功率器件市场在涨声一片中送走了2010年,即使英飞凌、三菱电机、士兰微电子、IR、飞兆和瑞萨等企业产能全开,仍未缓解2009年延续至2010年的功率器件荒。
三菱电机董事、副总经理兼半导体事业部长谷口丰聪21kesmc
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目前通信、汽车和家电领域的强劲增长,拉动了功率器件的需求量直线飙升。据iSuppli统计,2010年中国功率MOSFET市场预计增长到24亿美元,比2009年的16亿美元增长53%。而增加产能牵涉资金投入、订购机台到货周期、设备调试等一系列手续,上游半导体制造商的扩产速度远跟不上市场增长,功率器件供需之间的矛盾短期内仍难以达到平衡。
勿须讳言,供求不平衡和金融危机关系密切。经历了2008年跌宕起伏的市场需求,大厂缩减产能,观望气氛浓厚。“至2010年年初,经济逐渐复苏,市场对功率器件的需求大幅上升,各供应商措手不及,产能未能追上,因而出现供不应求的情况。”三菱电机董事、副总经理兼半导体事业部长谷口丰聪坦言。
供货不足将持续至2011年下半年
iSuppli预计,功率器件供应短缺的状况至少将持续到2011年第一季度。相比之下,上游厂商的观点则更为谨慎。英飞凌科技(中国)有限公司工业及多元化电子市场事业部电源管理市场高级工程师胡凤平认为,功率器件供应紧张的情况将持续到2011年下半年才有望改善。
他说:“国家不断地在推进节能减排工程以及基础建设,新能源(风能,太阳能,电动汽车等)、马达驱动、变频家电以及逆变焊机等应用对功率器件的需求较为旺盛。” 针对这种紧张局面,尽管很多半导体公司在扩建产能,但扩产效应释放缓慢,市场供应短缺情况不容乐观。
日本供应商方面功率器件的产能同样满负荷运转,交货期进一步拉长。谷口丰聪表示,根据不同的功率器件种类,市场缓和的时间不同。“总体而言,将从2011年下半年开始,增产的效应会逐渐体现。”早在2010年的7月中旬,为了对应急速增加的功率器件的需求,三菱电机宣布投资65亿日圆,扩张其晶圆生产能力,目标是比2009年度提升2.5倍,预计新设施会在2011年4月竣工。同时,三菱电机也投资了35亿日圆,提高其组装和测试能力,以应付快速增长的功率器件市场。
本土企业趁势扩张地盘
中国市场功率器件依赖进口的局面在中国大力发展低碳经济时有所改观,本土企业借高铁、风电、太阳能产业逐步实现了国产化。功率器件长期是半导体市场的抢手货,海外企业面向全球市场,难免顾此失彼、鞭长莫及,本土企业坐拥中国本地市场,如果能把握机遇,及时抓住海外企业释出的订单,不难在功率市场占有一席之地。
士兰微电子器件事业部总经理汤学民21kesmc
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2010年1~9月净利润较同期增长300~325%,本地功率器件企业士兰微电子显然已经在功率器件市场分得一杯羹。“士兰微电子的MOSFET、大电流高电压肖特基、快恢复二极管等功率器件产品在2010年一直处于供不应求的状态。”士兰微电子器件事业部总经理汤学民说。
他进一步剖析道,功率器件供不应求的原因在于PC/NB主板和消费电子市场,主要是液晶电视、手机和其他手持设备市场,依然保持相对稳定的复合增长率;而在传统节能灯和以LED为代表的半导体照明和太阳能光伏市场上,最近几年都有比较大的成长,同时一些小功率变频电机也逐步得到普及,这几方面的原因综合推动了全球功率器件需求的持续旺盛。
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目前,士兰微电子的交货期基本控制在1个月以内,芯片生产和封测产能压力空前。士兰微一方面提高生产管理能力,将现有设备的产能利用到极致,不断降低每道工序的加工周期;另一方面加强和客户的沟通,按照客户的需求安排投料。此外,士兰微有计划从2010年起在未来的2~3年内安排投资13,500万元,组建多芯片高压功率模块制造生产线。汤学民透露,士兰微功率器件的月产能已经从2010年初的4万片(6英寸)提升到2010年底的6万片,这个数字将在2011年改写为8万片以上。
新兴和传统市场双驱动
传统功率器件市场持续复苏,再加上新兴市场不断冒头,导致功率器件仍旧奇货可居。2011年功率器件供应商普遍双管齐下,传统和新兴市场两手抓,焦点集中在变频电机、马达和新能源领域,可以预见2011年功率器件市场依旧硝烟弥漫。
胡凤平指出,英飞凌的市场重点侧重在高能效领域,如风能、太阳能、电动汽车等新能源市场,马达驱动、变频家电及逆变焊机等。三菱电机同样看好风力发电、太阳能发电、电动汽车等新能源领域,以及传统马达驱动、电源、空调市场。
在国际企业围绕新兴市场过招时,本土企业则选择从中小功率器件入手。士兰微电子的目标市场锁定为AC-DC电源、小功率变频电机、HID灯、节能灯、LED灯的驱动系统以及太阳能光伏系统。模拟器件讲究工艺和设计的匹配,还需根据不同的客户应用精雕细琢。
汤学民认为,除了最基本的导通压降、电流耐量、反向耐压等参数指标外,各应用系统对功率器件都会有不同的要求,主要反映在一些动态参数上,因此优化动态参数是士兰功率器件芯片技术研发的重点之一。“针对特定的应用环境,或调整器件的参数、或配合客户优化外围线路也是我们重要的技术工作方面。”他说。
SiC器件集中登陆市场
2011年功率器件市场除了传统MOSFET和IGBT挑大梁唱主角之外,一些新面孔也将由龙套升格为配角。碳化硅SiC早在10年以前就出现在半导体市场,随着工艺的成熟化和价格的平民化,诸多SiC功率器件将集结在2011年登陆功率市场。
三菱电机已成功采用SiC制成新器件,通过使用SiC制造的MOSFET和肖特基二极管,研发出一个达400V的11kW变频器原件,它比硅制造的变频器,减少能源损耗达七成,输出功率为 10 W/cm3。因此,SiC器件损耗更低,并能在更高温下运作,令器件变得更细小,用电量更低。至于SiC器件的上市时间,三菱电机并未透露。
另一家日本公司也暗暗发力SiC器件。RoHM在2008年收购生产SiC材料的SiCrystal公司之后,已掌握晶圆制造、前期工序、后期工序以及功率模块的一条龙体系。2010年4月RoHM已开始量产SiC制肖特基势垒二极管(SBD)。同年12月开始量产供货SiC的DMOSFET定制产品,预计将于2011年夏季供货通用产品。
德国研究项目“NEULAND”的6家成员企业宣布,通过使用新半导体材料,能将可再生能源、通信及照明各系统的能源损失减半。作为NEULAND成员之一,英飞凌明确地表示,2011年将推出SiC J-FET。
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