在电力设备中,功率半导体是核心器件,它负责控制电能的转换和电路的操控。具体来说,功率半导体能够完成整流、分流、变压、逆变、稳压、变频以及功率控制等多种任务。它的应用领域十分广泛,包括汽车、高铁等交通工具,手机、基站等通信设备,以及光伏、风电等新能源设备,还有电视、空调等消费产品。
在功率半导体领域,MOSFET是一个重要的分支,属于单极型功率半导体。它的工作频率在1980年代达到了兆赫级别,这标志着功率器件正式进入了电子应用时代。这个突破性的进展为功率半导体的广泛应用奠定了基础。
目前,半导体企业的经营模式主要有两种:IDM模式和Fabless模式。IDM模式拥有技术的内部整合优势,有利于积累工艺经验,但这种模式的资金投入较大,并且在半导体行业下行周期中可能会受到原有产能的制约,从而陷入被动局面。
随着全球半导体产业的分工逐渐细化,Fabless模式已成为芯片设计企业的主流经营模式之一。这种模式让设计企业专注于设计环节,而将制造环节外包,从而降低了资金投入和风险。因此,行业整体呈现出IDM与Fabless共存的局面。这种分工合作的模式有助于提高半导体行业的整体效率和竞争力。
根据中研普华产业研究院发布的《2024-2029年功率半导体产业现状及未来发展趋势分析报告》分析
功率半导体的生产工艺流程主要步骤
衬底制备:首先通过区熔(CZ)法和直拉(FZ)法获得单晶硅,然后通过切割和抛光处理得到器件衬底(晶圆);外延、薄膜沉积、光刻、刻蚀和离子注入-扩散等工艺:这一步骤涉及根据器件结构进行多道工艺,以获得裸芯片晶圆;芯片封装:裸露的芯片需要被封装进一个外壳里,并填充绝缘材料。然后,将芯片电极引到外部,制成完整的功率器件产品。外壳中可以包含单管产品(一颗芯片)或模块产品(多颗芯片电气互连并包含散热通道、连接接口和绝缘保护等单元);模块化产品:对于模块产品,其封装方式根据应用工况不同而有所区别;应用到逆变器等电源系统:最后,将封装好的单管或模块等器件产品应用到逆变器等电源系统中。
功率半导体产业链分析
功率半导体产业链上游主要包括原材料和设备供应商,中游为功率半导体制造商,下游为应用领域,包括汽车电子、工业控制、消费电子等。
在上游,主要的原材料包括硅片、光刻胶、化学品、电子气体等,设备则包括制造设备、检测设备和封装设备等。这些原材料和设备的质量和供应情况直接影响到中游制造商的生产效率和产品质量。