小さなパワーデバイス、省エネ・炭素削減の大きな助け

小さなパワーデバイス、省エネ・炭素削減の大きな助け

太陽光発電/風力発電エネルギー貯蔵システム、電気自動車及び充電杭、工業週波数変換製御システム……多くの省エネ炭素削減応用は炭素ピーク炭素中和目標を実現する利器となっている。上述の応用された

スモールボリューム

パワー半導体は電気エネルギー変換を実現するコアデバイスであり、電圧電流の運用を効菓的に製御することができ、スイッチ状態の変化を通じて、インバータ、整流、週波数変換などの多種の機能を実現し、電子電力システムのエネルギー出力を製御し、電子電力システム全体のエネルギー消費を最低範囲内に製御し、エネルギーに対する合理的な管理を達成し、エネルギー消費を下げ、炭素排出を減らすことができる。

その構造と機能の特性に基づいて、パワー半導体はすでに発電、送配電、電力使用などの多くの分野のコアデバイスとなっている。例えば、発電の光起電力インバータ、風力発電インバータなどの設備では、送配電分野の直流転流弁、交直流遮断器などの設備では、電力分野の電気自動車の電気駆動、電力機関車の電気駆動、充電杭、エネルギー貯蔵転流器、工業週波数変換器または変流器などの設備では、電力半導体が突出した役割を菓たしている。

また、パワー半導体は省エネと炭素削減に新しい発展空間をもたらした。賽晶科学技術グループ有限会社の項鄒董事長は「中国電子報」記者の取材に対し、次のように述べた。「パワー半導体は電気自動車、風力発電、太陽光発電、工業と民間分野の電気化などの新しい電気エネルギー生産と応用方式を創造することができ、化石エネルギーの使用を減らすことができる。パワー半導体の使用はエネルギー効率を高めることができ、例えば週波数変換省エネ、直流送電、それによってエネルギー損失を節約する」。

IGBTが主流になる

IGBTは入力インピーダンスが高く、製御電力が小さく、駆動回路が簡単で、スイッチ速度が速く、オン電流が大きく、オン電圧が低下し、損失が小さいなど多くの利点を備えているため、現在の市場環境において絶対的な優位性を持っている。

IGBTは非オンオフのスイッチングデバイスであり、ゲートソース電圧の変化によってそのオフ状態を製御し、信号指令に基づいて電圧、電流、週波数、位相などを調整することができ、正確な製御の目的を達成することができる。そのため、IGBTは現在の電力半導体市場で最も主流のデバイスとなり、新エネルギー発電、電気自動車及び充電杭、電化船舶、直流送電、貯蔵エネルギー、工業電気製御と省エネなど多くの分野で広く応用されている。

しかし、世界のIGBTシェアを握っているのは主に海外のヘッドメーカーで、英飛凌、三菱、富士の3つの大手はIGBT市場の70%のシェアを蚕食した。国内IGBTメーカーはすでに配置されているが、技術と市場のさらなる飛躍を実現するには、まだ大きな挑戦がある。賽迪顧問集積回路センターのテンレン責任者は「中国電子報」記者の取材に対し、IGBTの技術路線はずっと英飛凌に導かれており、現在の英飛凌の製品は第7世代まで発展しているが、国内のIGBT技術は現在、英飛凌の第4世代と第5世代のレベルにしか達していない」と述べた。

海外の先進レベルとの差をできるだけ早く縮めるために、国内のパワー半導体メーカーはIGBTコースの配置を急いでおり、製品の性能を向上させ、市場空間を開拓するために努力している。国内のパワー半導体企業の中で、比亜迪半導体、華潤マイクロ電子、士蘭マイクロ電子、斯達半島などの企業の表現は比較的に際立っている。

比亜迪半導体はすでにIGBTの全産業チェーン製品を配置し、自動車分野での表現が優れ、国内の新エネルギー自動車市場シェアの18%~20%を占めている。嘉興斯達半導のスタートは比較的に早く、2008年からスタートし、技術のスタートは比較的に高く、現在すでに600 V/650 V/1200 V/1700 V/3300 Vなどの多種の規格IGBTモジュール製品を備えており、MOSFET、IPM、FRD/整流モジュール、サイリスタなどの多種のタイプの製品もあり、製品のタイプは比較的に豊富である。また、株洲中車時代はスマートグリッド、自動車、新エネルギー電気製御などの分野で計画を立て、その市場は自動車市場全体の約1%を占め、大きな発展空間を備えている。また、華潤マイクロと士蘭マイクロもIGBTを製品ラインの1本としてレイアウトしています。

二輪駆動最適化パッケージと応用幅禁止帯半導体

中国は世界最大のパワー半導体市場を持ち、約500億ドルの世界パワー半導体市場の中で、国内市場は35%~40%のシェアに貢献している。「第十四次五カ年計画」期間中、クラウドコンピューティング、モバイル相互接続、ビッグデータ、人工知能に代表される次世代情報技術の進化は、電源管理製品に対してより大量の需要を発生させる。「炭素達峰」、「炭素中和」目標の提出は、新エネルギー発電、電気自動車及び充電杭、工業電気製御などの多くの分野が急速な発展に入り、IGBT、MOSFET産業の成長を牽引する。

国内企業にとって、日増しに拡大する国内市場は、その発展により広い発展空間を提供しているに違いない。どのように市場の成長機会を捉え、どのように勢いを借りて産業の突破を実現し、どのように製品の性能の向上を実現するかについて、テンレンはデバイス構造の最適化と基板材料の革新の2輪駆動方式を借りることができると考えており、これは国内企業の発展機会である。

比亜迪半導体株式会社の楊欽耀副社長は「中国電子報」記者の取材に対し、「より高い電力密度、スイッチング週波数、より小さな導通電圧降下、スイッチング損失、チップサイズ、モジュール体積は将来のIGBTの技術発展方向である」と述べた。パワー半導体製品の性能を向上させる道では、シリコンベースデバイスは上昇限界に直麺している。シリコン基材自体の製限は、半導体デバイスの電力レベルとスイッチング週波数をさらに向上させることができない。このとき、SiC、GaNなどの広幅禁止帯半導体材料は、さらに向上したパワー半導体性能の新しいコースとなる。

現段階では広いベルト禁止半導体の製造は難度が高く、生産能力が低く、価格が高いため、主に車両などの信頼性に対する要求が高い高付加価値製品に使用され、これらの製品は「二重炭素」目標による新エネルギー発電、電気自動車及び充電杭、工業電気製御などの多くの分野の発展と高度に合緻している。このような業界は電源管理の安定性に対する要求が高く、電力半導体の週波数に対する要求が高く、幅禁止帯半導体配置の核心方向となり、国内IGBT業界は幅禁止帯半導体を利用して「車線変更追い越し」を実現する機会がある。

広帯域禁止半導体の現在の製造は難度が高く、良率が低く、価格が高く、製品の価格変動に敏感で、付加価値が低い製品に対して、電力半導体性能の向上はパッケージ方式の最適化から着手することができる。より先進的なモジュール化パッケージを採用し、放熱性能を最適化し、接合温度を高めるなどの方法でパッケージを最適化し、モジュールの使用効率を向上させる。

TrendForce集邦コンサルティングアナリストのGONG瑞驕氏は、「中国電子報」記者の取材に対して、国内企業は先進的なパッケージ、ワイドバンド半導体などの新材料の麺で追い越しを実現する可能性があると考えている。彼は「産業特性から見ると、パワー半導体は特色のある技術製品に属し、製程技術、パッケージ設計、新材料の反復に重点を置いており、ムーアの法則を追う必要はないため、国内企業は後を追う機会が非常にある」と述べた。（記者の姫暁婷）