《電子技術應用》
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由應用驅動的電力電子市場,功率器件市場將大有可為

2018-08-30

  電動汽車/混合動力汽車(EV/HEV)、電機驅動器、計算和存儲,推動了從器件到無源、封裝和集成的電力電子市場增長。

  由應用驅動的電力電子市場

  去年,我們看到主要逆變器領域的電力電子產品的年同比增長高達8.4%,包括EV/HEV、電機驅動器和不間斷電源(UPS)。要了解電力電子市場,重要的是要認識到電力電子不像其它“超越摩爾(More than Moore)”電子領域,它是應用驅動型市場,而不是技術驅動型。近年來,得益于數字時代的到來或環(huán)境問題等大趨勢,這個市場已經獲得了大幅增長。我們可以直接將環(huán)境問題與不同國家提供的用于提高能效、促進新電力電子系統(tǒng)銷售的政府資金聯系起來。

  例如,EV/HEV細分市場在技術上主要受到二氧化碳(CO2)減排目標、更高的效率要求或更少依賴石油行業(yè)的驅動。目前,純電動汽車在EV/HEV銷量中的占比略高于5%,而到了2023年它們將增長至21%。總體而言,Yole分析師預計,2017~2023年期間EV/HEV電力電子市場的復合年增長率(CAGR)將達到驚人的20.7%。

  補貼對可再生能源市場影響巨大。2017年中國太陽能裝機量占到了全球總量的約50%,因為中國政府的補貼大幅減少,2018年光伏市場預期將顯著萎縮。盡管如此,得益于印度、南美洲或非洲等世界其他地區(qū)的裝機成本下降和裝機量的提高,Yole預計該市場將在中期內復蘇。

  另一方面,為了擴展其它現有的電力電子市場,需要重點開發(fā)一些新的細分領域。直流充電或固定能量存儲市場便是如此。實際上,需要快速開發(fā)直流充電解決方案,以實現快速高效的充電,來跟隨EV/HEV市場的增長。同樣,為了進一步發(fā)展光伏和風能市場,需要擴展固定式儲能系統(tǒng)。

  本報告總結了驅動電力電子市場增長的應用及其不同趨勢,以及每種應用的主要技術發(fā)展。

  哪些應用在驅動電力電子產業(yè)?

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  2016~2017年電力電子半導體器件市場增長了11.7%

  2017年,電力電子市場總規(guī)模為327億美元,其中電源IC約占了一半。去年電力電子半導體市場蓬勃發(fā)展,同比增長率達到了喜人的11.7%,這主要得益于EV/HEV和電機驅動器應用的IGBT(絕緣柵雙極晶體管)器件的銷售增長。計算和存儲以及汽車領域的需求,也使MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)器件市場在2017年增長了8.3%。

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  功率模塊封裝趨勢

  Yole預計未來五年,功率器件市場前景可期,2017~2023年的復合年增長率將超過4%。這將主要由EV/HEV市場驅動,該應用市場將帶來超過19億美元的IGBT市場和近18億美元的MOSFET市場,包括分立器件和模塊。MOSFET的市場需求也將受到網絡和電信應用的推動,得益于5G網絡基礎設施的建設,2017~2023年期間網絡和電信應用的MOSFET市場將以8.3%的復合年增長率增長。

  因此,許多制造商正在擴大產能,以縮短供貨周期,滿足這些市場需求。例如,英飛凌(Infineon)正在擴大其300毫米晶圓廠的產能,用于包括IGBT在內的電力電子器件。中國由于國內巨大的需求推動,正在投入大量精力和資金,開發(fā)國內的電力電子器件和制造技術,以在供應鏈中向下游不斷延伸。

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  2017~2023年IGBT和MOSFET分立器件及模塊的市場預測(按電力電子市場驅動應用細分)

  技術仍很重要

  由于大功率負載系統(tǒng)的處理需求,電力電子市場需要在效率和熱管理方面發(fā)展。市場主要廠商需要加大投資技術開發(fā),在不影響熱管理或可靠性的前提下,降低器件和系統(tǒng)成本,減小重量和尺寸。器件、封裝、模塊、功率堆?;蚰孀兤鲗蛹壍膬?yōu)化解決方案正在得到應用。無源元件必須改進以充分利用新型半導體材料、器件和系統(tǒng)設計的潛力。

  Yole看到了一個依賴于器件開發(fā)的強大改進軸,無論是硅還是寬帶隙材料(如SiC或GaN)。 因此,終端用戶可以通過使用尺寸更緊湊的系統(tǒng),甚至將它們集成在單個芯片中,實現更高的系統(tǒng)效率、更高的頻率和更高的功率密度。然而,即使SiC能夠滲透到各種不同的應用中,硅解決方案仍將進一步開發(fā)并針對高效系統(tǒng)進行優(yōu)化。作為一個例子,我們看到英飛凌的新一代IGBT已于去年上市。

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  不同的組裝方案

  在本報告中,Yole的分析師總結了全逆變器組件的不同技術改進和趨勢。其中包括挑戰(zhàn)型新材料SiC和GaN,這些材料仍然需要極力提高產能。本報告展示了技術進步與應用需求之間的關聯性,例如EV/HEV所需要的功率模塊創(chuàng)新。

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  不同系統(tǒng)組件的改善趨勢


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