功率半導(dǎo)體研發(fā)滯后 政策助推產(chǎn)業(yè)進(jìn)步

    功率半導(dǎo)體器件是進(jìn)行電能(功率)處理的半導(dǎo)體產(chǎn)品，是弱電控制與強(qiáng)電運(yùn)行間的橋梁。在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，電能將一直是人類消耗的最大能源。從手機(jī)、電視、洗衣機(jī)、到高速列車，均離不開(kāi)電能。無(wú)論是水電、核電、火電還是風(fēng)電，甚至各種電池提供的化學(xué)電能，大部分均無(wú)法直接使用，75%以上的電能應(yīng)用需由功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行功率變換以后才能供設(shè)備使用。

    每個(gè)電子產(chǎn)品均離不開(kāi)功率半導(dǎo)體技術(shù)。功率半導(dǎo)體的目的是使電能更高效、更節(jié)能、更環(huán)保并給使用者提供更多方便。如通過(guò)變頻來(lái)調(diào)速，使變頻空調(diào)在節(jié)能50-70%的同時(shí)，更環(huán)保、更安靜、讓人更舒適。

    在國(guó)內(nèi)，功率半導(dǎo)體器件的作用長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有引起人們足夠的重視，國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體行業(yè)處于小、散狀態(tài)，相較于TI、Infineon已開(kāi)始在12英寸晶園上生產(chǎn)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有一家功率半導(dǎo)體IDM企業(yè)擁有8英寸生產(chǎn)線。國(guó)內(nèi)大部分功率半導(dǎo)體IDM企業(yè)傳統(tǒng)上以硅基二極管、三極管和晶閘管為主，國(guó)際功率半導(dǎo)體器件的主流產(chǎn)品功率MOS器件和IGBT只是近年才有所涉及。因此，順應(yīng)市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)前端性功率半導(dǎo)體產(chǎn)品將是國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)努力的主要方向。

    國(guó)家政策明確功率半導(dǎo)體前進(jìn)方向

    在2009年出臺(tái)的《電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中，明確提出了“加快電子元器件產(chǎn)品升級(jí)”，“充分發(fā)揮整機(jī)需求的導(dǎo)向作用，圍繞國(guó)內(nèi)整機(jī)配套調(diào)整元器件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)”，提高新型電力電子器件、高頻頻率器件等產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)能力，“初步形成完整配套、相互支撐的電子元器件產(chǎn)業(yè)體系”。

    根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》，科技部在“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“電力電子關(guān)鍵器件及重大裝備研制”中，將“新型電力電子器件及電力電子集成技術(shù)”列為該重點(diǎn)項(xiàng)目的第一項(xiàng)課題。

    中國(guó)功率半導(dǎo)體需緊抓現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)趨勢(shì)

    盡管我國(guó)擁有國(guó)際上最大的功率半導(dǎo)體市場(chǎng)，但是目前國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的研發(fā)與國(guó)際大公司相比還存在很大差距，特別是高端器件差距更加明顯。以IGBT為例，核心技術(shù)均掌握在發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)手中，IGBT技術(shù)集成度高的特點(diǎn)又導(dǎo)致了較高的市場(chǎng)集中度。跟國(guó)內(nèi)廠商相比，英飛凌、三菱電機(jī)、富士電機(jī)和日立等國(guó)際廠商占有絕對(duì)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

    形成這種局面的原因，一是國(guó)際廠商起步早，研發(fā)投入大，尤其是在傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體領(lǐng)域形成了專利壁壘。二是國(guó)外高端制造業(yè)水平比國(guó)內(nèi)要高很多，一定程度上支撐了國(guó)際廠商的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。中國(guó)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須改變目前技術(shù)處于劣勢(shì)的局面，特別是要在產(chǎn)業(yè)鏈上游層面取得突破，改變目前功率器件領(lǐng)域封裝強(qiáng)于芯片的現(xiàn)狀。總體來(lái)看，當(dāng)前功率半導(dǎo)體的技術(shù)發(fā)展方向是：

    第一，碳化硅芯片的采用;

    第二，功率半導(dǎo)體里面搭載的各種功能;

    第三，在封裝技術(shù)上，通過(guò)摒棄了綁定線，使功率半導(dǎo)體的壽命更長(zhǎng)、穩(wěn)定性更好、功率密度更大。

    專家意見(jiàn)

    功率半導(dǎo)體是最適合中國(guó)發(fā)展的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，相對(duì)于超大規(guī)模集成電路而言，其資金投入較低、產(chǎn)品周期較長(zhǎng)、市場(chǎng)關(guān)聯(lián)度更高、且還沒(méi)有形成如英特爾和三星那樣的壟斷企業(yè)(全球規(guī)模化功率半導(dǎo)體企業(yè)超過(guò)100家，前10大功率半導(dǎo)體企業(yè)銷售額只占全球份額的50%)。但中國(guó)功率半導(dǎo)體的發(fā)展必須改變目前封裝強(qiáng)于芯片、芯片強(qiáng)于設(shè)計(jì)的局面，應(yīng)加強(qiáng)與整機(jī)企業(yè)的聯(lián)動(dòng)，大力發(fā)展設(shè)計(jì)技術(shù)，以市場(chǎng)帶動(dòng)設(shè)計(jì)、以設(shè)計(jì)促進(jìn)芯片、以芯片壯大產(chǎn)業(yè)。

    功率半導(dǎo)體芯片不同于以數(shù)字集成電路為基礎(chǔ)的超大規(guī)模集成電路，功率半導(dǎo)體芯片屬于模擬器件的范疇。功率器件和功率集成電路的設(shè)計(jì)與工藝制造密切相關(guān)，因此國(guó)際上著名的功率器件和功率集成電路提供商均屬于IDM企業(yè)。國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體企業(yè)(包括代工企業(yè))在提升工藝水平的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)與系統(tǒng)廠商的合作，不斷提高國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新力度和產(chǎn)品性能，以滿足高端市場(chǎng)的需求，促進(jìn)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的健康發(fā)展。<