两会提案:推动中国功率半导体产业科学发展

发布日期:2020-06-04 点击次数:26

随着中美科技博弈日益激烈半导体产业越来越受国家重视,在今年的两会中,民进中央拟提交关于推动中国功率半导体产业科学发展的提案备受瞩目。提案表示,近年来,国家出台了一系列政策措施支持和推动半导体产业发展,取得了较为突出的成效,已基本完成了产业链的布局,且在功率半导体领域呈现多点开花的良好形势。

何为功率半导体?

功率半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心,本质上,是通过利用半导体的单向导电性实现电源开关和电力转换的功能,来实现变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、开关等,被广泛应用于汽车、通信、消费电子和工业领域。

功率半导体主要分为功率器件、功率IC。其中功率器件主要包括二极管、晶体管、晶闸管三大类别,其中晶体管是分立器件中市场份额最大的种类。常见晶体管主要有BJTIGBTMOSFETMOSFETIGBT逐渐成为主流,而多个IGBT可以集成为IPM模块,用于大电流和大电压的环境。功率IC是由功率半导体与驱动电路、电源管理芯片等集成而来的模块,主要应用在小电流和低电压的环境

功率半导体的应用领域广泛,市场规模持续增长

根据Yole数据,2017年全球功率半导体市场规模为327亿美元,预计到2022年达到426亿美元,复合增长率为5.43%。其中,工业、汽车、无线通讯和消费电子是功率半导体的前四大终端市场。根据中商产业研究院的数据,2017年工业应用市场占全球功率半导体市场的34%,汽车领域占比为23%,消费电子占比为20%,无线通讯占比为23%。随着对节能减排的需求日益迫切,功率半导体的应用领域从传统的工业领域和4C领域逐步进入新能源、智能电网、轨道交通、变频家电等市场。




受益于工业、电网、新能源汽车和消费电子领域新兴应用不断出现,功率半导体器件市场规模不断增长。根据Yole数据,2017年全球功率半导体器件市场规模为144.01亿美元,预计到2022年功率半导体器件市场规模将达到174.88亿美元,复合增长率为3.96%


功率半导体将成为中国芯的最好突破口

民进中央在两会提案中表示,当前全球功率半导体市场看,一方面传统的硅材料功率半导体仍然有巨大的发展空间,有研究显示全球市场的碳化硅及氮化镓等新材料功率半导体芯片市场应用量是约3亿多美金,硅材料功率半导体芯片市场应用量超过200亿美金。国际市场的IGBT芯片主流是硅材料5代、6代及7代产品,国际功率半导体行业认为,硅材料功率半导体材料已经有30多年的大规模市场应用验证,稳定可靠,价格低,尚有技术发展空间等特点,在未来至少78年左右仍是市场应用主流。

另一方面以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料正蓬勃发展,由于我国碳化硅、氮化镓功率半导体器件研发起步晚,在技术上仍有很大差距,但是在国家多项科研计划的扶持下,这方面已经大幅缩小了与国际的技术差距,并取得了不少成就。

随着工业、汽车、无线通讯和消费电子等领域新应用的不断涌现以及节能减排需求日益迫切,我国功率半导体有庞大的市场需求,容易催生新产业新技术,在国家政策利好下,功率半导体将成为中国芯的最好突破口。

民进中央在两会提出建议

1、进一步完善功率半导体产业发展政策,大力扶持硅材料功率半导体芯片技术攻关,立项支持硅材料功率半导体材料、芯片、器件等设计和制造工艺流程技术。

经过多年布局和发展,我国在硅材料IGBT芯片技术方面有一定的技术基础和沉淀,可以将集中突破硅材料6代功率芯片产品设计及批量制造工艺技术作为发展重点,采取先易后难、解决有无问题的发展策略,尽快实现功率半导体芯片自主供给。

 

2、加大新材料科技攻关

大数据传输、云计算、AI技术、物联网,包括下一步的能源传输,对网络传输速度及容量提出了越来越高的要求,大功率芯片的市场需求非常大。从产业发展趋势看,碳化硅、氮化镓等新材料应用于功率半导体优势明显,是下一代功率半导体的核心技术方向。目前碳化硅、氮化镓市场处于起步阶段,国内厂商与海外传统巨头之间差距较小,国内企业有望在本土市场应用中实现弯道超车。

首先要把功率半导体新材料研发列入国家计划,全面部署,竭力抢占战略制高点。其次引导企业积极满足未来的应用需求,进行前瞻性布局。推动功率半导体龙头企业着力攻克一批产业发展关键技术、应用技术难题,在国际竞争中抢占先机。最后要避免对新概念的过热炒作。新材料从发现潜力到产业化,需要建立起高效的产学研体系,打造更加开放包容的投资环境。

 

3、谨慎支持收购国外功率半导体企业

通过收购很难实现完全学会和掌握国际先进的功率半导体芯片设计及制造工艺技术,同时海外工厂制造的产品仍然存在着无法出口到中国的危险。

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