一、功率器件在半導體產(chǎn)業(yè)中的位置

功率半導體器件，簡稱功率器件，又稱電力電子器件，屬于半導體產(chǎn)品中的分立器件。功率集成電路也就是如下圖的【功率IC】，典型產(chǎn)品有【電源管理芯片】和【各類驅動芯片】等，屬于半導體產(chǎn)品中的集成電路。

【功率器件】和【功率IC】共同組成規(guī)模數(shù)百億美元的功率半導體市場，其重要性相當，市場規(guī)模也比較接近，基本上穩(wěn)定在各占一半的比重。

二、功率半導體是電力控制的核心

功率半導體的功能主要是對電能進行轉換，對電路進行控制，改變電子裝置中的電壓和頻率，直流或交流等，具有處理高電壓，大電流的能力。

放眼一條完整的從電能產(chǎn)生到電能最終被用電終端應用的電力傳輸鏈時，功率半導體則更類似于一名“廚師”的角色。它負責將發(fā)電設備產(chǎn)生的電壓和頻率雜亂不一的粗電“加工”成電壓、頻率統(tǒng)一的工頻電，再將“加工好”的工頻電“烹飪”成擁有不同電壓、電流、頻率等電能參數(shù)的特定電來滿足各個用電終端的不同“口味”。

功率半導體可以從五個角度去分類：控制類型、材料特性、驅動方式、載流子類型以及半導體的集成度。

1、按照控制類型分類

控制類型是通過判斷該功率半導體是否主動可控制其打開、關閉來進行分類，一般情況下分為三類：不可控，半可控以及全控型。

不控器件：典型器件是電力二極管，主要應用于低頻整流電路；

半控器件：典型器件是晶閘管，又稱可控硅，廣泛應用于可控整流、交流調壓、無觸點電子開關、逆變及變頻等電路中，應用場景多為低頻；

全控器件：應用領域最廣，典型為GTO、GTR、IGBT、MOSFET，廣泛應用于工業(yè)、汽車、軌道牽引、家電等各個領域。

2、按照材料來分類

制作功率半導體器件的材料必須擁有一個足夠大的禁帶寬度，以確保在較高的工作溫度下，本征載流子濃度也不會超過輕摻雜區(qū)的濃度，避免器件紊亂。而隨著禁帶寬度的增加，臨界擊穿電場也會增高，器件可以做到更高的耐壓。當然，過大的禁帶寬度會導致雜質電離更困難，使自建電勢和閾值電壓增高。除去物理性質，制作功率半導體器件的材料還被要求化學狀態(tài)穩(wěn)定。在功率半導體發(fā)展歷史上，功率半導體可以分為三代：

第一代：Si、Ge等元素半導體材料，促進計算機及IT技術的發(fā)展，也是目前功率半導體器件的基礎材料；

第二代：GaAs、InP等化合物半導體材料，主要用于微波器件、射頻等光電子領域；

第三代：SiC、GaN等寬禁帶材料，未來在功率電子、射頻通信等領域非常有應用前景。

3、按照驅動方式分類

驅動方式是指該功率器件受何種動力因素而打開或者關閉，常見分為：電流驅動、電壓驅動與光控。

4、按照載流子類型

載流子類型分類通常僅僅用在對功率器件運作機理的理論分析上，在市場上較少采取此種分類方式。

5、按照集成度分類

三、功率半導體的市場應用

作為一個從1956年發(fā)展至今的成熟產(chǎn)業(yè)，功率半導體行業(yè)每年的市場空間可以被很容易地拆解成兩個方面：折舊帶來的替換市場以及電氣化程度加深帶來的新增市場。

既然新增市場源于電器化程度的加深，那么能對功率半導體市場規(guī)模造成較大影響的下游行業(yè)無疑又將符合兩個條件：應用市場具備一定的規(guī)?；鶖?shù)；以及相應新產(chǎn)品對功率半導體的需求大幅增加。經(jīng)過觀察，有三個行業(yè)顯著符合這兩個條件：清潔能源行業(yè)、電動汽車行業(yè)以及物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。

在過去相當長的一段時間里，功率半導體市場一直由歐、美、日等外資巨頭牢牢占據(jù)著主導地位，隨著近年來新能源汽車的發(fā)展，許多本土企業(yè)也紛紛入局。放眼市場，不論是傳統(tǒng)Si功率器件IGBT、MOSFET，還是以SiC、GaN等為代表的第三代半導體，國內(nèi)都有企業(yè)布局。

1、IGBT供需缺口達13.6%

IGBT 是一種功率半導體芯片，是絕緣柵雙極晶體管的簡稱。IGBT 功率模塊用作電子開關設備。通過交替開關，直流電 (DC) 可以轉換為交流電 (AC)，反之亦然。IGBT 適用于高電壓、高電流應用。它們旨在以低功率輸入驅動高功率應用。

2、車規(guī)級MOSFET持續(xù)發(fā)展

MOSFET具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好；制造工藝簡單、輻射強，因而通常被用于放大電路或開關電路。

3、第三代半導體成為必爭之地

四、中國功率半導體市場的進展與困惑

去年12月，華潤微電子重慶12英寸晶圓制造生產(chǎn)線以及先進功率封測基地實現(xiàn)通線。其12英寸晶圓制造生產(chǎn)線項目總投資75.5億元，功率半導體封測基地項目總投資42億元，成功通線標志著華潤微車用功率裝置產(chǎn)業(yè)基地已初步成形，將持續(xù)支持產(chǎn)品應用升級，進一步完善在車用功率半導體領域的布局。

去年10月，中車時代功率半導體器件核心制造產(chǎn)業(yè)園項目開工。該項目計劃總投資逾52億元。項目建成達產(chǎn)后，可新增年產(chǎn)36萬片8英寸中低壓組件基材的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品主要面向新能源發(fā)電及工控家電領域。

去年6月，士蘭微投資建設“年產(chǎn)720萬塊汽車級功率模塊封裝項目”該項目總投資30億元。隨后在10月，又投資65億元，用于年產(chǎn)36萬片12英寸芯片生產(chǎn)線項目（39億元）、SiC功率器件生產(chǎn)線建設項目（15億元）、汽車半導體封裝項目（一期）（30億元）等。

可以看到，中國功率半導體的發(fā)展如火如荼，各大廠商正在大舉進軍，然而功率半導體行業(yè)仍存在著諸多難題需要克服。

整體國產(chǎn)率依舊較低。中國的功率半導體產(chǎn)業(yè)規(guī)模增速快于全球，但總的來說，本土功率半導體器件自給率依舊較低，在器件的生產(chǎn)制造和自身消費之間存在巨大供需缺口。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2020年國內(nèi)功率半導體市場需求規(guī)模達到56億美元，占全球需求比例約為39%。中國是全球最大的功率器件消費國，但國內(nèi)功率器件整體自給率不足10%，自給率很低，超過90%的需求還依靠進口。

缺乏行業(yè)龍頭。根據(jù)Omdia公布的2021年功率半導體市場前十大廠商銷售額排名，英飛凌排名第一，安森美排名第二，意法半導體排名第三，中國則只有聞泰科技旗下安世半導體上榜，排名第八。可以看到，相比美日歐強勢的市占率，中國還與之存在較大差距。

產(chǎn)品處于劣勢。功率半導體器件真正實現(xiàn)“上車”需要經(jīng)過多重驗證。目前意法半導體、英飛凌等設計生產(chǎn)的SiC MOSFET已經(jīng)大規(guī)模上車。中國廠商的斯達半導、比亞迪半導體等，尚處于少量供應階段。不過隨著技術逐步突破，國內(nèi)功率半導體產(chǎn)品正在陸續(xù)完成車規(guī)認證。

五、中國功率半導體公司布局 中國主要功率半導體公司有斯達半導、士蘭微、時代電氣、比亞迪半導體、東微科技、宏微科技、揚杰科技、新潔能、聞泰科技、華潤微。

功率半導體行業(yè)投融資集中高性能功率器件及第三代材料研發(fā)：

今年2月初，第三代半導體行業(yè)新銳昕感科技宣布連續(xù)完成B輪、B+輪兩輪融資，金額數(shù)億元人民幣。本次融資由新潮集團及金浦新潮領投，安芯投資、耀途資本、達武創(chuàng)投、芯鑫租賃等機構共同參與，老股東藍馳創(chuàng)投、萬物資本持續(xù)加碼。

2月22日，集微網(wǎng)消息，譜析光晶已于1月完成數(shù)千萬元A輪融資，由北京亦莊創(chuàng)投領投，上海脈尊、杭州長江創(chuàng)投等跟投。

目前，譜析光晶已批量出產(chǎn)數(shù)款1200V、30毫歐以內(nèi)的高端碳化硅SBD和車規(guī)級MOS芯片；在模塊層面，譜析光晶的系統(tǒng)級工藝能將碳化硅電驅系統(tǒng)和模組做到高度小型化、輕量化、高功率密度和高溫高可靠性等特性。 另外，美浦森半導體完成A+輪融資，由卓源資本領投，本輪融資資金將進一步用于產(chǎn)品迭代升級。 據(jù)了解，美浦森半導體成立于2014年，是一家硅高功率半導體MOSFET/IGBT廠商，核心主創(chuàng)團隊來自于中芯國際、華虹半導體、美國AOS、韓國Power Devices等業(yè)內(nèi)知名廠家，目前8 英寸月產(chǎn)能12000片，6寸產(chǎn)能10000片，是東亞地區(qū)唯一的PLANNER 8英寸晶圓生產(chǎn)線。 六、中國功率半導體產(chǎn)業(yè)園布局

根據(jù)前瞻智慧招商系統(tǒng)統(tǒng)計，截止2022年4月，中國功率半導體相關產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設共計30個，分布廣泛，全國遍地開花，其中廣東省、山東省、浙江省相關產(chǎn)業(yè)園區(qū)數(shù)量最多，均多達4個。