功率半導體作為電子產(chǎn)業(yè)鏈中極為關鍵的一類器件，肩負著電能轉(zhuǎn)換與電路控制的重任，在電路里發(fā)揮著功率轉(zhuǎn)換、放大、開關、線路保護以及逆變、整流等諸多重要作用。其身影廣泛出現(xiàn)在電網(wǎng)輸變電、新能源汽車、軌道交通、新能源、變頻家電等眾多領域，是推動現(xiàn)代社會電氣化進程的核心力量。

在當前的功率半導體領域，以 SiC(碳化硅)和 GaN(氮化鎵)為代表的化合物半導體正成為新興的發(fā)展焦點。與傳統(tǒng)的硅基半導體相比，它們在高壓、高頻、高溫以及高功率應用場景中展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。例如，在新能源汽車的逆變器中，SiC 功率器件能夠大幅提升電能轉(zhuǎn)換效率，降低能量損耗，進而有效增加電動汽車的續(xù)航里程;在 5G 基站的電源模塊里，GaN 功率半導體憑借其高頻特性，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的信號處理與電源管理，減小設備體積與重量。這種卓越的性能表現(xiàn)，使它們成為未來功率半導體技術發(fā)展的必然趨勢，也高度契合了不斷增長的應用市場對于高效、高性能電子器件的迫切需求。

根據(jù) WSTS 和賽迪的數(shù)據(jù)，2017 年，全球 IGBT 芯片和模組的市場規(guī)模達到 40.6 億美元，約占全球功率器件市場總規(guī)模的 19%。到了 2018 年，受功率器件漲價因素的影響，市場規(guī)模預計增長至 49.1 億美元。從應用市場的維度來看，汽車和工業(yè)領域占據(jù)了 IGBT 應用的主導地位，占比分別為 27% 和 28%。特別是在新能源汽車領域，其動力產(chǎn)生和傳輸機制與傳統(tǒng)汽油發(fā)動機大相徑庭，需要頻繁進行電壓變換以及直流 - 交流轉(zhuǎn)換，例如將電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機所需的交流電，或者將高電壓降至車載電子設備適用的 12V 等。加之純電動汽車對高續(xù)航里程的追求，對電能管理的精細化程度提出了極高要求。高效的能量轉(zhuǎn)換不僅能降低能量損耗，還能減小鋰離子電池的容量需求，從而減輕整車重量，提升單次充電后的續(xù)航里程。實現(xiàn)這些功能，離不開大量的逆變器、變壓器和變流器，這使得新能源汽車對 IGBT 等功率器件的需求遠遠超過傳統(tǒng)汽車。據(jù)市場研究機構 Strategy Analytics 的數(shù)據(jù)顯示，純電動汽車的半導體成本高達 704 美元，相較于傳統(tǒng)汽車的 350 美元翻了一倍，其中功率器件成本為 387 美元，占比達 55%。在相比傳統(tǒng)汽車新增的半導體成本中，功率器件成本約為 269 美元，占總增加成本的 76%。以特斯拉(雙電機全驅(qū)動版)為例，其整車共計使用了 132 個 IGBT，總價值可達 650 美元。在 2017 年，全球新能源汽車銷量突破 120 萬輛，占全球汽車總銷量的 1.2%，當年新能源汽車用 IGBT(包含芯片、模組)的市場規(guī)模在 IGBT 整體市場中占比 17%，規(guī)模達到 7 億美元。

在全球 IGBT 市場的競爭格局中，主要的參與者包括德國英飛凌(Infineon)、日本三菱、富士電機、美國安森美(On Semi)、瑞士 ABB 等企業(yè)，前五大企業(yè)的市場份額總和超過 70%。而在全球 SiC 器件市場，Infineon、科銳(Cree)、羅姆(ROHM)和意法半導體(ST)等企業(yè)占據(jù)主導，前四大企業(yè)的市場份額超過 80%?？梢钥闯觯?IGBT 和 SiC 這兩個對未來功率半導體發(fā)展具有關鍵意義的技術領域，我國企業(yè)與全球行業(yè)巨頭之間仍存在著較大差距。

國內(nèi)的 IGBT 企業(yè)，如華虹宏力、中芯國際、士蘭微、華潤微電子、上海先進、株洲中車時代電氣等正在積極布局與發(fā)展。其中，中車時代電氣表現(xiàn)較為突出，其憑借早期對加拿大 Dynex 公司的技術收購，以及在電力機車市場的深厚應用基礎和多年來在功率半導體領域的持續(xù)投入與積累，已成功掌握第 5 代 IGBT 技術，并計劃于 2019 年實現(xiàn)第 6 代 IGBT 技術的量產(chǎn)，其產(chǎn)品電壓等級覆蓋 650 - 6500V。同時，中車時代電氣擁有一條 8 英寸 IGBT 生產(chǎn)線，年產(chǎn)能可達 24 萬片。在 SiC 器件制造方面，國內(nèi)有株洲中車、泰科天潤、中電科 13 所、55 所等企業(yè)參與角逐。株洲中車的 6 英寸 SiC 生產(chǎn)線已完成技術通線，正蓄勢待發(fā)準備大規(guī)模生產(chǎn);中電科 55 所也已建成 6 英寸 SiC 器件生產(chǎn)線;泰科天潤則建成了國內(nèi)第一條 4 英寸 SiC 器件生產(chǎn)線，其 SBD 產(chǎn)品電壓范圍覆蓋 600V - 3300V，并且正在積極開展 MOSFET 器件的研發(fā)工作。

面對新一代功率半導體廣闊的市場前景與激烈的國際競爭，中國企業(yè)若要縮小與國際先進水平的差距，可從以下幾個方面著手：

加大技術研發(fā)投入：持續(xù)投入資金與人力，深入開展基礎研究，突破關鍵技術瓶頸，如提升 SiC 和 GaN 材料的晶體質(zhì)量與制備工藝，優(yōu)化器件的設計與制造流程，以提高產(chǎn)品性能與可靠性。同時，積極跟蹤國際前沿技術動態(tài)，加強產(chǎn)學研合作，加速科技成果的轉(zhuǎn)化與應用。

完善產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同：加強產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間的合作與協(xié)同創(chuàng)新，從原材料供應、芯片制造、封裝測試到應用開發(fā)，形成緊密協(xié)作的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。通過產(chǎn)業(yè)鏈的整合與優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，提高整體產(chǎn)業(yè)的競爭力。

拓展應用市場：在鞏固現(xiàn)有應用領域的基礎上，積極開拓新興市場，如智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領域?qū)β拾雽w的需求。通過深入了解市場需求，開發(fā)針對性的產(chǎn)品與解決方案，提高市場份額。

培養(yǎng)專業(yè)人才：功率半導體領域的發(fā)展離不開專業(yè)人才的支持。企業(yè)應加強與高校、科研機構的合作，建立人才培養(yǎng)體系，吸引和留住優(yōu)秀人才，為企業(yè)的技術創(chuàng)新與發(fā)展提供堅實的人才保障。

加強國際合作與交流：積極參與國際競爭與合作，通過與國際先進企業(yè)的技術交流、合作研發(fā)、并購重組等方式，學習借鑒國外先進技術與管理經(jīng)驗，提升自身的技術水平與國際競爭力。

新一代功率半導體的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)并存。中國企業(yè)需要充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，積極應對挑戰(zhàn)，通過持續(xù)的技術創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級，逐步縮小與國際先進水平的差距，在全球功率半導體市場中占據(jù)更為重要的地位，為我國電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展乃至整個社會的電氣化進程貢獻力量。