國產功率半導體的案例
尋求實現國產功率半導體發展突破
隨著計算機、網絡通信、智能家居、汽車電子等行業的技術發展和市場增長，我國功率半導體技術水平也將不斷提升，為國內功率半導體相關企業贏得更多的發展機遇。
無疑功率半導體行業有巨大的發展機遇，可是目前全球功率半導體市場，仍然是被外國巨頭所把持。功率半導體廠商以歐美日為主，中國廠商起步較晚，技術積累與歐美日廠商差距較大。
以英飛凌、安森美等企業為代表的龍頭廠商均為IDM模式，擁有完整的晶圓廠、芯片制造廠和封裝廠，對成本和質量控制能力很強。它們的產品定位高端，競爭力強。中國大陸的廠商IDM和Fabless模式兼有，產品以晶閘管、二極管等分立器件和低壓MOSFET為主。
功率半導體實際呈現供需嚴重不匹配的局面。從供給來看，大陸廠商市場份額約10%，歐美日廠商占據全球功率半導體70%的市場份額，在IGBT和中高壓MOSFET細分領域市場份額超八成。大陸以二極管、低壓MOSFET、晶閘管等中低端功率半導體為主，占據全球10%的市場份額。
從需求來看，中國是全球最大的功率器件市場，占據全球39%市場份額。日本第二，占18%，歐洲和美國分列三四位，占比分別為17%和8%，其他地區占比18%。
目前國內功率半導體市場的主要參與者仍主要為歐美企業，其中德州儀器、安森美、商升特半導體、安世半導體均為全球知名半導體企業，其業務規模要遠比中國大陸的企業大得多。
據招股書信息顯示，預計芯導科技募集資金4.4376億元，用于投資發展項目，包括高性能分立功率器件開發和升級、高性能數模混合電源管理芯片開發及產業化、硅基氮化鎵高電子遷移率功率器件開發項目、研發中心建設項目。
展開 大功率半導體技術現狀及其進展
摘要：介紹了現代硅基大功率半導體器件的歷史演變和新型器件結構的研究進展，以及寬禁帶半導體材料和器件的現狀；闡述了國內大功率半導體器件在軌道交通、直流輸電和新能源汽車等領域的研發進展和應用現狀；最后討論了大功率半導體技術面臨的技術挑戰和發展趨勢。
0 引言
經過 60 余年的技術發展，大功率半導體行業已經開發出多種硅（Si）基功率器件，單極型器件以金屬氧化物半導體場效應管（Metal Oxide Semiconductor,MOS）為代表，雙極型器件包括二極管、功率晶體管和晶閘管等，復合型器件包括絕緣柵雙極晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）等。圍繞功率轉換，功率半導體器件結構和工藝以提高功率容量、增大功率密度、降低功率損耗和提升能源轉換效率為主要的技術發展方向 [1-2] 。
功率半導體器件的發展不斷推動著能源技術和軌道牽引傳動技術的發展。1957 年晶閘管的發明使得牽引傳動技術進入電力電子技術時代 [1]，晶閘管的誕生促進了交直傳動技術的進步與發展。1965 年第 1 臺晶閘管整流機車問世，同時全球也興起了單相工頻交流電網電氣化的高潮。20 世紀 70 年代初，大功率晶閘管特別是門極可關斷晶閘管（Gate Turn-off Thyristor, GTO）的出現和微機控制技術的發展，推動了交流傳動技術逐步取代交直傳動技術。20 世紀 90 年代中期，隨著高壓 IGBT 技術的成熟，交流傳動功率開關器件被 IGBT 所取代，在高速、重載和城市軌道交通等領域獲得廣泛應用。
展開 一文了解大功率半導體技術歷史進程與現狀
摘要：介紹了現代硅基大功率半導體器件的歷史演變和新型器件結構的研究進展，以及寬禁帶半導體材料和器件的現狀；闡述了國內大功率半導體器件在軌道交通、直流輸電和新能源汽車等領域的研發進展和應用現狀；最后討論了大功率半導體技術面臨的技術挑戰和發展趨勢。
關鍵詞：功率半導體器件；硅材料；晶閘管；門極可關斷晶閘管；集成門極換流晶閘管；絕緣柵雙極晶體管；金屬氧化物半導體場效應晶體管；寬禁帶
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引言
經過 60 余年的技術發展，大功率半導體行業已經開發出多種硅（Si）基功率器件，單極型器件以金屬氧化物半導體場效應管（Metal Oxide Semiconductor,MOS）為代表，雙極型器件包括二極管、功率晶體管和晶閘管等，復合型器件包括絕緣柵雙極晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）等。圍繞功率轉換，功率半導體器件結構和工藝以提高功率容量、增大功率密度、降低功率損耗和提升能源轉換效率為主要的技術發展方向。
功率半導體器件的發展不斷推動著能源技術和軌道牽引傳動技術的發展。1957 年晶閘管的發明使得牽引傳動技術進入電力電子技術時代，晶閘管的誕生促進了交直傳動技術的進步與發展。1965 年第 1 臺晶閘管整流機車問世，同時全球也興起了單相工頻交流電網電氣化的高潮。20 世紀 70 年代初，大功率晶閘管特別是門極可關斷晶閘管（Gate Turn-off Thyristor, GTO）的出現和微機控制技術的發展，推動了交流傳動技術逐步取代交直傳動技術。20 世紀 90 年代中期，隨著高壓 IGBT 技術的成熟，交流傳動功率開關器件被 IGBT 所取代，在高速、重載和城市軌道交通等領域獲得廣泛應用。
展開 聚焦功率半導體產業︱APSME 2025 亞洲國際功率半導體、材料及裝備技術展將在廣州盛大召開
2025 亞洲國際功率半導體、材料及裝備技術展覽會，以“聚焦前沿技術突破，賦能產業創新融合”為主題。將于2025年11月20-22日在廣州保利世貿博覽館盛大召開！
APSME 2025 亞洲國際功率半導體、材料及裝備技術展覽會匯聚全球優質品牌廠商齊聚現場，打造功率半導體全產業鏈創新展示、一站式采購及技術交流平臺，集中展示半導體器件、功率模塊、材料、封裝技術、測試技術、生產設備、散熱管理等熱門產品，致力于先進半導體器件、封裝測試、工藝流程、創新應用及產業鏈間的合作，為上游及材料設備搭建交流協作的橋梁。展會期間還將舉辦一系列技術論壇，展示全球產業動態及未來技術趨勢。
展開 
市場 | 功率半導體：交貨周期長達72周？
此前，華潤微發布公告稱，公司全資子公司華微控股擬與大基金二期、重慶西永微電子產業園區開發有限公司設立合資公司，投建12寸功率半導體晶圓生產線項目。而士蘭微也宣布投資20億元，在現有集成電路芯片廠房內增加生產設備擴建12英寸芯片生產能力，實現年產24萬片芯片產能，實施周期2年。
此外，還有捷捷微電發行可轉債募資近12億元，投資于功率半導體“車規級”封測產業化項目。聞泰科技在上海臨港建設的產能規劃為40萬片/年的12英寸晶圓廠有望在2022年7月投產。
華西證券表示，無論是從產業鏈成熟的角度還是產品突破的維度，功率半導體板塊是進口替代速度相對較快的領域。目前功率半導體國產供應商已構建基本配套環境，設計、制造、封測到模塊均相對健全，從制造環節來看，國內目前已具備4/6/8英寸產能，且國內領先的功率IDM公司預計未來會增加12英寸產能，專注特色工藝。
來源：第一財經
展開 究竟為何功率半導體是半導體領域中的優質賽道？
——以下內容摘自《功率半導體：乘風新能源汽車，國產替代漸行漸近》，已上傳【半導體產業研究】知識星球，成員可登錄星球搜索關鍵詞下載（文末查看如何成為星球成員）。
目錄：
01/功率半導體解密：
究竟為何功率半導體是半導體領域中的優質賽道？
02/功率半導體行業總覽：
千億賽道，中國企業有望重塑產業格局
03/功率半導體各產品梳理：
主要產品包括二極管、晶閘管、晶體管、功率IC
04/ 功率半導體下游需求：
新能源汽車、充電樁、可再生能源市場需求旺盛， 功率半導體市場規模持續增長
05/ 功率半導體新機遇：
第三代功率半導體加速滲透，打開功率半導體成長天花板
06/ 建議關注標的：
推薦整體研發實力強勁，產品高端化布局的各細分賽道領先企業
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展開 資訊 | 士蘭微擴產，比亞迪半導體擬分拆上市，功率半導體迎來高景氣
據SEMI統計和預測，2020年，全球用于12英寸晶圓廠的投資額有望同比增長13%，創造歷史新紀錄，其中用在功率器件的投資增長幅度在2021年有望超過200%，而2022和2023年也將保持兩位數的增長率。
功率半導體對晶圓的消耗量巨大，目前，電動車處于滲透率快速提升階段，汽車功率半導體用量需求的成長空間很大，同時5G手機的推廣使得對存儲和邏輯類芯片需求大為提升，這些將帶動硅晶圓產業進入長期、持續的供需緊張狀態。
有行業媒體認為，在這種狀況下，要提升產能，將8英寸產線轉為12英寸，以提升生產效率和芯片絕對數量，就成為了各大模擬芯片，特別是功率器件廠商的共同選擇。
中國銀河證券傅楚雄表示，在當前全球功率半導體市場高景氣行情下，本土功率半導體產業鏈有望加速產品的市場拓展，提升產品的價值量或出貨量，充分受益于行業增長與國產替代紅利。
功率半導體相關動態2：比亞迪半導體擬拆分上市
5月11日，比亞迪股份有限公司發布公告稱，比亞迪股份擬將控股子公司比亞迪半導體股份有限公司（以下簡稱“比亞迪半導體”）分拆至深交所創業板上市。
本次分拆完成后，比亞迪股份股權結構不會因本次分拆而發生變化，且仍將維持對比亞迪半導體的控制權。比亞迪半導體的財務狀況和盈利能力仍將反映在比亞迪股份的合并報表中。
公告顯示，比亞迪半導體成立于2004年10月，比亞迪直接持有該公司72.30%股權，為公司的控股股東。2019年，比亞迪半導體凈利潤為8511.49萬元，同比下降18%；2020年，比亞迪半導體凈利潤為5863.24萬元，同比下降31.1%。
展開 這些企業即將出席2021功率半導體大會！
作為第三方功率半導體器件的知名檢測服務平臺，廣東能芯現有6臺國內外品牌的功率循環測試設備配套支持Infineon-HPD模塊的直接水冷系統，并計劃于2021年將設備數量增加至15臺，致力于打造國內參數范圍最廣，容量最大，響應速度最快、技術最先進的功率循環測試平臺，幫助客戶在最短時間內建立產品的功率循環測試壽命模型。
廣東能芯現有實驗室面積900余平米，擁有種類齊全的可靠性測試設備與分析儀器，可以完整支持-AQG-324功率半導體模塊與部分AEC-Q101功率半導體單管的車規級可靠性測試標準，包括高低溫沖擊、機械振動等環境老化測試、HTRB/HTGB/H3TRB等帶電老化測試、功率循環測試、動靜態/絕緣耐壓/熱阻等器件參數測試，以及超聲波掃描檢測等。
展開 助力汽車半導體產業發展，2025 廣州國際新能源汽車功率半導體技術展覽會與您相約“羊城”廣州
隨著半導體技術的升級與發展，功率半導體已經成為推動新能源汽車和智能汽車產業升級的關鍵因素。汽車不再只是單純的交通工具，而是逐漸演變為一個智能移動空間，集成了多種先進技術和功能。特別是在新能源汽車領域，功率半導體在提升能源效率和車輛性能方面起到了至關重要的作用。
在全球新能源車市場快速擴張的背景下，中國市場表現尤為突出。隨著國家政策的大力支持和市場需求的不斷增長，國內半導體企業迎來了前所未有的發展機遇。然而，功率半導體行業也面臨著激烈的市場競爭和技術更新的挑戰。車企需要在保障產品性能和可靠性的同時，不斷推動技術創新，以應對市場變化和需求升級。
為推動新能源汽車半導體產業發展，2025年11月20日至22日，亞洲領先的車用功率半導體技術專業展，將在廣州保利世貿博覽館盛大召開。隸屬于AUTO TECH 展系列的AUTO TECH 2025 廣州國際新能源汽車功率半導體技術展覽會，展品覆蓋車用功率器件IGBT/MOSFET、SiC、GaN、基礎功率器件、材料、封裝測試、生產設備、散熱管理等技術產品，組委會將邀請比亞迪、廣汽埃安、特斯拉、豐田、小鵬、理想、小米、極氪、長城、上汽、本田、日產、大眾、寶馬、蔚來、華為、匯川技術、寧德時代、博世、英飛凌、電裝、瑞薩、安森美、意法半導體等汽車OEM廠商及Tier1 & 2 零部件供應商的上萬名采購、技術工程師匯聚一堂，參加展會以尋求供應商及合作伙伴。同期還將舉辦2025中國新能源汽車功率半導體產業技術論壇，為廣大汽車行業人士奉送一場“美味佳肴”。誠邀廣大同仁共同探索新能源汽車功率半導體產業前沿技術發展，您豈能錯過！
AUTO TECH 2025 華南展——誠邀您與行業同仁一道共迎汽車人的行業盛會，奏響汽車產業新篇章。
展開 功率半導體景氣度調研
新能源MOS和IGBT都缺，雖然有廠商把產能傾斜向汽車，但是汽車生產本身要求高，還帶動了充電樁等對功率器件的需求，短期1-2年預計都不會看到明顯的放緩，預計只會恢復到供需平衡。國內IGBT廠有往光伏做，但是短期看不到大的出貨，光伏的IGBT性能要求沒那么高，但是對性價比的要求高。光伏IGBT國內代工廠主要是華虹，并不是有產能的都能做，華虹的產能也有限，所以短期也看不到緩解。光伏的毛利率會比汽車好些，汽車廠更強勢，功率廠想切入汽車，需要壓價，但是光伏還是能維持較好的毛利率。數據中心，通信需求回暖，MOS需求大幅增加，終端都是大的互聯網公司，不缺錢，要高端的MOS和SiC MOS，所以能切進去的廠商也比較有限。工業類的，比較穩定，大部分國內廠商都來承接海外廠商退出的份額。
價格：MOS和IGBT，原廠從21下半年到現在都2次左右漲價，每次漲價10%+。22年到現在，暫時還沒看到漲價，海外醞釀下一輪漲價，國產的有預期，國產廠商的本來就比國外便宜，所以漲幅可能會高于國外，但是定價相對獨立些。英飛凌、安森美要求毛利40-50%，國產的20-30%就可以，價格上就能降下來。SiC MOS，去年Q4開始爆發，一方面成本下降，一方面MOS和IGBT缺貨，現在兩者價差縮小，客戶愿意花大價錢去買SiC MOS，尤其是車規級，未來在能效要求高的行業（服務器、儲能、光伏等），預計能看到需求的提升，現在還受制于產能，短期還是汽車為主。
展開 半導體硅片國產上市企業分析
——以下內容摘自《半導體硅片深度研究報告》，已上傳【半導體產業研究】知識星球，成員可登錄星球搜索關鍵詞下載（文末查看如何成為星球成員）。
1、滬硅產業：半導體硅片龍頭，引領國產替代之路
公司主營業務為半導體硅片的研發、生產和銷售，是我國大陸地區率先實現 SOI 硅片和 12英寸硅片規模化銷售的企業。公司提供的產品類型涵蓋 12 英寸拋光片及外延片、8 英寸及以下拋光片、外延片及 SOI 硅片。公司擁有眾多國內外知名客戶，包括臺積電、臺聯電、格羅方德等國際芯片廠商以及中芯國際、華虹宏力等國內所有主要芯片制造企業，客戶遍布全球各地。目前滬硅產業占全球半導體硅片市場份額 2.18%。
圖 1：滬硅產業客戶及產品情況
國內首個 SOI 硅片生產廠商，實現 12 英寸硅片國產化。2016 年 10 月成功拉出第一根 12英寸單晶硅錠，公司子公司新傲科技采用 Soitec 專有 Smart Cut 技術制作 8 英寸 SOI 晶圓生產成功，實現年產能 18 萬片。2017 年打通了 12 英寸半導體硅片全工藝流程，2018 年最終實現了 12 英寸半導體硅片規模化生產，填補了中國大陸 12 英寸半導體硅片產業化的空白。公司目前能供應 4 英寸到 12 英寸的半導體硅片，其中 12 英寸半導體硅片產品已實現 14nm 及以上技術節點的全覆蓋和國內 12 英寸客戶全覆蓋。
圖 2：滬硅產業硅片發展歷程
公司 2018-2020 年 12 英寸硅片產能分別為 10 萬片/月、15 萬片/月和 20 萬片/月，根據公 司半年報，2021 年 12 英寸硅片產能將增長至 30 萬片/月，同比增長 50%。
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國產半導體的2020，表現如何？
揚杰科技
揚杰科技專業致力于功率半導體芯片及器件制造、集成電路封裝測試等中高端領域的產業發展。公司主營產品為各類電力電子器件芯片、MOSFET、IGBT及碳化硅SBD、碳化硅JBS、大功率模塊、小信號二三極管、功率二極管、整流橋等。公司2020年實現營業總收入26.2億，同比增長30.4%；實現歸母凈利潤3.8億，同比增長68%。
韋爾股份
2020年4月，公司從Synaptics Incorporated收購了基于亞洲地區的單芯片液晶觸控與顯示驅動集成芯片（TDDI）業務。2020年，公司實現營業總收入198.24億元，較2019年度營業總收入增加45.43%。其中2020年度公司半導體設計業務收入實現172.67億元，占比主營業務收入的比例提升至87.42%，較2019年度公司半導體設計業務收入增長52.02%。2020年度公司實現歸屬于上市公司股東的凈利潤27.06億元，同比增長481.17%。2020年度，公司半導體設計業務研發投入金額高達20.99億元，較上年同期增加23.91%。
圣邦股份
公司實現營業總收入119,654.68萬元，較上年同期增長50.98%；營業利潤30,154.20萬元，較上年同期增長59.66%；利潤總額30,019.52萬元，較上年同期增長58.87%；歸屬于上市公司股東的凈利潤28,875.23萬元，較上年同期增長64.03%。
展開 功率半導體IGBT主要分類與QA
電動汽車里面電池 40%-50%的成本，剩下的電池驅動最高可能占到 20%的成本，IGBT 就是用到電池驅動這塊，這里面 IGBT 大概又能占到 5 成的結構，所以一臺乘用車里面 IGBT 的成本占到 8%-9%左右的成本結構，這樣一臺電動汽車的功率器件的占比成本對于每家廠商是非常吸引人的，包括跟電動汽車配套的的充電設備比如慢充，這里面用的 IGBT 很少，只是交流的慢充，我們講的主要是快充，大的直流充電樁，這里面 IGBT 成本占比占到 15%-18%，所以一臺車包括跟車配套的快充，IGBT 都是起到了很主流的角色，所以未來看 IGBT 的發展，主要看在 IGBT 廠家電動汽車領域的投入和產品的匹配性，基本就可以判斷一家 IGBT 公司的技術實力和品牌實力。
IGBT 的幾個玩家
1）英飛凌、日本的三菱和富士，三家巨頭蠶食掉 IGBT 市場上面 70%的份額，英飛利的產品結構可以覆蓋到整個工業領域，三菱和富士更多是在傳統的工業應用商，在日系主機廠里面會有占比，各自方向有些不一樣。
2）國內-認為目前做的很出色的，一家是比亞迪半導體、另外是嘉興斯達、常州宏微、中車時代，這幾家比較專注 IGBT，華潤微、士蘭微做的產品會比較廣、IGBT 只是其中的一個產品分支。
比亞迪半導-全產業鏈都在做，在汽車領域的表現很出色，占到國內新能源汽車的市場的份額的 18%-20%，因為比亞迪半導體大部分的產線都是在比亞迪體內消化了，比亞迪 18 年收購寧波中緯的晶圓廠，產品的產出和迭代比較快，但是 IGBT 設計的平面型設計，輸出效率比較低，很多非比亞迪以外的主機廠不會用比亞迪半導體，但比亞迪半導體也在積極地去市場化。
展開 功率半導體器件的機遇與挑戰
據日經中文網透露，東芝計劃到2020年度，將把功率半導體產能增加至2017年度的1.5倍。將以保持滿負荷運轉的生產子公司加賀東芝電子為中心增強設備。此外，東芝姫路半導體工廠（位于兵庫縣太子町）和泰國的半導體工廠也將加強組裝工序。
投資額在3年里預計達到約300億日元。東芝正在制造被稱為“分離式（Discrete）”的功率半導體。該產品的利潤率高達10％左右，因此東芝考慮將分離式功率半導體業務的銷售額到2020年度增加25％，達到2000億日元。在將全年銷售額達到4000億日元以上的存儲器業務出售之后，東芝為實現經營重建，希望將分離式功率半導體培育為新的盈利業務支柱之一。
日本國內最大企業三菱電機2018年度將以位于熊本縣和中國的主力工廠為中心，投資約100億日元。以功率半導體為中心的功率器件業務到2022年度力爭實現2000億日元銷售額。
富士電機也將在2018年度內投入200億日元，增強國內工廠設備。開發面向純電動汽車、小型輕量化的功率半導體。該公司2017年度剛剛形成量產體制。2020年度以后將追加投資300億日元，希望將功率半導體的2023年度銷售額增加至現在的1.5倍，達到1500億日元。
羅姆公司則集中于生產SiC 器件，為了擴大用于產業的機器和面向車載的IGBT模組，繼續進行對位于滋賀縣石山工廠的已經量產的8inch 晶元IGBT的投資。富士電機、三菱電機等公司在超過已投資金額的基礎上，繼續對功率半導體進行投資，其投資的重點還是IGBT。
瞄準增長市場的不僅僅是日本企業。世界最大企業德國英飛凌科技公司 (Infineon Technologies AG)3月與上海汽車合資，在上海成立了功率半導體模塊的制造公司。
展開 JCMSuite應用-高功率半導體激光器
JCMSuite應用-高功率半導體激光器
來源:訊技光電 作者: 技術部
在本教程項目中，我們研究了加熱對實際二極管激光器模式輪廓的影響，即熱透鏡。溫度的變化會引起材料折射率的變化。這當然會影響波導模式的形狀和傳播常數。通常加熱會增加折射率，從而導致模式的橫向壓縮.
下圖是我們分析的超大型光波導激光器的截面：
二極管激光器由一個pn-結組成。用于激光模式的橫向波導是由蝕刻在結構中的兩個溝槽形成的。橫截面是由布局文件中的一些平行四邊形設置的.
熱傳導項目
為了研究溫度對傳播模式的影響，我們首先必須確定設備內的溫度分布。 相應的項目文件位于單獨的子文件夾“heat”中。 溫度分布的長度尺度當然比光學分布圖大得多。 此外，還必須考慮設備，散熱器等的整體安裝。 因此，我們增加了用于溫度模擬的布局尺寸:
熱問題和傳播模式問題的布局在基本文件夾中只在計算域的大小上不同，它裁剪所有其他定義的平行四邊形。此外，在熱布局中，我們有一個額外的平行四邊形，用來定義溝槽之間熱源的位置
在源文件中定義了以下熱源:為DomainId=1000的平行四邊形分配一個空間均勻的熱源，并為邊界指定溫度源.
熱模擬的邊界條件為:
固定的邊界條件對給定的溫度設置了溫度分布并模擬了散熱器。輻射邊界條件是熱模擬的開邊界條件，并模擬了到無限環境熱輻射。在源文件中定義了邊界的相應溫度。
在給定熱源下所得到的溫度分布如下所示:
對于熱模擬，自適應網格細化也是可用的，自適應網格細化可以清晰地細化溫度場解顯示出最顯著特征的網格.
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