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中国功率半导体工业持续高速发展,旺盛需求功不可没

2006-12-12 10:27:02 来源:半导体器件应用网

    尽管相比前一年,2005年中国网络通信和工业控制类功率芯片的市场发展趋缓,但是在以MP3、数码相机为代表的消费类电子和以PC、笔记本和显示器为代表的计算机类电子对功率半导体的巨大需求刺激下,当年中国功率半导体市场仍然以高出全球平均增长率的速度继续扩张,来自赛迪顾问的数据显示,该年中国功率半导体市场规模达到创纪录的448.1亿元,较前一年大幅增长26.8%。 

    2006年,这股热潮依然没有降温。有厂商透露,今年上半年部分功率半导体器件由于生产厂商重点转移或产能不足,甚至一度出现断货现象。这无疑从侧面反映了中国功率半导体市场的巨大潜能。北京新雷能研发副总王士民对此表示,中国的功率半导体市场已占全球市场的18%~20%,而随着OEM和ODM业务继续向本地转移,这个数字还会增加。因此,出现断货不足为奇。 
旺盛需求造就乐观前景 

    “随着大中华地区半导体芯片设计公司、晶圆厂及封测厂的技术成长与成熟, 再加上中国庞大内需消费市场的快速成长。大中华地区的功率半导体市场会逐年成长并同时在全球供应链中占有重要的比重地位。”来自台湾崇贸科技(System General)的中国区协理张士滨表示。 

     中兴通讯动力产品部总经理赵燕军的赞同上述意见。他认为,中国有巨大的电源需求市场和加工市场,导致了中国对于电源半导体的巨大需求。“随着中国电源企业的竞争力加强,未来几年在半导体需求市场上占据越来越大的比例。”赵燕军说。 

    哈尔滨圣邦微电子(SGMC)战略市场经理徐前江也加入到乐观者的行列。“中国已经成为世界电子工业的制造中心。中国工程师的设计能力正在逐年提高,所设计的产品也正在变得复杂。”徐前江认为,“与之相对应,中国功率半导体市场的增势迅速,在以手机为代表的手持设备、通讯系统、平板电视、机顶盒、PC、照明以及汽车电子等市场的推动下,今后数年中国功率半导体市场都将保持15%以上的年均复合增长率(CAGR)。” 

     功率半导体市场上,电源管理IC的销售始终占据着一个巨大的比重。来自长运通(CYT)集成电路设计公司的总经理古道雄表示,随着越来越多的公司加入这一领域,中国电源管理IC供应商之间的竞争将成白热化状态。他说:“中国电源管理IC市场正以每年20%~30%的速度递增。这几乎是全球平均增速的两倍。” 

    此外,经过近15年的发展,中国开关电源市场也已经逐步完善。从低端的充电器电源到高端的通信开关电源甚至军品开关电源都逐步形成了较细分的专业电源市场。“中国开关电源市场已经进入成熟期。”核达中远通营销专员王勇表示,“经过惨烈的市场竞争,该行业已进入微利时代。由于中国的通信市场具有广阔的发展空间,而且没有出现新的替代品,中国开关电源市场还将保持一定的稳定性,衰退期为时尚早,成熟期还将维持相当长一段时期。” 
有利与不利因素 
 
    毫无疑问,庞大的市场需求极大地推动了中国功率半导体工业的发展。不过除此之外,专家们还认为有许多其他各种有利和不利的因素在影响着其发展趋势,并左右中国功率半导体工业的未来。 
    赵燕军认为,中国在半导体工业方面不断加大的投资应该加入到有利因素的行列。这与古道雄的观点不谋而合:“私人资金的大量进入无疑推动了包括电源管理IC在内的本土IC设计领域的发展。”后者指出,这些私有资金主要集中在市场和产品上,其作用是加大了竞争。而这对IC采购商是大有好处的。因为方案设计公司能以较低的价格得到性能更好的芯片。并反过来给予他们降低成本的空间,进一步扩大市场。 

    不过,资金的盲目进入有时候反而可能成为阻碍产业前进的绊脚石。古道雄警告说,如果这些资金利用不当,比如一旦私有资金、特别是政府赞助资金出现错误的投向——这些资金并不针对于市场或产品,而是针对一些人或者具有特别的目的——那么该项目就不会持久。到最后,所牵涉到的人和公司都会受到伤害。 

    对于由归国人员创办的圣邦微电子来说,最接近市场最靠近客户无疑是中国功率IC设计公司发展的最有利因素。不过,该公司的徐前江同时也列出了本土IC设计厂商的需要克服的不利因素:1.产品线单一;2.品牌需要得到客户认可;3.技术和经验缺乏积累。事实上,这也可以理解为本土公司的弱点。 

     中国IC市场刚刚起步。在知识产权的保护方面,也存在着不少问题。而长期如此无疑会打击工业界开拓创新的激情。“主要是知识产权相关保护机制的建立问题。”崇贸科技的张士滨解释道,“从最基本的产品仿冒及侵犯商标惩罚机制的制定与实施,到知识产权的审核及核准时间和最终的侵权罚则,这些相关的管理机制都应再更加确实地研拟并落实,以防止‘白牌手机’影响中国手机自有品牌发展的现象蔓延到电源半导体市场, 阻碍大中华地区电源半导体市场的成长。” 

     站在电源模块供应商的角度,北京新雷能研发副总王士民认为,中国市场在大功率的应用领域,如电站等基础设施的建设中使用的功率半导体器件有别于欧美市场,目前还是处于世界前列。至于在其他如通信、电脑、消费电器和汽车等应用领域,由于国内半导体工业的整体平台问题,目前无论是在芯片的设计、工艺的实现还是封装、集成工艺等方面,中国企业跟国外的同行还是有一定的差距。而赵燕军也同意这一点。“技术水平特别是工艺技术水平与国际公司的差距较大,在市场竞争中处于劣势。” 赵燕军说。 

跟随需求推出创新产品 

    尽管在电源管理IC方面起步较晚,但是随着圣邦微电子、长运通、芯源科技以及深圳美芯的崛起,中国企业近年在这方面的进步相当迅速。 

    哈尔滨圣邦微电子已经推出的电源管理IC主要针对手持设备。目前主要是一系列以低功耗、低噪声、高PSRR为特征的LDO芯片。而最近推出RF LDO产品SGM2007,PSRR值高达74dB,输出电流300mA,且在300mA满载条件下压降只有270mV,关断状态消耗电流典型值仅为0.01μA。徐前江称,SGM2007可以广泛用于手机、MP3、DSC等手持设备。他还表示,圣邦微电子产品的性能及质量已经得到了广大客户的认可。此外,手机照明、音频功率放大以及DC/DC产品也是该公司相对看好的市场,很多产品已经在设计之中。 

    长运通同样也将目光放在了手持设备市场。MP3、MP4、手机等便携式数码产品是其关注的重点。该公司不久前推出了一款型号为CYT5026的锂电池简单充电方案。据悉,锂电池爆炸或者寿命过短都是由于不正确的IC设计所导致的。锂电池充电包括预充电、恒流充电和恒压充电三个阶段。而良好的设计可以保证三个步骤中有效的增加电池的寿命并消除爆炸的可能。CYT5026通过5脚SOT-23封装整合了这三个功能在一个芯片中。这将简化方案设计公司的任务,并降低系统成本。 
古道雄透露,该公司的基本思路是逐步成为满足客户方案所需的整套元件供应商。“我们已经有了一个针对便携式产品应用的整套方案。今后将会通过提供更多的选择进一步对其进行完善。比如我们已经推出了针对LED驱动的一系列产品,接下来还会增加平行的LED驱动,从而为客户提供更多的选择。” 

    电源管理IC同样是崇贸科技的重点产品。目前主要有AC/DC PWM控制IC、PFC/PWM集成控制IC以及辅助(house keeping)管理IC三大类。节能是这些产品最大的特点。最近,该公司又开发出了一款符合80plus节能标准的顺向式电源解决方案,包括三款芯片:高集成度PFC/PWM顺向式组合芯片SG6931/2、低功率返驰式PWM控制芯片SG6858、高整合度监控IC SG6516。其中SG6931/2的专利放大器技术可改善输出动态响应,并提供可调整的PWM最大周期。此外,SG6858的专利green mode省电技术可达到超低待机功耗。而SG6516的全面监控及保护功能则为电源系统提供了完整的保护。 

挑战:生产强而设计弱
 
    赵燕军则指出,主要的挑战应该是在原材料加工工艺技术上的挑战。而圣邦微电子的徐前江认为,对大陆和台湾地区的企业来讲,目前所面临的最大挑战就是怎样绕过国外大公司已有的功率半导体专利以及提高产品的可靠性及稳定性。他建议,这些企业应该加强设计创新,同时更加深入地了解系统应用。另外,他认为RoHS对企业影响不大。“倒是最大待机功耗限定的标准可能会对中国国内企业造成冲击。”他说,“因为这意味着IC低功耗设计技术、电源系统控制技术要求提高,而这正是中国国内企业有待提高的地方。”  

    “大多数台湾地区和大陆的企业都有生产强而设计弱的问题。”古道雄一针见血地指出,“这与他们主要通过晶圆加工和封装进入IC行业不无干系。可见,目前的问题是要认识到这个问题,同时研究将来同国外同行在竞争中在哪种产品上能够获得优势。我们不能仅仅简单地跟随火爆的市场而希望竞争会自动消失。” 

    张士滨的意见与古道雄相似。他表示:“大中华地区拥有一级的晶圆代工厂及封装测试厂,但是模拟芯片的研发设计人才相对却比较缺乏。而研发设计人才缺乏的原因为:入门门槛较数字芯片高;模拟芯片的设计需要经验的养成。” 

    崇贸科技已经认识到这个问题,并积极通过邀请海外资深模拟芯片设计人员和内部分享来促进人才的提高。值得大陆同行借鉴的还有,由于晶圆制程的良率高低对芯片的品质和成本至关重要,该公司又专门设立了制程研发组,通过自己开发制程来排除这一困扰。此外,该公司还设立了系统应用组,在芯片产品开发时就考虑并设计系统参考应用,从而帮助系统厂商特别是对产品上市时间敏感的消费电子系统厂商缩短设计周期,争取最快的上市时间。 

    “与国外著名设计公司相比,我们目前还没有足够的具有丰富经验的设计人员。”古道雄表示,“但是为了缩短学习周期,我们可以选择简单的、人员需求少的项目来开始。然后随着经验的增加,逐步扩大我们的规模。” 

     功率模块方面,王士民表示,随着功率半导体的应用领域中电子负载的比例越来越大,功率半导体工业与集成电路的设计和制造工艺之间的距离正在被不断拉近。“目前主要技术挑战在芯片设计和制造技术、封装技术和与功率控制电路集成技术等。”他说,“为了实现较低的导通压降,工艺已从20年前的微米技术迅速向亚微米甚至深亚微米发展。而为了实现低热阻,减少杂散参数,增加功率密度,功率半导体的封装也从开始向更高集成度发展,如增强型SO-8、MCD封装等。”另外,他还表示,针对特殊的应用领域,功率器件与控制器件的集成也成为功率半导体发展的一个趋势,这需要功率半导体厂商与用户进行协同设计。而这些新的需求都给中国半导体厂商提出了严峻挑战。 
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