和根底支撑。

比亚迪功率器材总经理杨钦耀也指出，功率半导体器材广泛运用于新基建的各个范畴，尤其在特高压、新动力轿车充电桩、轨道交通及工业互联网方面起到核心支撑效果，在5G基建和大数据中心建造的电源模块中是十分要害的元器材。

正是因为功率半导体器材在5G基建、特高压、新动力轿车充电桩、大数据中心等傍边发挥着要害效果，功率半导体器材在 这些范畴有着广泛的运用。跟着新基建的快速施行，功率半导体器材厂商将迎来巨大的生长机遇。

依据IHS数据，2018年我国功率半导体器材商场规模138亿美元。2021年我国功率半导体器材商场规模有望到达159亿美元，年复合添加率4.83%，超过全球功率半导体器材的添加速度。中金公司研究部认为，在“新基建”以及进口代替推进下，预计2025年我国仅通讯基站用电源类功率半导体器材商场将到达126亿元。

明星产品IGBT与MOSFET占比快速进步

功率半导体器材通过60多年的开展，产品种类繁多，首要包含功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。其间，MOSFET和IGBT因为产品性能优越，近年来商场规模添加迅速，占比不断进步。IC Insights 报告中指出，在各类功率半导体器材中，未来最看好的产品是 MOSFET 与 IGBT 模组。

简单来说，MOSFET是一种能够广泛运用在模仿与数字电路的场效应晶体管。MOSFET具有导通电阻小、损耗低、驱动电路简单、热阻特性佳等优点，合适用于 PC、手机、移动电源、车载导航、电动交通工具、UPS 电源等电源操控范畴。IHS预估，2022 年全球 MOSFET 商场规模接近 75 亿美元。

IGBT 是由双极型三极管 (BJT) 和 MOSFET 组成的复合式功率半导体器材，兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 BJT 的低导通电阻的优点。IGBT 驱动功率小，十分合适运用于直流电压为 600V 及以上的变流体系，如新动力轿车、变频器、开关电源、照明电路、交流电机等，预估2020年全球IGBT商场空间到达60亿美元左右。

新基建的施行无疑将进一步强化MOSFET和IGBT的商场抢先优势。杨钦耀指出，新动力轿车、轨道交通等多个范畴加速崛起，将带动功率半导体器材工业迎来开展机遇。以新动力轿车为例，新动力轿车作业时电流范围在-100A到+150A之间，如此巨大的电流需求被电控单元精准操控，以完成轿车的制动，而傍边最核心的零部件就是IGBT。

有数据显现，新动力中轿车功率半导体器材的价值量约为传统燃油车的5倍以上，IGBT约占新动力轿车电控体系本钱的37%。未来新动力轿车商场的快速添加，有望带动IGBT运用量的明显进步，然后有力推进IGBT商场的开展。

通讯职业是功率半导体器材运用的另一大范畴。华润微电子功率器材工作群总经理李虹指出，5G是新基建的核心，AI在5G根底大将得到快速开展，两者相得益彰，是未来最具潜力的添加范畴。

半导体工业尤其是功率半导体器材工业，既是技能驱动的工业，也是运用需求拉动的工业。5G建造所需的基站设备及其遍及后带来物联网、云核算的快速开展，将对功率半导体器材发生长时间很多需求。以5G的核心技能MassiveMIMO为例，它的广泛部署将大大进步关于MOSFET构成的射频器材需求。

第三代半导体具备开展潜力

从技能开展来看，跟着硅基器材的趋近本钱效益临界点，近年来主流功率半导体器材厂商纷繁环绕碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等第三代半导体资料进行探索。第三代半导体资料具备宽禁带、低功率损耗等特性，迅速在高压高频率等新场景下开展壮大，成为功率半导体器材范畴未来的重要开展趋势之一。

不过，第三代半导体也存在着制作本钱较高以及长时间可靠性疑虑等问题，因而还需求更加广泛地推广运用，以降低本钱、进步性能。而新基建的施行无疑对第三代半导体资料在功率器材傍边扩展浸透率有着极大的帮助。

对此，意法半导体亚太区功率分立和模仿产品器材部区域营销和运用副总裁沐杰励就指出，新基建关于SiC和GaN器材而言，是一个巨大的时机。SiC器材相关于Si器材的优势之处在于能够降低能量损耗、更易完成小型化和更耐高温。

SiC器材在直流充电桩及智能电网、工业用电等范畴运用，能够带来高功率、大功率、高频率的优势。GaN器材也有其商场空间。GaN的优势在于其开关频率十分高。高开关频率意味着能够运用尺度更小的无源元件。如果需求减小器材的外形尺度，这时GaN将发挥重要效果。

以新动力轿车充电桩为例，沐杰励指出，充电桩建造已经成为新基建的一部分，车桩比及充电桩的有效分布会直接影响新动力轿车顾客的运用体验。跟着新动力轿车运用率进步，顾客对方便、快速充电的需求也越来越高，因而需求扩展根底设施建造，添加充电站数量并提供更快的充电服务。

先进的功率技能和新资料如SiC在新动力轿车中起着重要效果。车载充电器和逆变器正在推进半导体公司出资新的宽禁带半导体技能和新式IGBT，并研制新的功率封装解决方案，以最大极限地运用这种高端硅技能的优势。