功率半導體:強化設計能力 尋求中高端突破
發布時間:2009-12-25 來源:電子產品世界
中心議題:
功率半導體包括功率二極管、功率開關器件與功率集成電路。近年來,隨著功率MOS(金屬氧化物半導體)技術的迅速發展,功率半導體的應用範圍已從傳統的工業控製領域擴展到4C領域(計算機、通信、消費類電子產品和汽車電子),滲(shen)透(tou)到(dao)國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)與(yu)國(guo)防(fang)建(jian)設(she)的(de)各(ge)個(ge)方(fang)麵(mian)。我(wo)國(guo)擁(yong)有(you)國(guo)際(ji)上(shang)最(zui)大(da)的(de)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)市(shi)場(chang),擁(yong)有(you)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)代(dai)工(gong)線(xian)及(ji)國(guo)際(ji)上(shang)最(zui)大(da)規(gui)模(mo)的(de)人(ren)才(cai)培(pei)養(yang)體(ti)係(xi),但(dan)中(zhong)國(guo)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)產(chan)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)必(bi)須(xu)改(gai)變(bian)目(mu)前(qian)封(feng)裝(zhuang)強(qiang)於(yu)芯(xin)片(pian)、芯xin片pian強qiang於yu設she計ji的de局ju麵mian。功gong率lv半ban導dao體ti行xing業ye應ying加jia強qiang技ji術shu力li量liang的de引yin進jin和he消xiao化hua吸xi收shou,大da力li發fa展zhan設she計ji技ji術shu,以yi市shi場chang帶dai動dong設she計ji,以yi設she計ji促cu進jin芯xin片pian,以yi芯xin片pian壯zhuang大da產chan業ye。
發展功率半導體符合中國國情
功率半導體器件是進行電能處理的半導體產品。在可預見的將來,電能將是人類消耗的最重要能源,無論是水電、核電、火電還是風電,甚至各種電池提供的化學電能,大部分均無法直接使用,75%以(yi)上(shang)的(de)電(dian)能(neng)應(ying)用(yong)需(xu)由(you)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)進(jin)行(xing)變(bian)換(huan)以(yi)後(hou)才(cai)能(neng)供(gong)設(she)備(bei)使(shi)用(yong)。每(mei)個(ge)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)均(jun)離(li)不(bu)開(kai)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)。功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)使(shi)電(dian)能(neng)更(geng)高(gao)效(xiao)、更節能、更環保並給使用者提供更多的方便。如通過變頻來調速,使變頻空調在節能70%的同時更安靜並讓人更舒適;手機的功能越來越多,同時更加輕巧,很大程度上也得益於超大規模集成電路的發展和功率半導體研發的進步;同(tong)時(shi),人(ren)們(men)希(xi)望(wang)一(yi)次(ci)充(chong)電(dian)後(hou)有(you)更(geng)長(chang)的(de)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian),在(zai)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)沒(mei)有(you)革(ge)命(ming)性(xing)進(jin)步(bu)以(yi)前(qian),需(xu)要(yao)更(geng)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)進(jin)行(xing)高(gao)效(xiao)的(de)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)。正(zheng)是(shi)由(you)於(yu)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)能(neng)將(jiang)“粗電”變為“精電”,因此它是節能減排的基礎技術和核心技術。
隨著綠色環保理念在國際上的確立與推進,功率半導體的發展應用前景更加廣闊。消費電子、工業控製、zhaomingdengchuantongshichangxuqiudewendingzengchangyijiqichedianzishichangdezhujiankuoda,jiashangtongxinhedianziwanjushichangdehuobao,doushigonglvbandaotishichangjixubaochiwenbudezengchangtaishi。tongshi,gaoxiaojieneng、huanjingbaohuyichengweidangjinquanshijiedegongshi,tigaoxiaolvyujianshaodaijigonghaoyichengweixiaofeidianziyujiadianchanpindelianggefeichangguanjiandezhibiao。zhongguomuqianyijingkaishizhenduimouxiechanpintichunengxiaoyaoqiu,duibingxiang、空調、洗衣機等產品實施了能效標識政策,這些提高能效的要求又成為功率半導體迅速發展的另一個重要驅動力。
據國際權威機構預測,2011年功率半導體在中國市場的銷售量將占全球的50%,年銷售額接近200億美元。與微處理器、cunchuqidengshuzijichengbandaotixiangbi,gonglvbandaotibuzhuiqiuchicundekuaisusuoxiao,tadechanpinshoumingzhouqikeweijinianshenzhishijinian。tongshi,gonglvbandaotiyebuyaoqiuzuixianjindeshengchangongyi,qishengchanxianchengbenyuandiyu“摩爾定律”製約下的超大規模集成電路的發展成本。因此,功率半導體非常適合我國的產業現狀以及我國能源緊張和構建和諧社會的國情。
國家政策推動產業進步
目mu前qian,國guo內nei功gong率lv半ban導dao體ti高gao端duan產chan品pin的de研yan發fa與yu國guo際ji大da公gong司si相xiang比bi還hai存cun在zai很hen大da差cha距ju,高gao端duan器qi件jian替ti代dai進jin口kou的de工gong作zuo才cai剛gang剛gang開kai始shi。因yin此ci國guo內nei半ban導dao體ti企qi業ye在zai提ti升sheng工gong藝yi水shui平ping的de同tong時shi,應ying不bu斷duan加jia大da國guo內nei功gong率lv半ban導dao體ti技ji術shu的de創chuang新xin力li度du和he提ti高gao產chan品pin性xing能neng,以yi滿man足zu高gao端duan市shi場chang的de需xu求qiu,促cu進jin功gong率lv半ban導dao體ti市shi場chang的de健jian康kang發fa展zhan以yi及ji國guo內nei電dian子zi信xin息xi產chan業ye的de技ji術shu進jin步bu與yu產chan業ye升sheng級ji。
在政策方麵,國家中長期發展規劃、重大科技專項、國家863計劃、國家973計劃、國家自然科學基金等都明確提出要加快集成電路、軟件、關鍵元器件等重點產業的發展,在國家剛剛出台的《電子信息產業調整和振興規劃》中(zhong),強(qiang)調(tiao)著(zhe)重(zhong)從(cong)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)和(he)新(xin)型(xing)元(yuan)器(qi)件(jian)技(ji)術(shu)的(de)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)方(fang)麵(mian)開(kai)展(zhan)係(xi)統(tong)深(shen)入(ru)的(de)研(yan)究(jiu),為(wei)我(wo)國(guo)信(xin)息(xi)產(chan)業(ye)的(de)跨(kua)越(yue)式(shi)發(fa)展(zhan)奠(dian)定(ding)堅(jian)實(shi)的(de)理(li)論(lun)和(he)技(ji)術(shu)基(ji)礎(chu)。在(zai)《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006年-2020年)》中明確提出,功率器件及模塊技術、半導體功率器件技術、電力電子技術是未來5年~15年15個重點領域發展的重點技術之一。在目前國家重大科技專項的“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”和“極大規模集成電路製造裝備及成套工藝”兩個專項中,也將大屏幕PDP(等離子顯示屏)驅動集成電路產業化、數字輔助功率集成技術研究、0.13微米SOI通用CMOS與高壓工藝開發與產業化等功率半導體相關課題列入支持計劃。在國家973計(ji)劃(hua)和(he)國(guo)家(jia)自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)基(ji)金(jin)重(zhong)點(dian)和(he)重(zhong)大(da)項(xiang)目(mu)中(zhong),屬(shu)於(yu)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)領(ling)域(yu)的(de)寬(kuan)禁(jin)帶(dai)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)與(yu)器(qi)件(jian)的(de)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)也(ye)一(yi)直(zhi)是(shi)大(da)力(li)支(zhi)持(chi)的(de)研(yan)究(jiu)方(fang)向(xiang)。
總體而言,從功率半導體的市場需求和國家政策分析來看,我國功率半導體的發展呈現以下3個方麵的趨勢:矽基功率器件以實現高端產品的產業化為發展目標,高壓集成工藝和功率IC以應用研究為主導方向,第三代寬禁帶半導體功率器件、係統功率集成芯片PSoC(可編程係統級芯片)以基礎研究為重點。
- 功率半導體:強化設計能力 尋求中高端突破
- 必須改變目前封裝強於芯片、芯片強於設計的局麵
- 功率半導體行業應加強技術力量的引進和消化吸收
- 以設計促進芯片,以芯片壯大產業
功率半導體包括功率二極管、功率開關器件與功率集成電路。近年來,隨著功率MOS(金屬氧化物半導體)技術的迅速發展,功率半導體的應用範圍已從傳統的工業控製領域擴展到4C領域(計算機、通信、消費類電子產品和汽車電子),滲(shen)透(tou)到(dao)國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)與(yu)國(guo)防(fang)建(jian)設(she)的(de)各(ge)個(ge)方(fang)麵(mian)。我(wo)國(guo)擁(yong)有(you)國(guo)際(ji)上(shang)最(zui)大(da)的(de)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)市(shi)場(chang),擁(yong)有(you)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)代(dai)工(gong)線(xian)及(ji)國(guo)際(ji)上(shang)最(zui)大(da)規(gui)模(mo)的(de)人(ren)才(cai)培(pei)養(yang)體(ti)係(xi),但(dan)中(zhong)國(guo)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)產(chan)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)必(bi)須(xu)改(gai)變(bian)目(mu)前(qian)封(feng)裝(zhuang)強(qiang)於(yu)芯(xin)片(pian)、芯xin片pian強qiang於yu設she計ji的de局ju麵mian。功gong率lv半ban導dao體ti行xing業ye應ying加jia強qiang技ji術shu力li量liang的de引yin進jin和he消xiao化hua吸xi收shou,大da力li發fa展zhan設she計ji技ji術shu,以yi市shi場chang帶dai動dong設she計ji,以yi設she計ji促cu進jin芯xin片pian,以yi芯xin片pian壯zhuang大da產chan業ye。
發展功率半導體符合中國國情
功率半導體器件是進行電能處理的半導體產品。在可預見的將來,電能將是人類消耗的最重要能源,無論是水電、核電、火電還是風電,甚至各種電池提供的化學電能,大部分均無法直接使用,75%以(yi)上(shang)的(de)電(dian)能(neng)應(ying)用(yong)需(xu)由(you)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)進(jin)行(xing)變(bian)換(huan)以(yi)後(hou)才(cai)能(neng)供(gong)設(she)備(bei)使(shi)用(yong)。每(mei)個(ge)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)均(jun)離(li)不(bu)開(kai)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)。功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)使(shi)電(dian)能(neng)更(geng)高(gao)效(xiao)、更節能、更環保並給使用者提供更多的方便。如通過變頻來調速,使變頻空調在節能70%的同時更安靜並讓人更舒適;手機的功能越來越多,同時更加輕巧,很大程度上也得益於超大規模集成電路的發展和功率半導體研發的進步;同(tong)時(shi),人(ren)們(men)希(xi)望(wang)一(yi)次(ci)充(chong)電(dian)後(hou)有(you)更(geng)長(chang)的(de)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian),在(zai)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)沒(mei)有(you)革(ge)命(ming)性(xing)進(jin)步(bu)以(yi)前(qian),需(xu)要(yao)更(geng)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)進(jin)行(xing)高(gao)效(xiao)的(de)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)。正(zheng)是(shi)由(you)於(yu)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)能(neng)將(jiang)“粗電”變為“精電”,因此它是節能減排的基礎技術和核心技術。
隨著綠色環保理念在國際上的確立與推進,功率半導體的發展應用前景更加廣闊。消費電子、工業控製、zhaomingdengchuantongshichangxuqiudewendingzengchangyijiqichedianzishichangdezhujiankuoda,jiashangtongxinhedianziwanjushichangdehuobao,doushigonglvbandaotishichangjixubaochiwenbudezengchangtaishi。tongshi,gaoxiaojieneng、huanjingbaohuyichengweidangjinquanshijiedegongshi,tigaoxiaolvyujianshaodaijigonghaoyichengweixiaofeidianziyujiadianchanpindelianggefeichangguanjiandezhibiao。zhongguomuqianyijingkaishizhenduimouxiechanpintichunengxiaoyaoqiu,duibingxiang、空調、洗衣機等產品實施了能效標識政策,這些提高能效的要求又成為功率半導體迅速發展的另一個重要驅動力。
據國際權威機構預測,2011年功率半導體在中國市場的銷售量將占全球的50%,年銷售額接近200億美元。與微處理器、cunchuqidengshuzijichengbandaotixiangbi,gonglvbandaotibuzhuiqiuchicundekuaisusuoxiao,tadechanpinshoumingzhouqikeweijinianshenzhishijinian。tongshi,gonglvbandaotiyebuyaoqiuzuixianjindeshengchangongyi,qishengchanxianchengbenyuandiyu“摩爾定律”製約下的超大規模集成電路的發展成本。因此,功率半導體非常適合我國的產業現狀以及我國能源緊張和構建和諧社會的國情。
國家政策推動產業進步
目mu前qian,國guo內nei功gong率lv半ban導dao體ti高gao端duan產chan品pin的de研yan發fa與yu國guo際ji大da公gong司si相xiang比bi還hai存cun在zai很hen大da差cha距ju,高gao端duan器qi件jian替ti代dai進jin口kou的de工gong作zuo才cai剛gang剛gang開kai始shi。因yin此ci國guo內nei半ban導dao體ti企qi業ye在zai提ti升sheng工gong藝yi水shui平ping的de同tong時shi,應ying不bu斷duan加jia大da國guo內nei功gong率lv半ban導dao體ti技ji術shu的de創chuang新xin力li度du和he提ti高gao產chan品pin性xing能neng,以yi滿man足zu高gao端duan市shi場chang的de需xu求qiu,促cu進jin功gong率lv半ban導dao體ti市shi場chang的de健jian康kang發fa展zhan以yi及ji國guo內nei電dian子zi信xin息xi產chan業ye的de技ji術shu進jin步bu與yu產chan業ye升sheng級ji。
在政策方麵,國家中長期發展規劃、重大科技專項、國家863計劃、國家973計劃、國家自然科學基金等都明確提出要加快集成電路、軟件、關鍵元器件等重點產業的發展,在國家剛剛出台的《電子信息產業調整和振興規劃》中(zhong),強(qiang)調(tiao)著(zhe)重(zhong)從(cong)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)和(he)新(xin)型(xing)元(yuan)器(qi)件(jian)技(ji)術(shu)的(de)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)方(fang)麵(mian)開(kai)展(zhan)係(xi)統(tong)深(shen)入(ru)的(de)研(yan)究(jiu),為(wei)我(wo)國(guo)信(xin)息(xi)產(chan)業(ye)的(de)跨(kua)越(yue)式(shi)發(fa)展(zhan)奠(dian)定(ding)堅(jian)實(shi)的(de)理(li)論(lun)和(he)技(ji)術(shu)基(ji)礎(chu)。在(zai)《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006年-2020年)》中明確提出,功率器件及模塊技術、半導體功率器件技術、電力電子技術是未來5年~15年15個重點領域發展的重點技術之一。在目前國家重大科技專項的“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”和“極大規模集成電路製造裝備及成套工藝”兩個專項中,也將大屏幕PDP(等離子顯示屏)驅動集成電路產業化、數字輔助功率集成技術研究、0.13微米SOI通用CMOS與高壓工藝開發與產業化等功率半導體相關課題列入支持計劃。在國家973計(ji)劃(hua)和(he)國(guo)家(jia)自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)基(ji)金(jin)重(zhong)點(dian)和(he)重(zhong)大(da)項(xiang)目(mu)中(zhong),屬(shu)於(yu)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)領(ling)域(yu)的(de)寬(kuan)禁(jin)帶(dai)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)與(yu)器(qi)件(jian)的(de)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)也(ye)一(yi)直(zhi)是(shi)大(da)力(li)支(zhi)持(chi)的(de)研(yan)究(jiu)方(fang)向(xiang)。
總體而言,從功率半導體的市場需求和國家政策分析來看,我國功率半導體的發展呈現以下3個方麵的趨勢:矽基功率器件以實現高端產品的產業化為發展目標,高壓集成工藝和功率IC以應用研究為主導方向,第三代寬禁帶半導體功率器件、係統功率集成芯片PSoC(可編程係統級芯片)以基礎研究為重點。
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