受益于新能源汽车、工业掌握等市场需求大量增加，MOSFET、IGBT等功率半导体产品持续缺货和涨价，带动2018年中国功率半导体市场规模大幅增长12.76%，达到2591亿元公民币。
来自TrendForce的剖析指出，作为需求驱动型家当，功率半导体在2019年的景气度仍旧持续向上，虽然仍有贸易战等不利成分影响，但在需求驱动下，其受影响程度要小于其它IC产品，估量2019年中国功率半导体市场规模将达到2907亿元公民币，较2018年增长12.17%。
中国市场抢眼，在很大程度上表示出了环球功率半导体市场的状况：增长强劲，总体向好。
据WSTS统计，2018年环球分立器件市场规模达到231亿美元，较2017年增长7.4%。受益于工业、新能源汽车、通信和消费电子领域新兴运用不断涌现，功率半导体市场将会不断扩大。
2019年第一季度，功率半导体仍坚持高景气度，在新能源运用（电动汽车、光伏、风电）、变频家电、物联网设备等需求拉动下，功率半导体呈现淡季不淡的良好趋势，根据富昌电子 2019年Q1的市场行情报告，MOSFET、IGBT的产品交期依然普遍在30周以上，且价格有所上调。高低压MOSFET、IGBT方面，英飞凌交期最长，达到39~52周，供给紧缺情形依然严厉。
估量到2022年，环球功率半导体市场规模将达到426亿美元。英飞凌以12%的市场霸占率排名第一。欧美日厂商凭借其技能和品牌上风，霸占了环球功率半导体器件市场的70%。
下面，我们就从运用和新工艺技能这两方面，看一下环球功率半导体市场的火爆情形。
汽车运用是第一牵引力
在运用层面，汽车是功率半导体未来发展的最大驱动力。
近5年，环球汽车产量从2012年的8213万辆，增长至2017年的9704万辆，根据中国信息家当网预估，从2018到2022年，环球汽车销量年均复合年增长率约为3.2%，估量2022年，环球汽车销量将增加至1.14亿辆。
未来几年，电动汽车的销量增速有望超过50%。据EV sales统计，2017年环球电动车销量超过122万辆，同比增长了58%。2018 年，电动车销量明显提速，1~4月，环球电动车发卖达到43.55万辆，较2017年同期增长了68.18%，销量呈现出加速增长的态势。
功率半导体紧张利用在汽车的动力掌握、照明、燃油喷射、底盘安全等系统当中。
新能源汽车新增半导体用量中大部分是功率半导体。在传统汽车中，功率半导体紧张运用在启动、发电、安全等领域，占传统汽车半导体总量的20%，单车代价约为60美元。
由于新能源汽车普遍采取高压电路，当电池输出高电压时，须要频繁进行电压变换，这时电压转换电路（DC-DC）用量大幅提升，此外，还须要大量的DC-AC逆变器、变压器、换流器等，这些对IGBT、MOSFET、 二极管等半导体器件的需求量也有大幅增加。以上这些极大带动了汽车电子系统对功率器件需求的增加。
根据麦肯锡的统计，纯电动汽车的半导体本钱为704美元，比传统汽车的350美元增加了1倍，个中功率器件本钱高达387美元，占55%。纯电动汽车比较传统汽车新增的半导体本钱中，功率器件本钱约为269 美元，占新增本钱的76%。
市场格局
在当今的功率半导体市场，中国大陆、台湾地区紧张集中在二极管、低压 MOSFET 等低端功率器件市场；IGBT、中高压MOSFET 等高端器件市场紧张由欧美日厂商霸占。
在新能源汽车用功率半导体领域，欧美日厂商三足鼎立。欧洲厂商紧张包括英飞凌、意法半导体、博世、恩智浦等；美国厂商紧张包括德州仪器、安森美半导体、威世半导体等；日本厂商则紧张包括东芝、三菱电机、瑞萨、罗姆半导体等。
图：环球汽车功率半导体厂商排名，资料来源：strategy analytics
从汽车用功率半导体厂商排名来看，来自strategy analytics的数据显示，英飞凌以25.6%的市占率排第一，意法半导体13.4%排第二，博世9.2%排第三，恩智浦8.8%排第四，紧随其后的是德州仪器，市占率为8.2%。
而作为功率半导体行业霸主，英飞凌于近期收购了Cypress（赛普拉斯），而后者主攻的便是汽车半导体市场，这使得英飞凌在汽车半导体市场的实力更强了。
在中国，得益于国产替代的政策推动和缺货涨价的状况，2018年多家中国本土功率半导体厂商取得了亮眼的成绩，并扩大布局脚步。个中，比亚迪微电子凭借拥有终真个上风，在车用IGBT市场快速崛起，取得中车用IGBT市场超过两成的市占率，一跃成为发卖额位于中国前三的IGBT供应商。此外，MOSFET厂商华微电子和扬杰科技营收大增，并且逐渐导入IGBT市场。
士兰微电子2018财报显示，整年营收30.26亿元，较2017年同期增长10.36%；归属于上市公司股东净利润为1.7亿元。虽然这一整体财报数字受到了业界的一些质疑，但其功率半导体的古迹确实亮眼。其功率器件产品营收14.75亿元，同比增长28.65%。在士兰微功率器件产品中，低压MOSFET、超结MOSFET、IGBT、IGBT大功率模块（PIM）、快规复管等产品增长较快。而在这些产品当中，大部分都可以用于汽车。
此外，台基股份在功率半导体市场的表现稳定向好，2019年第一季度，该公司功率半导体高端产品、高毛利产品比重有所上升，半导体板块收入及净利润较去年同期均有所增长。
而在中外互助方面，中国本土市场也是动作频频。
2018年3月，上汽集团与英飞凌成立合伙企业——上汽英飞凌半导体公司，上汽集团持股 51%，英飞凌持股49%。
据悉，上汽英飞凌半导体聚焦IGBT模块封装业务，旨在做事上汽集团及其他海内新能源汽车厂商，项目一期投资16亿元，估量未来2~3年实现100万套的年产能。
其余，不久前，闻泰科技已取得安世半导体控股权，安世半导体源于NXP的标准产品业务，在汽车功率半导体器件领域有着深厚的积累，其有两座晶圆厂（6英寸、8英寸）及三座封测厂，2017年发卖额超过13亿美元，该公司超过50%的产品运用在汽车领域，按照方案，安世半导体未来有望在中国大陆扩产，这可以说是给我国本土汽车功率半导体家当的发展打了一针强心剂。
IGBT增长强劲
功率半导体是电动车本钱占比仅次于电池的第二大核心零部件。新能源电动车动力产生和传输过程与汽油发动机有较大差异，须要频繁进行电压变换和直流-互换转换。加之纯电动车对续航里程的高需求，使得电能管理需求更风雅化，这些对IGBT、MOSFET、二极管等功率分立器件的需求远高于传统汽车。而作为新兴功率器件，IGBT在汽车需求的带动下，将涌现爆发式增长。
随着新能源汽车的遍及，IGBT作为主要的功率器件，受到了广泛的关注。IGBT 模块在电动汽车中发挥着至关主要的浸染，是电动汽车及充电桩等设备的核心部件。有统计显示，IGBT模块占电动汽车本钱将近10%，占充电桩本钱约20%。
IGBT 广泛利用于汽车电机掌握系统，目前，汽车电机掌握系统须要用到数十个IGBT。以特斯拉为例，特斯拉后三相交流异步电机每相要用到28个IGBT，总计要用84个IGBT，加上电机其他部位的IGBT，特斯拉共计利用了96个IGBT（双电机还要加前电机的36个）。按照 4~5美元/个的价格打算，双电机IGBT代价大概在650美元旁边。
半导体元器件在汽车中的用量成倍增长，而功率半导体对硅片的花费量巨大，一样平常情形下，一片8英寸硅片仅能切割70~80颗IGBT芯片。目前，电动车尚处于渗透率较低的家当化初期，汽车半导体用量需求的成长空间很大，这些将带动硅片家当进入长期、持续的供需紧张状态。
例如在纯电动车方面，一辆tesla model x汽车须要利用84颗IGBT，这样算来，基本上一辆车就要花费掉一片硅片。稠浊动力汽车的功率半导体用量相对较少，以宝马i3为例，单辆汽车的功率半导体硅片花费量约为1/4片。
下面看一下车用功率模块（当前的主流是IGBT），其决定了车用电驱动系统的关键性能，同时占电机逆变器本钱的40%以上，是核心部件。
IGBT约占电机驱动器本钱的三分之一，而电机驱动器约占整车本钱的15~20%，也便是说，IGBT占整车本钱的5~7%。2018年，中国新能源汽车销量按125万辆打算的话，均匀每辆车大约花费450美元的IGBT，所有车共需花费约5.6亿美元的IGBT。
在技能层面，IGBT芯片经历了一系列的迭代过程，包括从PT向NPT，再到FS的升级，这些使芯片变薄，降落了热阻，并提升了Tj；IEGT、CSTBT和MPT的引入，持续降落了Vce，并提高了功率密度；通过表面金属及钝化层优化，可知足车用的高可靠性哀求。
除了技能层面，IGBT在构造上也有创新，如涌现了RC-IGBT，以及将FWD与IGBT集成到一起的设计；此外，在功能上也有集成，如集成电流、温度传感器等。
新工艺技能推动功率半导体加速提高
以上讲的是汽车运用对付功率半导体发展的主要浸染，下面看一下新工艺技能的推动浸染。
传统的功率半导体，采取的是MOS技能，紧张器件是MOSFET和IGBT。而新兴的SiC和GaN，以及最新的氧化镓技能，正在给功率半导体的发展增长新的动力。
许多公司都在研发SiC MOSFET，领先企业包括美国科锐（Cree）旗下的Wolfspeed、德国的SiCrystal、日本的罗姆（ROHM）、新日铁等。而进入GaN市场中的玩家较少，起步也较晚。
SiC的电力电子器件市场在2016年正式形成，市场规模约在2.1亿~2.4亿美金之间。而据Yole预测，SiC市场规模在2021年将上涨到5.5亿美金，这期间的复合年均增长率估量将达19%。
目前，环球已有超过30家公司在电力电子领域拥有SiC、GaN干系产品的生产、设计、制造和发卖能力。
SiC在低压领域，如高真个白色家电、电动汽车等，由于本钱成分，逐渐失落去了竞争力。但在高压领域，如高速列车、风力发电以及智能电网等，SiC具有不可替代性的上风。
环球SiC家当格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势。个中美国环球独大，居于领导地位，霸占环球SiC产量的70%~80%；欧洲拥有完全的SiC衬底、外延、器件以及运用家当链，在环球电力电子市场拥有强大的话语权；日本则是设备和模块开拓方面的绝对领先者。
中国市场表现
我们习气把SiC和GaN称为第三代半导体技能，中国开展SiC、GaN材料和器件方面的研究事情比较晚，与国外比较水平较低，创新能力还不敷。
虽然掉队，我国也在积极推进，国家和遍地所政府陆续推出政策和家当扶持基金发展第三代半导体家当：地方政策在2016年大量出台，福建、广东、江苏、北京、青海等27个地区出台第三代半导体干系政策（不包括LED）近30条。一方面，多地均将第三代半导体写入“十三五”干系方案，另一方面，不少地方政府有针对性地对当地具有一定上风的SiC和GaN材料企业进行扶持。
海内企业方面，在LED芯片领域已有深厚积累的三安光电，在第三代半导体材料的研发投入达到了330亿元。
除三安光电外，扬杰科技、国民技能、海特高新等多家上市公司均开始布局第三代半导体业务。
扬杰科技曾透露，其SiC芯片技能已达到海内领先水平。海特高新通过其子公司海威华芯开始培植6英寸的第二代/第三代集成电路生产线。中车时期电气（中国中车子公司）在高功率SiC器件方面处于海内领先地位。国民技能也开始布局这个领域，其全资子公司深圳前海国民公司与成都邛崃市公民政府签订了《化合物半导体生态家当园项目投资协议书》，研发第三代半导体外延片。
此外，华润华晶微电子和华虹宏力也是发展第三代半导体材料的代表企业。
氧化镓
SiC和GaN并不是最新的技能，凭借比SiC和GaN更宽的禁带，氧化镓（Ga2O3）走入了人们的视野，该种化合物半导体在更高功率的运用方面具有独特上风。因此，近几年终于氧化镓的研究又热了起来。
实际上，氧化镓并不是很新的技能，多年前就有公司和研究机构对其在功率半导体领域的运用进行研讨，但就实际运用处景来看，过去不如SiC和GaN的运用面广，以是干系研发事情的风头都被后二者抢去了。而随着运用需求的发展愈加明朗，未来对高功率器件的性能哀求越来越高，这使得人们更深切地看到了氧化镓的上风和前景，相应的研发事情又多了起来，已成为美国、日本、德国等国家的研究热点和竞争重点。而我国在这方面还是比较欠缺的。
氧化镓是一种宽禁带半导体，禁带宽度Eg=4.9eV，其导电性能和发光特性良好，因此，其在光电子器件方面有广阔的运用前景，被用作于Ga基半导体材料的绝缘层，以及紫外线滤光片。这些是氧化镓的传统运用领域，而其在未来的功率、特殊是大功率运用处景才是更值得期待的。
虽然氧化镓的导热性能较差，但其禁带宽度（4.9eV）超过碳化硅（约3.4eV），氮化镓（约3.3eV）和硅（1.1eV）的。由于禁带宽度可衡量使电子进入导通状态所需的能量。采取宽禁带材料制成的系统可以比由禁带较窄材料组成的系统更薄、更轻，并且能应对更高的功率，有望以低本钱制造出高耐压且低丢失的功率元件。此外，宽禁带许可在更高的温度下操作，从而减少对弘大的冷却系统的需求。
氧化镓是一种新兴的功率半导体材料，其禁带宽度大于硅，SiC和GaN，在高功率领域的运用上风愈加明显。但氧化镓不会取代SiC和GaN，更有可能在扩展超宽禁带系统可用的功率和电压范围方面发挥浸染。而最有希望的运用可能是电力调节和配电系统中的高压整流器，如电动汽车和光伏太阳能系统。
结语
从环球集成电路市况来看，功率半导体已经成为未来几年环球IC产品中最具发展潜力的品类，得到了各国越来越多厂商的重视。在汽车运用和新工艺技能双轮驱动下，其强劲的发展势头及前景非常值得期待。
