電動汽車/混合動力汽車(EV/HEV)、電機(jī)驅(qū)動器、計算和存儲,推動了從器件到無源、封裝和集成的電力電子市場增長。
由應(yīng)用驅(qū)動的電力電子市場
去年,我們看到主要逆變器領(lǐng)域的電力電子產(chǎn)品的年同比增長高達(dá)8.4%,包括EV/HEV、電機(jī)驅(qū)動器和不間斷電源(UPS)。要了解電力電子市場,重要的是要認(rèn)識到電力電子不像其它“超越摩爾(More than Moore)”電子領(lǐng)域,它是應(yīng)用驅(qū)動型市場,而不是技術(shù)驅(qū)動型。近年來,得益于數(shù)字時代的到來或環(huán)境問題等大趨勢,這個市場已經(jīng)獲得了大幅增長。我們可以直接將環(huán)境問題與不同國家提供的用于提高能效、促進(jìn)新電力電子系統(tǒng)銷售的政府資金聯(lián)系起來。
例如,EV/HEV細(xì)分市場在技術(shù)上主要受到二氧化碳(CO2)減排目標(biāo)、更高的效率要求或更少依賴石油行業(yè)的驅(qū)動。目前,純電動汽車在EV/HEV銷量中的占比略高于5%,而到了2023年它們將增長至21%??傮w而言,Yole分析師預(yù)計,2017~2023年期間EV/HEV電力電子市場的復(fù)合年增長率(CAGR)將達(dá)到驚人的20.7%。
補(bǔ)貼對可再生能源市場影響巨大。2017年中國太陽能裝機(jī)量占到了全球總量的約50%,因為中國政府的補(bǔ)貼大幅減少,2018年光伏市場預(yù)期將顯著萎縮。盡管如此,得益于印度、南美洲或非洲等世界其他地區(qū)的裝機(jī)成本下降和裝機(jī)量的提高,Yole預(yù)計該市場將在中期內(nèi)復(fù)蘇。
另一方面,為了擴(kuò)展其它現(xiàn)有的電力電子市場,需要重點(diǎn)開發(fā)一些新的細(xì)分領(lǐng)域。直流充電或固定能量存儲市場便是如此。實際上,需要快速開發(fā)直流充電解決方案,以實現(xiàn)快速高效的充電,來跟隨EV/HEV市場的增長。同樣,為了進(jìn)一步發(fā)展光伏和風(fēng)能市場,需要擴(kuò)展固定式儲能系統(tǒng)。
本報告總結(jié)了驅(qū)動電力電子市場增長的應(yīng)用及其不同趨勢,以及每種應(yīng)用的主要技術(shù)發(fā)展。
哪些應(yīng)用在驅(qū)動電力電子產(chǎn)業(yè)?
2016~2017年電力電子半導(dǎo)體器件市場增長了11.7%
2017年,電力電子市場總規(guī)模為327億美元,其中電源IC約占了一半。去年電力電子半導(dǎo)體市場蓬勃發(fā)展,同比增長率達(dá)到了喜人的11.7%,這主要得益于EV/HEV和電機(jī)驅(qū)動器應(yīng)用的IGBT(絕緣柵雙極晶體管)器件的銷售增長。計算和存儲以及汽車領(lǐng)域的需求,也使MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)器件市場在2017年增長了8.3%。
功率模塊封裝趨勢
Yole預(yù)計未來五年,功率器件市場前景可期,2017~2023年的復(fù)合年增長率將超過4%。這將主要由EV/HEV市場驅(qū)動,該應(yīng)用市場將帶來超過19億美元的IGBT市場和近18億美元的MOSFET市場,包括分立器件和模塊。MOSFET的市場需求也將受到網(wǎng)絡(luò)和電信應(yīng)用的推動,得益于5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),2017~2023年期間網(wǎng)絡(luò)和電信應(yīng)用的MOSFET市場將以8.3%的復(fù)合年增長率增長。
因此,許多制造商正在擴(kuò)大產(chǎn)能,以縮短供貨周期,滿足這些市場需求。例如,英飛凌(Infineon)正在擴(kuò)大其300毫米晶圓廠的產(chǎn)能,用于包括IGBT在內(nèi)的電力電子器件。中國由于國內(nèi)巨大的需求推動,正在投入大量精力和資金,開發(fā)國內(nèi)的電力電子器件和制造技術(shù),以在供應(yīng)鏈中向下游不斷延伸。
2017~2023年IGBT和MOSFET分立器件及模塊的市場預(yù)測(按電力電子市場驅(qū)動應(yīng)用細(xì)分)
技術(shù)仍很重要
由于大功率負(fù)載系統(tǒng)的處理需求,電力電子市場需要在效率和熱管理方面發(fā)展。市場主要廠商需要加大投資技術(shù)開發(fā),在不影響熱管理或可靠性的前提下,降低器件和系統(tǒng)成本,減小重量和尺寸。器件、封裝、模塊、功率堆?;蚰孀兤鲗蛹壍膬?yōu)化解決方案正在得到應(yīng)用。無源元件必須改進(jìn)以充分利用新型半導(dǎo)體材料、器件和系統(tǒng)設(shè)計的潛力。
Yole看到了一個依賴于器件開發(fā)的強(qiáng)大改進(jìn)軸,無論是硅還是寬帶隙材料(如SiC或GaN)。 因此,終端用戶可以通過使用尺寸更緊湊的系統(tǒng),甚至將它們集成在單個芯片中,實現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率、更高的頻率和更高的功率密度。然而,即使SiC能夠滲透到各種不同的應(yīng)用中,硅解決方案仍將進(jìn)一步開發(fā)并針對高效系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。作為一個例子,我們看到英飛凌的新一代IGBT已于去年上市。
不同的組裝方案
在本報告中,Yole的分析師總結(jié)了全逆變器組件的不同技術(shù)改進(jìn)和趨勢。其中包括挑戰(zhàn)型新材料SiC和GaN,這些材料仍然需要極力提高產(chǎn)能。本報告展示了技術(shù)進(jìn)步與應(yīng)用需求之間的關(guān)聯(lián)性,例如EV/HEV所需要的功率模塊創(chuàng)新。
不同系統(tǒng)組件的改善趨勢