随着世界各国对节能减排的需求越来越迫切，功率半导体器件在变频家电、工业控制、新能源、智能电网等诸多产业获得了广泛的应用空间。据统计，在人类所消耗的电能中有75%需经功率半导体器件转换成一定的形式才可供最终设备使用。针对功率半导体市场的新趋势、工艺与技术的新特点以及功率半导体产业在中国发展的特色等热点问题，本报邀请了业内主流企业的相关人士进行探讨。

    市场需求逐步恢复

    ●能效需求催生功率器件应用热潮

    ●扩内需政策为企业提供增长空间

    陈坤和

    从2008年底到2009年初，所有电子产品的需求均有减少，功率半导体也不例外。我们认识到，困难时期可能成为重新把公司塑造成一个更精简、更专注、更赢利企业的催化剂。由于各国政府的经济刺激措施纷纷把提升能效列为重点内容，许多企业开始关注功率产品。在中国，由于政府刺激消费电子市场，中国市场需求增长，推动功率管理和其他半导体产品的需求开始复苏。从长期来看，功率半导体将与许多其他领域的半导体产品一样变得更具周期性，激烈的竞争将淘汰经营不善的企业，而留下健康的企业。

    功率器件的需求将于2010年逐步恢复。功率的优化，即降低功耗和更高效地使用功率，将继续成为明年功率半导体市场的驱动力；功率器件在手机等移动设备以及便携医疗设备和手持式仪器等领域的用量将继续增长；同时，半导体产品将追求更高的功率密度和更高的集成度。

    飞兆半导体将继续扩大信号路径和功率管理产品系列，开发高价值的模拟专有技术。我们凭着在MOSFET技术方面的领导地位，能够向众多不断增长的终端市场提供出色的性能，同时具有较低的成本。另外，我们会继续有效地管理供应链，在使其保持精简的同时也能够积极响应客户的需求。

    TonyArmstrong

    随着全球人口数量的增加，照明、空调系统以及其他家用电器的耗电也在日益攀升。大多数国家已经充分认识到节能的必要性，因为建造新的发电厂需要花费大量资金，并且，把生产出来的电力输送给用户也是一项耗资巨大的工作。人们已经注意到，如果能够把大多数电器目前的能耗削减15%-20%，那么将比建设新的电厂更加经济。在各种电器产品中，功率器件及相应的电源管理方案已成为系统节能的关键因素。

    在全球范围内，电气系统的节能浪潮可谓方兴未艾，不管是在发电方面还是在能源消耗方面，成本节省所带来的巨大好处都令人无法忽视。因此，凌力尔特将通过采用新的设计方法在其电源管理和功率转换IC中实现高效转换。与此同时，许多新型功率转换产品还在IC被置于待机或停机模式时提供了较低的静态电流，这样，设计师就可以很容易地找到一款可提升其终端系统环保性能的合适产品。

    在便携式电子产品领域，设计师也面临着前所未有的挑战，对高性能电源管理系统的需求便是这些挑战中的一个。当今的先进手持式产品所需计算能力的提升在很大程度上推动了用户对较高功率解决方案的需求。同时，电源轨的数目也在持续地增多。

这种趋势愈发地要求人们使用多输出开关稳压器解决方案，以满足外形尺寸和效率目标，并把热耗散置于受控状态之下。此外，为了管理电池的运行时间，具有高效率和低待机电流的DC/DC转换器也是必不可少的。
    蒋家亮

    受国际金融危机的冲击，许多半导体公司，尤其是电源管理半导体公司在2009年初采取了应变行动，包括重整资源、节省成本、合并等，故总体市场发展缓慢。但不久之后，受中国政府“家电下乡”政策的激励，电源管理半导体公司重新迎来市场机遇；但由于大多数公司采取了节约措施，来不及响应市场的需求，因此出现了供不应求的局面。一些公司试图放弃一些旧的产品，另一些公司则能抓住良机来提供这些别人放弃的产品，还有一些公司尝试降低成本以扩大市场份额。局势变得日益复杂，电源管理器件供应商之间的竞争也变得更加激烈。企业面对的挑战在于能否向市场提供低成本但符合所有能效要求的产品，能否保持充足的产能，能否快速地满足客户的当前需求。安森美半导体幸而能从容地应对这些挑战，满足客户的需求。

    电源管理涉及能效、紧凑性及强固性等问题。能效要求肯定是各个产品应用的热点议题，如计算机电源、平板电视电源、通用照明及平板显示中LED背光应用。上述应用需要的功率比以前小得多。例如，两三年前，32英寸液晶电视需要180W至200W的功率，而现在只需要75W到120W的功率。功率消耗变小，但能效却提高了。在适配器应用中，过去笔记本电脑及打印机需要50W到100W的适配器，但如今，上网本需要的适配器功率低至30W。因此，功率消耗变得越来越低已是大势所趋。电源管理方案预计会更具高性价比，并符合所有能效及可靠性标准。针对这些挑战，业界广泛讨论低成本PWM器件、无光耦合器设计及能处理高达40W功率的开关稳压器。因此，安森美半导体高度重视这些市场变化，致力于不断推陈出新，满足市场需求。

    森敏

    出于环保的考虑，电力电子技术必须进一步发展和提高。其中，在减少二氧化碳和电力消耗中，对功率半导体的期望越来越高，功率半导体作用也越来越大。二氧化碳是引起地球暖化的原因，现在，全世界的二氧化碳排放量还在不断增加，各国纷纷提出减少二氧化碳排放目标。功率半导体市场虽然受到国际金融危机的影响，但还在不断地扩大。

    功率半导体可以使用在交流变直流的整流器、直流变交流的变频器等电力变换装置上，具体的有风扇、泵等工业设备的电机驱动，太阳能发电、风力发电以及输电系统等电力行业应用，通信和工业电源应用，电力机车的牵引和辅助电源等电气化铁道行业应用，混合动力汽车和电动汽车等汽车行业应用，空调、洗衣机和冰箱等变频家电行业应用等。三菱电机作为功率半导体器件的制造商，聚集各种技术力量，在各个领域中开发出了适合各种用途的产品。

    赵善麒

    2008年，我国功率半导体器件的销售额是821.8亿元，较2007年的762.3亿元增加了7.8%，而前几年的增长率都是两位数，说明国际金融危机对我国的功率半导体器件的市场还是有一定影响的。但是，由于国家4万亿元拉动内需的刺激计划及对节能减排的要求，我国的功率半导体器件在未来几年里还会保持增长，预计2009年将达到872.1亿元，2010年将达到956.6亿元，2011年将达到1060.5亿元，届时，年增长率将达到10%以上。

从全球范围来看，太阳能发电、风能发电、电动汽车、智能电网等领域是功率半导体器件新的应用热点，未来市场巨大。宏微科技将着重于电动汽车和新能源发电等领域的产品开发。

    中国市场呈多样化特征

    ●产品档次有待提高

    ●产业链协作应加强

    赵善麒

    与世界其他国家相比，中国的功率半导体器件市场的特点是使用的器件品种多、应用领域宽。其品种从各种可控硅、功率晶体管和二极管，到VDMOS、IGBT及电源管理IC，应用领域包括国民经济的各个领域及航天航空和军事领域。目前，国内市场上的高端产品(如IGBT)基本上被国外厂商垄断，国内产品市场认证周期非常长，且获得的市场认可度不高。

    宏微科技一直致力于研发高性价比的产品，致力于发展新型电力半导体器件，如FRED、VDMOS和IGBT器件，功率模块则选择走用户定制产品的道路。

    陈俭

    相对于数字IC，功率器件代工的最大特点就是标准化程度差，导致移植性低，每家工厂做出的产品都有不同之处，而设计企业面对的最终产品市场始终要求快速的市场反应和有针对性的设计，这就要求代工企业和设计企业之间有更加紧密的技术合作，需要设计企业有针对性地根据代工厂提供的技术设计和优化产品，需要从前期市场调查、产品开发、制造、产品的认证、大规模生产到最后进入市场，在整个周期内的通力合作。因此，设计企业与代工企业应建立长期的战略合作关系。

    从代工企业的角度看，中国的设计企业要在功率器件市场占有一席之地，还需要从三方面努力：

    第一是准确研究细分市场，精确定位产品，有针对性地设计产品。功率器件范围广泛，涵盖功率分立器件以及电源管理IC等等。我们的设计企业还很小，如果贸然多点出击，显然不是一个理性的选择，只有针对性地设计某个细分市场产品，才可能做到一击而中，取得好的效益。据多家研究机构研究，今后几年，电源管理芯片在消费电子、计算机和工业控制领域的发展相对稳定，而在汽车电子和LED领域发展很快，将可望成为中国电源管理芯片市场的亮点。在功率分立器件市场，IGBT和MOSFET都将保持着较高的增长速度。设计企业应关注这些市场热点，同时，对于成熟市场的细分产品也应多方面了解其客户的实际需求。

    第二是加强与代工企业的合作，共同研发。我国的一些芯片设计企业规模小，开发能力较弱，这时候更需要代工企业扶持，和代工企业全方位的合作是企业长久发展的必由之路。设计公司及时将市场信息和需求反馈给代工企业，而代工企业应该根据客户的实际需求有针对性地开发，建立合适的工艺平台，开发有特色的工艺和器件，提供强大和及时的设计服务支持以及方便的新产品试做等服务。华虹NEC在这方面已经建立了一系列完善的代工服务平台，有众多成功合作的案例。

    第三是加强和下游整机制造商的沟通。我国经过多年发展，整机产业已经发展起来，出现了很多世界知名的整机公司，同时，一大批中小规模整机厂商也发展起来。整机厂商对于产品比较了解，也拥有采购权。及早地和整机厂商合作，可以将系统设计的参数匹配到最佳，极大地提高整机厂商的竞争力，降低成本；同时早期的沟通可以减少后期的反复，降低错误出现的概率，缩短系统论证周期，加快上市速度。
    森敏

    中国政府推出了4万亿元的经济刺激政策，所以和其他国家相比，中国经济增速的恢复相对较快。在中国市场，用于电力机车、新能源(风能、太阳能)行业的HVIGBT(高电压IGBT模块)的需求急速增加。在HVIGBT的产品中，我们正在扩大销售耐压3.3kV、4.5kV和6.5kV的R系列新产品，耐压1.7kV的N系列产品，一般工业用的搭载第六代IGBT硅片的新型MPD系列IGBT模块，同时，也在扩大销售专门用于小容量太阳能发电的IPM。

    尽管面向农村市场的家电下乡对于三菱电机的销售并没有直接的贡献，但是，小型汽车以旧换新政策、变频空调的销售增加、汽车相关行业的设备投资增加等因素，给我们公司的功率半导体销售带来了正面效应。我们正在扩大销售用于3G移动通信电源装置的IGBT和IPM。从长期来看，电动汽车市场也有新的商业机会。

    蒋家亮

    中国的功率半导体市场相当多样化。一方面，终端产品销售至世界各地；另一方面，国内需求庞大，但趋向成本导向型。举例来说，某日本公司有某型号平板电视销向全球市场，但也提供具备类似功能而成本更低的型号来迎合中国市场。因此，这两类平板电视的电源方案会有所不同。安森美半导体拥有不同的拓扑结构及方案，适合不同的需求，同时还保持了电源方案的可靠性。我们与中国著名的品牌厂商密切合作，同时也为各日韩品牌提供无缝的现场技术支援。

    家电变频化是功率器件新机遇

    ●优化电源管理方案确保高能效

    ●家电变频化是功率器件新机遇

    陈坤和

    飞兆半导体能够提供功能合适而且价格具竞争力的解决方案，满足客户需求。例如，飞兆半导体的高集成度电机驱动解决方案(SPM产品系列)可用于驱动空调、洗衣机、吸尘器和许多其他商业和工业应用的高效变频电机，使产品相比机械电机节能达40%。飞兆半导体是电机应用高性能分立器件和高集成度模块解决方案的领先供应商，还提供用于感应加热(IH)炊具的IGBT，其1200VFieldStop（场截止）IGBT具有更好的传导损耗和开关损耗平衡，以实现效率最大化。通过这种优化的平衡，消费者可以将电饭锅调到中等热度，加热五分钟，便能确保电器能够快速、准确地达到目标温度。飞兆半导体的FieldStopIGBT采用内置元件以减少电路板空间，使IH电器的体积进一步缩小，方便置于橱柜或柜台中。另外，飞兆半导体的FieldStopIGBT具有较低的传导损耗和开关损耗，因而电器的工作温度得以降低，可实现更佳的系统稳定性、更高的能效和更长的使用寿命。

    蒋家亮

    在中国的白色家电应用中，安森美半导体的电源管理方案主要针对提升能效的应用。由于能效要求变得更加严格，前一代的线性电源设计方案无法符合标准，因此，大多数应用开始转向能效更高的开关电源方案；同时，新的设计方案也保持了具有竞争力的方案成本。例如安森美半导体的紧凑型开关稳压器方案NCP1027，很受白色家电制造商欢迎。另外，我们还致力于进一步优化产品的多样性及性能。
    森敏

    过去，家用电器的功率器件主要使用盒式模块。从1997年三菱电机首先开发出DIPIPM（双列直插式智能功率模块）以来，现在已达到了第四代，硅片特性有了进一步的改善，实现了小型化，供货稳定。在变频空调的市场上，三菱电机是DIPIPM的最大供货厂家，拥有最大的生产能力。

    日本、韩国和中国的很多工厂在变频空调的室外压缩机控制部分都使用三菱电机的DIPIPM，普通空调的风扇马达也使用HVIC芯片。

    三菱电机的产品也被广泛用在洗衣机和电冰箱等家用电器中。因为家用电器的变频化，在减少二氧化碳的排放量和电力消耗的同时，也实现了优化控制，在洗衣机中水和洗涤剂的用量也得到了减少。今年以来，中国的各空调厂商大力推广变频化，我们的DIPIPM的需求量也大幅度增加。

    新技术推动功率器件向高端演进

    ●新结构新材料是研发重点

    ●中国企业加快追赶步伐

    蒋家亮

    从功率分立器件角度来讲，安森美半导体推出了适合不同领域的新技术：沟槽型高性能输出整流器平台，能效与平面型肖特基器件相比显著提升，目标电压范围为45V至200V，提供正向电压降更低的肖特基整流器，用于适配器、液晶电视及ATX电源，满足这些领域的高能效设计要求。此外，安森美半导体还推出了高压快速开关整流器平台，提供高于平面型超快整流器的优异能效，目标电压为200V、600V及1200V，与IGBT及TRIAC（双向晶闸管）产品互补，用于PFC升压二极管、汽车及电机应用。

    在MOSFET方面，我们有沟槽型及optimos3技术，用于低压应用。同时，我们还开发超结技术，用于中等电压及高压MOSFET。评估结果显示这技术极具应用前景，所以我们近期将继续开发新产品。

    陈坤和

    飞兆半导体的超结MOSFET系列能够支持各种高效电源、适配器、计算和照明设计。而FieldStopIGBT是我们另一个重要产品，可用于IH厨具、UPS、运动和其他应用。

    另外，我们SupreMOSMOSFET的单位面积导通电阻低于标准功率MOSFET的1/4，比前代产品SuperFETMOSFET减小40%。此外，因为寄生电容减小，在SupreMOS输出电容中存储的能量比SuperFET少30%。由于导通电阻和开关特性方面的改进，SupreMOS的开关损耗减小30%，在600W连续电流模式PFC系统中，如使用SupreMOS替代SuperFET器件，可以节省4.5W功率。在1kW软开关半桥DC-DC转换器中，与SuperFET相比，SupreMOS在20%负载和100%负载条件下能够分别节能1.6W和3.7W。

    TonyArmstrong

    早在“绿色节能”成为受世人追捧的“时髦字眼”之前，凌力尔特就已经认识到高效功率输送的必要性，在许多电源管理IC当中均运用了获专利的突发模式(BurstMode)技术。该技术最大限度地减小了待机模式中IC本身所需的电流。在很多场合中，该待机静态电流低至10μA-25μA。针对便携式消费类产品对电源管理方案安全、可靠性提出的更高要求，凌力尔特开发了一种预测可靠性系统。该系统把质量和可靠性信息组合在一个数据库中，以提供可靠性概要和趋势分析。此外，凌力尔特从一开始就在产品的设计中引入了大量的规划。这些规划包括器件布局考虑、输入和输出保护方案的选择、晶圆制造加工工艺的选择以及材料的规格和制造方法。
    森敏

    三菱电机在面向工业用器件的领域开发出第6代IGBT模块。第6代IGBT模块的技术有以下特点：降低了损耗，和第5代IGBT相比，损耗降低了20%；变频器、变流器的效率得到了改善；提高了可靠性。在材料方面，三菱电机公司开发本部正在开发用于功率半导体的SiC新材料。目前已试制成功输出功率为20kW的SiC变频器，实验证明，在使用SiCMOSFET的情况下，和过去的硅MOSFET相比，电力损耗可以减少90%。

    赵善麒

    宏微科技承担了科技部“十一五”重点支撑项目“新型电力电子器件及电力电子集成技术”中的IGBT和FRD(快速恢复二极管)芯片的研制和生产，目前，已研制成功电流为75A、100A，电压为1200V、1700V的IGBT和FRD，主要参数已达到国际同类产品的先进水平。与此同时，宏微科技与国外企业合作，开发了铝带焊接新工艺，并成功地应用于IGBT和其他模块的生产中。3年来，宏微科技已申报专利15项，其中有4项发明专利和5项实用新型专利已获授权，专利内容包括功率半导体器件的新设计、新工艺和新材料。

    陈俭

    在电源管理IC领域，华虹NEC现已成功推出并量产了BCD350(0.35微米BCD)与0.35微米CDMOS工艺，为客户提供灵活多样的选择。下一步将致力于开发高密度的BCD180工艺和高压的BCD-HV平台，以期为国内外的电源管理、系统芯片和高压集成方案提供更好的平台。

    在功率分立器件领域，华虹NEC成功开发了各种先进的MOSFET技术，从20V到600V，从肖特基到低导通电阻的MOSFET等一系列产品，涵盖了功率分立器件的主要领域。华虹NEC下一步将致力于开发高压和低开启电阻的MOSFET和IGBT，以更好地满足市场需求。