2017年中国功率半导体行业下游产业应用需求升级，模块化、大功率引领市场趋势【图】

功率半导体李玲玲 2017-05-02 05:31 来源：智研咨询

功率半导体器件主要包括功率分立器件、功率模组和功率集成电路（功率 IC）。功率分立器件主要包括:功率二极管;功率晶体管;晶闸管类器件。其中常见的功率晶体管包括以 VDMOS 为代表的功率 MOS 器件、绝缘栅双极晶体管 IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistors）和功率双极晶体管（Power BJT： Power Bipolar Junction Transistors）。功率晶体管和晶闸管又可统称为功率开关器件（Power Switches）。

半导体器件分类

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功率半导体器件的发展历程可从不同维度来看：

功率器件类型及发展历程

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1. 功率分立器件、功率模组与功率 IC

功率分立器件从最初的二极管到高端 IGBT、 MOS 类器件，根据耐压、工作频率不同，各自适用于不同领域。其中 MOS 类器件占据着整个功率半导体市场单类产品的最大份额，约为 25%； IGBT 是目前最热门且最具潜力的功率半导体器件， 2015 年 IGBT 分立器件约占 10%的市场份额，相关模组产品约占 30%；晶闸管是目前耐压容量最高（12kV）与电流容量最大（10kA）的功率器件。

功率模块是指将多个功率器件芯片以绝缘方式组装到金属基板上进行模块化封装的功率半导体产品。相比于分立器件，功率模块电压规格更高、工作更可靠。目前功率模块产品约占整个功率半导体市场的 30%左右，市场占比逐年上涨。 IGBT 模块是当前最热门的功率模块化产品。

IGBT 模块结构简图

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功率模块主要优势

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相结合的产物，即将功率器件及其驱动电路、保护电路、接口电路等外围电路集成在一个或几个芯片上。功率 IC 产品约占功率半导体市场 25%左右。

按照集成方式与性能特点，功率集成电路一般可以分为：高压集成电路（High Voltage IC—HVIC）；智能功率集成电路（Smart Power IC—SPIC）；智能功率模块（Intelligent Power Module—IPM）。

三种功率 IC 对比

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三菱电机车载 HVIC（600V）及工作原理图

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2. 市场趋势：模块化、集成化大势所趋，多产业驱动市场增长

现代功率半导体器件的制造技术与超大规模集成电路类似，都以微细加工和 MOS 工艺为基础，因此也使得功率半导体得以模块化、集成化，促进了功率模块和功率 IC 的迅速发展:一方面，随着工艺技术的不断升级以及高压大功率需求不断提升，功率器件需要具有更高性能、更快速度、更小体积，多芯片连接封装从而实现模块化是必然趋势；另一方面，随着应用领域不断扩张和深入，驱使功率 IC 实现更高的效率、更优异的控制功能、更简化的外围布局设计，因此高度集成化也成为极重要的发展方向。

2010—2020 年全球功率器件市场规模（按器件类型区分）

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相比分立器件，模块化器件能有效提升功率器件价值。功率器件模块化使得器件体积更小，功能更强大，相应产品价值会更高。在市场需求之下，预期到 2020 年，随着功率半导体应用的拓展升级，尤其是在新能源汽车领域的应用带动之下，功率模组的产值将翻倍。

2010—2020 年全球功率模组市场规模（按应用领域区分）

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3. 封装技术演进：小型化、大功率、高能效

功率分立器件和功率模组的封装工艺演化趋势相同，都是向器件小型化、大功率应用、高能量效率方向进展。

功率分立器件封装尺寸逐年下降

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功率模块几乎应用于所有大功率工业产品中，各种应用领域的不同要求使得功率模组每一部分都面临改进创新。从封装工艺上来看，加装基板的功率模块是一种标准设计（约占 70%—80%）， DBC（直接覆铜工艺）是应用最广泛的封装工艺，这种工艺封装的模块通常复杂昂贵。未来功率半导体封装工艺将向更加优异的 Fan-out 封装发展。

功率模组封装设计路线图