يرجى تسجيل الدخول إلى Think Tank Future www.vzkoo.com.

1. أنواع أشباه الموصلات الشائعة والاختلافات؟

أشباه الموصلات الطاقة هو جوهر تحويل الطاقة الكهربائية والتحكم في الدائرة في الأجهزة الإلكترونية. إنه المكون الأساسي لتحقيق وظائف مثل الجهد والتردد وتحويل التيار المتردد في الأجهزة الإلكترونية. اعتمادًا على تكامل الجهاز ، يمكن تقسيم أشباه الموصلات الكهربائية إلى فئتين: Power IC و Power Actices. تشمل أجهزة فصل الطاقة ثلاث فئات: الصمام الثنائي ، والأنبوب الكريستالي ، وأنبوب الكريستال. من بينها ، أنبوب الكريستال هو أكبر نوع من حصة السوق في الأجهزة المنفصلة. تشمل الترانزستورات الشائعة BJT و IGBT و MOSFET. IGBT و MOSFET هما ترانزستورات الطاقة ذات الاهتمام العالي في السوق. Power IC هي بنية مصغرة تدمج مكونات مثل الترانزستورات ، الصمام الثنائي ، المقاومة ، السعة ، وغيرها من المكونات على شريحة أشباه الموصلات. اعتمادًا على استخدام المشهد ، يتضمن Power IC AC/DC و DC/DC وإدارة الطاقة وبرنامج التشغيل IC وغيرها من الفئات.

تعد Power IC و IGBT و MOSFET و DIODE منتجات أشباه الموصلات الأكثر استخدامًا على نطاق واسع جوهر وفقًا لبيانات Yole ، في عام 2017 ، شكلت ICS 54 من حجم سوق أشباه الموصلات العالمي ، وهو أكبر منتج أشباه الموصلات في الطاقة مع أكبر حصة في السوق. يستخدم MOSFET بشكل أساسي في مجالات الطاقة دون انقطاع ، وتبديل إمدادات الطاقة ، ومعدات الصوت العاكس ، إلخ لنحو 15 من إجمالي مبيعات أشباه الموصلات. نظرًا لمجموعة واسعة من تردد التشغيل لـ IGBT ، يمكن أن تغطي نطاق الطاقة العالي. إنه مناسب للعبور السكك الحديدية وتوليد الطاقة الكهروضوئية وإلكترونيات السيارات وغيرها من المجالات. في عام 2017 ، بلغت مبيعات IGBT 12 .

1. الصمام الثنائي السلطة

يعد الصمام الثنائي للطاقة جهاز طاقة لا يمكن السيطرة عليه. لذلك ، لا يمكن استخدام الصمام الثنائي للطاقة كجهاز تبديل. الصمام الثنائي الطاقة كبير والجهد مرتفع ، لكن تردد التبديل منخفض. يمكن استخدام الموصلية أحادية الاتجاه لثنائي الطاقة في التصحيح ، والتشبث ، واستمرارية الدائرة. يلعب الصمام الثنائي في الدائرة المحيطية بشكل أساسي مصلحة مضادة لمنع الأضرار أثناء الارتجاع الحالي للتيار. تشمل منتجات تجزئة الصمام الثنائي الطاقة الصمام الثنائي تصحيح الطاقة ، وصمام الثنائي Schutki ، وصمام الثنائي السريع للاسترداد ، والصمام الثنائي للاسترداد فائق السرعة ، وصمام الثنائي الصغير الحالي ، وصمام الثنائي الفرعي.

يعتمد ديود الطاقة العادية عمومًا بنية P+PNN+، ووقت الاسترداد العكسي هو عمومًا 25 ميكروثانية ؛ نطاق الحصص الحالي كبير ، والذي يمكن أن يدرك التيار من 1 أمبيل إلى مئات من أمبيل ؛ نطاق الجهد واسع ، و يمكن تحقيق 5V -5000V مقومات ؛ لكن ثنائيات طاقة المقوم العادية هي خصائص عالية التردد ، والتي تستخدم عمومًا في دوائر المقوم أقل من 1 كيلو هرتز.

يعتمد الصمام الثنائي للاسترداد السريع (FRD) بنية PN ويمكن استخدام عملية الانتشار لتحقيق الاسترداد العكسي لفترة قصيرة. بشكل عام ، يكون وقت الاسترداد العكسي أقل من 5 ميكروثانية. يستخدم على نطاق واسع في المحول. يستخدم الصمام الثنائي لسلطة الاسترداد الفائق (UFRD) عملية التمديد على أساس الصمام الثنائي لسلطة الاسترداد السريع لتحقيق الاسترداد العكسي فائق السرعة.

لا يتم تصنيع الصمام الثنائي Schartky Power (SBD) عن طريق الاتصال بمبدأ البيع البيني PN مع أشباه الموصلات PN وتلامس أشباه الموصلات من نوع N ، ولكنه مصنوع من مبدأ عقدة أشباه الموصلات المعدنية التي يتكون من اتصال المعادن وشبكيات الموصلات. يتمتع الصمام الثنائي Schottky بمزايا تردد التبديل العالي وانخفاض في الضغط الإيجابي ، ولكن جهد الانهيار العكسي منخفض نسبيًا ، أقل عمومًا من 100 فولت. لذلك ، يتم استخدام الصمام الثنائي Sytky بشكل عام في حقول الجهد العالي والتردد المنخفض.

2. MOSFET

يشار إلى MOSFET (الترانزستور المعدني-Officuthorductord-Effect) باسم أنبوب الكريستال ذو الأوكسجين الذهبي لنصف المجال. إنه ترانزستور تأثير ميداني يمكن استخدامه على نطاق واسع في الدوائر التناظرية والدوائر الرقمية. يمكن لـ MOSFET تحقيق تيار أكبر في محرك الأقراص ، ويمكن أن يصل التيار المبيعات إلى الآلاف من الأمان ، ويمكن أن يعمل بتردد أعلى للوصول إلى MHZ أو حتى عشرات MHz ، ولكن قدرة مقاومة الضغط للجهاز متوسطة. لذلك ، يمكن استخدام MOSFET على نطاق واسع في حقول الطاقة ، والصابورة ، والتدفئة الحثية عالية التردد.

من أجل تلبية الاحتياجات الاجتماعية لدرجة كهربة ، تم تحسين أداء نوع الطاقة MOSFET بشكل مستمر. يحيط بتحسين MOSFET بشكل أساسي بتردد تشغيل أعلى وطاقة الناتج الأعلى. في الوقت الحاضر ، يمكن تقسيم نوع الطاقة MOSFET في السوق إلى نوعين: MOSFET PLANAR و TRENCH MOSFET.

تسمى MOSFET في وقت مبكر أيضًا LDMOS (MOS DUBLE DIPFUSION MOS). ولأن الشبكات والمصادر وتسريبات LDMOs موجودة على نفس السطح ، فإن طبقة العزل الإضافية مطلوبة عند تنفيذ أجهزة MOSFET متعددة بالتوازي ، وزيادة خطوات العملية. لذلك ، تم تطوير VDMOS (DMOS القسم) لاحقًا ، وهو المسوي المبكر VDMOS MOSFET. يتم وضع هذا الهيكل بشكل موحد على الجانب الآخر من جهاز LDMOs الأصلي إلى الجانب الآخر من الجهاز. يتم تقليل الظهر إلى التحكم ، و يمكن أن يكون هذا الهيكل أكثر ملاءمة لموازي الترانزستور. يمكن أن يزيد مواز الترانزستور من قوة MOSFET. عملية معالجة السطح لهذا الهيكل متوافقة مع عملية CMOs التقليدية.

من أجل التغلب على مشكلة انخفاض المساحة الإجمالية في MOSFET ، تم تطوير بنية جهاز Trench MOSFET لاحقًا. قام Trench Mosfet بتغيير قناة الأنبوب من المستمر الأصلي إلى الاتجاه العمودي لجدار الأخدود. على الرغم من أن مثل هذا الهيكل يحسن من كفاءة استخدام رقائق السيليكون ، إلا أنه من الصعب الحصول على هذه العملية ، إلا أن التكلفة أعلى ، ومن السهل اختراقها عندما يكون الأخدود أعمق. ومع ذلك ، يمكن أن يحقق هذا الهيكل المزيد من الترانزستورات بالتوازي ، والذي يمكن تشغيله على تيار كبير ، لذلك فهو مناسب لبيئة العمل ذات الجهد المنخفض والتيار الكبير.

3. IGBT

IGBT هو جهاز أشباه الموصلات المركب مركب يتكون من BJT و MOSFET. وفي الوقت نفسه ، يتمتع بمزايا سرعة تبديل MOSFET العالية ، ومقاومة المدخلات العالية ، وقوة التحكم المنخفضة ، ودائرة القيادة البسيطة ، وفقدان التبديل المنخفض ، والجهد المنخفض ، والكبير الكبير الحالي غير الرسمي ، استهلاك الخسارة ، استهلاك الخسارة مزايا صغيرة. يضيف IGBT طبقة على أساس الطاقة MOSFET ، أي إضافة طبقة P+على الصرف على الظهر. بعد إدخال طبقة P+، تمت إضافة عقدة P+/N-Driff PN من الصرف الهيكلي. عقدة PN في حالة من التحيز ، والتي لا تؤثر فقط على تأثير الحقن على نقطة. تشبه BJT. هناك نوعان من مشاركة الناقل في الموصلية. لذلك ، يتمتع IGBT بمزايا سرعة التبديل العالية ، ومقاومة المدخلات العالية ، وقوة التحكم المنخفضة ، ودائرة قيادة بسيطة ، وفقدان التبديل الصغير ، وما إلى ذلك. وخسارة صغيرة. لدى IGBT القدرة التنافسية المتميزة للمنتج في الجهد العالي ، واليارى الكبيرة ، والعالية ذات السرعة العالية ، وأصبحت اتجاه التطوير السائد لشركة أشباه الموصلات.

منذ ولادة IGBT في عام 1988 ، كان هناك سبعة أجيال من بنية IGBT. إن بنية منتج IGBT (PT-IGBT) من الجيل الأول بسيطة ، ولكن بسبب التركيب البلوري نفسه ، يكون معامل درجة الحرارة السلبي ناتجًا عن انخفاض الجهد الأصلي IGBT الأصلي ، وهو لا يفضي إلى التشغيل الموازي ، والتيار هو فقط 25A والقدرة صغيرة. لذلك تستخدم عموما. يضيف IGBT من الجيل الثاني ، المعروف أيضًا باسم PT-IGBT المحسّن ، طبقة N-Buffer في وقت طبقات P+و N-Driff. استهلاك الطاقة. له ميزة تزيد عن 600 فولت ، ولكن عندما يكون سمك المظهر الخارجي الخارجي أعلى من 1200 فولت أعلى ، تكون التكلفة أعلى ويتم تقليل الموثوقية. Siemens هي الشركة المصنعة الرئيسية لمنتجات PT-IGBT المحسنة.

يسمى الجيل الثالث IGBT أيضًا Trench-Igbt. إن فكرة هذا الهيكل هي نفس فكرة MoSfet Trench ، ويتم نقل القناة إلى السطح العمودي. هذا النوع من الهيكل صغير ، وكثافة الشبكة ليست محدودة ، ومقاومة الضغط العالية الفعالة فعالة. نظرًا للحاجة إلى استخدام تكنولوجيا الحقن المزدوجة ، من الصعب صنعها. تقنية التخفيف من Yingfeeling على المستوى المتقدم في العالم ، لذلك أصبح شعور Ying العملاق في صناعة IGBT في عصر IGBT الخندق.

الجيل الرابع هو NPT-IGBT. لم يعد هذا المنتج يستخدم تقنية الامتداد ، ولكنه يستخدم تقنية حقن أيون لإنشاء قطب كهربائي P+(قطب قطب شفاف). يمكن لهذا الهيكل التحكم بدقة في العقدة الأعمق والتحكم في كفاءة الإطلاق ، وزيادة الحمل الحالي. يتم تقليل سرعة الاستخراج لتقليل فقدان الخسارة. وفي الوقت نفسه ، يكون للهيكل معامل درجة حرارة إيجابية. في استهلاك الطاقة الثابتة واستهلاك الطاقة خارج ، يتم استخدام بنية هذا المنتج على نطاق واسع.

يجمع الجيل الخامس FS-IGBT بين "تقنية مجموعة الطاقة الشفافة" و "تكنولوجيا التعليق المجال الكهربائي" من الجيل الرابع NPT-IGBT. اعتماد تقنيات ورقة متقدمة وتشكيل طبقة تعليق المجال الكهربائي على القطعة الرقيقة. سماكة شريحة التخفيف فعالة.

يعمل الجيل السادس على تحسن هيكل الأخدود على أساس الجيل الخامس ، ويزيد من أداة تيار الرقائق ، ويحسن تركيز الناقل الداخلي وتوزيع الشريحة ، ويقلل من فقدان الشريحة الشامل ويحسن مقاومة ضغط IGBT.

في عام 2012 ، أطلقت Mitsubishi Motor السابعة IGBT. يستخدم IGBT7 تقنية قطع الحقل الكهربائي+أخدود جديد+. يتبنى تصميم IGBT عمودي نموذجي يعتمد على ركائز N-Doped. يشكل المنشطات الثقيلة من النوع N في منطقة P الأساسية هيكل التلامس القطب الإرسال. تم تحديد القناة والبوابة عن طريق تآكل ثقوب التلامس في أخدود العزلة الكهربائية. في الجزء السفلي من N-substrate ، يتم تنفيذ مجموعة من المجموعات من خلال المنشطات P+. بين N-substrate و P+، يتم تنفيذ هيكل قطع المجال (FS) من خلال N+DOPED. يزيد IGBT7 من كثافة العداد النشطة ، والتي يمكن أن تزيد من توصيل سطح رقاقة الوحدة لتحسين أداء IGBT بشكل شامل. وفقًا لبيانات منتج IGBT السابعة التي أصدرتها Fuji Electric ، مقارنةً بسلسلة Generation V السادسة ، يمكن لـ IGBT7 أن يقلل من فقدان الطاقة للعاكس بنسبة 10 ، ويتم زيادة الحد الأقصى لدرجة حرارة عقدة التشغيل من 150 درجة مئوية إلى 175 C. تقليل حجم المعدات.

بسبب الهياكل المختلفة ، فإن أنواع مختلفة من أجهزة الطاقة لها خصائص مختلفة. تعد خصائص MOSFET عالية التردد جيدة ، ويمكن أن يصل تردد التشغيل إلى عشرات KHz إلى الآلاف من KHz. يمكن أن تعمل في تيار مرتفع ، لكن خصائص المقاومة سيئة ومحدودة في الحقول ذات الطاقة العالية. IGBT لديه مقاومة عالية للضغط ، ولديه مزايا تطبيق واضحة في حقول الطاقة العالية ، وخصائص التردد العالية أضعف من MOSFET. خصائص التردد العالية للأنبوب الكريستالي ضعيف ، ومزايا التطبيق في مجال الطاقة العالية واضحة.

4. مركب أشباه الموصلات

هناك عاملان رئيسيان يؤثران على أداء منتجات أشباه الموصلات: أحدهما هو بنية الجهاز ، والآخر هو مادة أشباه الموصلات. يمكن أن تؤثر مواد أشباه الموصلات على النطاق الترددي المحظور ، وسرعة الانجراف الإلكترونية المشبعة ، والاختراق القوي ، على أداء أشباه الموصلات. منذ تطوير صناعة أشباه الموصلات ، خضعت صناعة أشباه الموصلات ثلاثة أجيال من تطور تكنولوجيا المواد. الجيل الأول هو بشكل أساسي عناصر السيليكون (SI) كربيد (كذا).

الجيل الأول من مواد أشباه الموصلات ، وخاصة مواد أشباه الموصلات المستندة إلى السيليكون والتكلفة المنخفضة ، هو التيار الرئيسي لمواد أشباه الموصلات الحالية في الوقت الحاضر ، فإن معظم أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة هي أول مواد أشباه الموصلات القائمة على السيليكون. ومع ذلك ، فإن عرض مواد أشباه الموصلات الأولى المحظورة المحظور محدود. الجهد المنخفض الانهيار وسرعة الانجراف الإلكترونية المنخفضة تشبع يتسبب في مشاهد تطبيق أشباه الموصل . يعتمد أشباه الموصلات الثانية على أرسينيد الغاليوم (GAAs) ، ويتم تركيز استخدام ترسانة غاليوم بشكل أساسي في مجال الاتصالات. في الوقت الحالي ، تعد مضخمات طاقة الهاتف المحمول هي سيناريوهات الاستخدام الرئيسية لزرنيخ غاليوم. تتمتع الصراصير الزرنية بتكاليف إنتاج عالية ، وتكون الخصائص الفيزيائية أقل من مواد أشباه الموصلات الثالثة ، لذلك من الصعب استخدامها في مضخمات الطاقة.

تتمتع مادة النيتروجين بالنيتروجين الثالثة التي يتمتع بها أشباه الموصلات ، والكربيد السيليكون والمواد الأخرى ، بخصائص عرض النطاق الترددي المحظور بالطاقة ، وبالتالي فإن مادة أشباه الموصلات الثالثة التي تُصبحت أيضًا عبارة عن أشباه أشباه الموصلات على نطاق واسع. في الوقت نفسه ، فإن الموصلية الحرارية ، وانهيار الجهد العالي ، وسرعة الانجراف الإلكترونية لمادة أشباه الموصلات الثالثة -الجهد ، هي أفضل بكثير من أول أشباه الموصلات ، والمشهد له مزايا واضحة.

يتم تسليط الضوء على مزايا النيتريد في دوائر التردد العالية وهي منافسين أقوياء في الاتصالات المحمولة الحالية. الصحف الإلكترونية وسرعة الانجراف لمواد أشباه الموصلات النيتريد أعلى بكثير من مواد أشباه الموصلات الأخرى. لذلك ، فإن النيتريد هو أول من يحصل على دائرة التردد العالية من خلال ترانزستور تنقل الإلكترون العالي من خلال الترحيل الكهربائي العالي. ومع ذلك ، فإن النيتريد أقل من السيليكون للمقاومة بمقاومة الجهد والقدرة الحالية. إن أداء سيناريوهات استخدام الطاقة العالية والجهد العالي أقل من كربيد السيليكون. لذلك ، تتركز سيناريوهات الاستخدام الرئيسية لنيتروجين النيتروجين الحالي بشكل رئيسي في المجال العسكري لمضخم طاقة المحطة الأساسية ، والفضاء ، وغيرها من الحقول العسكرية.

ظهرت مادة كربيد السيليكون في سوق أشباه الموصلات. الخصائص الفيزيائية لمواد كربيد السيليكون أفضل من السيليكون والمواد الأخرى. عرض النطاق المحظور من البلورات المفردة كربيد السيليكون هو حوالي 3 أضعاف عرض حظر مواد السيليكون. معدل التدفئة هو 3.3 أضعاف مواد السيليكون. إنه 5 مرات من السيليكون. بالمقارنة مع مواد السيليكون ، فإن كربيد السيليكون له مزايا لا يمكن الاستغناء عنها في درجة حرارة عالية ، وأجهزة عالية الجهد ، وعالية التردد ، والأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة. في الوقت الحاضر ، تم استخدام أشباه الموصلات الكرببية للسيليكون بنجاح في سوق السيارات العالي مثل Tesla Model 3. في المستقبل ، سيكون مجال السيارات هو القوة الدافعة الرئيسية لنمو كربيد السيليكون. تتضمن عملية إنتاج أشباه الموصلات في سيليكون كربيد بشكل أساسي ثلاثة روابط رئيسية: إنتاج الكريستال الفردي للسيليكون ، وإنتاج التمديد ، وتصنيع الأجهزة. في الوقت الحاضر ، فإن خطوط إنتاج كربيد السيليكون 4 بوصة مثل yingfei ling و temiconductor أشباه الموصلات هي في الغالب ، وخط الإنتاج 6 بوصة مفرط. قامت الشركة المصنعة الرائدة Cree بتطوير منتجات 8 بوصة. في الوقت الحاضر ، تتوفر امتدادات كربيد السيليكون عالية الجودة بشكل أساسي لكري.

أشباه الموصلات السيارات هي القوة الدافعة الرئيسية لأجهزة طاقة كربيد السيليكون المستقبلية. يحتوي كربيد السيليكون على مزايا لا يمكن الاستغناء عنها في مجال درجة الحرارة العالية ، والجهد العالي ، والجهد العالي ، والطاقة العالية ، وتستخدم على نطاق واسع في مجالات التحكم في الطاقة وتحويلها ، الجهد العالي. قال Zhao Huichao ، مدير معهد FAW Electric Draving Research ، إن درجة حرارة العمل لأجهزة كربيد السيليكون أعلى من 200 درجة مئوية ، ويمكن أن يصل تردد التشغيل إلى 100 كيلو هرتز ، ويمكن أن تصل مقاومة الجهد إلى 20 كيلو فولت ، ويمكن تقليل حجم جهاز كربريد السيليكون إلى 1/3 ~ 3 ~ 1/5 ، يتناقص الوزن إلى 40 ~ 60 . في الوقت الحاضر ، تم استخدام أشباه الموصلات في سيليكون كربيد بنجاح على المكونات الأساسية مثل العزف مالك السيارات ، وشواحن المركبات ، ومحولات DC/DC. في المستقبل ، ستكون السيارات هي القوة الدافعة الرئيسية لنمو كربيد السيليكون. تم استخدام MOSFET من كربيد السيليكون في Tesla Model3. مع الإنتاج الضخم للنموذج 3 وغيرها من مركبات الطاقة الجديدة المرتفعة ، من المتوقع أن يدخل الطلب على كربريد السيليكون MOSFET في النمو السريع. وفقًا لإحصائيات Yole ، بلغ حجم سوق أجهزة الطاقة الكربونية العالمية في عام 2017 302 مليون دولار أمريكي ، بزيادة قدرها 22 أكثر من 248 مليون دولار أمريكي في عام 2016. مليار دولار أمريكي بحلول عام 2023 ، وسيصل معدل نمو المركب بنسبة 30.6 ، وهو أعلى بكثير من معدل نمو سوق أشباه الموصلات العالمي خلال نفس الفترة.

يحتاج الاستخدام الكبير على نطاق واسع لسيليكون كربيد MOSFET إلى تقليل تكاليف التصنيع. السبب الرئيسي وراء استخدام MOSFET كربيد السيليكون الحالي في الاستخدام الكبير على نطاق واسع لسيارات الطاقة الجديدة هو أن تكلفة كربيد السيليكون عالية. وفقًا لبيانات yelo ، تصل تكلفة Cree Silicon Carbonid MOSFET إلى ** الدولارات الأمريكية ، وتكلفة IGBT التي تعتمد على السيليكون هي نفس تكلفة MOSFET لكربريد السيليكون yingfeeling. لذلك ، أصبح التخفيض الحالي لإنتاج سيليكون كربيد MOSFET هو الاتجاه الرئيسي للبحث الصناعي.

منافس الأكسدة أو الجهد العالي والاستخدام العالي للمواد أشباه الموصلات في المستقبل. عرض النطاق المحظور من الأكسدة هو 4.9EV ، الذي يتجاوز المواد مثل كربيد السيليكون والنيتريد. يمكن تحويل أشرطة أوسع إلى أجهزة طاقة أرق وأخف وزناً. حقل انهيار الأكسدة أقوى من كربيد السيليكون ونيتريد السيليكون. في الوقت الحاضر ، يمكن أن يصل انهيار -GA2O3 إلى 8mV/سم ، وهو ضعف كربريد السيليكون. من المرجح أن تلعب الأكسدة دورًا في توسيع نطاق الطاقة والجهد المتاح في نظام الإجراءات الممتد فائق التراوح. التطبيق الأكثر واعدة للأكسدة هو مقوم الجهد العالي في نظام ضبط الطاقة وتوزيع الطاقة ، مثل السيارات الكهربائية وأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. الموصلية الحرارية المنخفضة للأكسدة منخفضة ، وأداء تبديد الحرارة الضعيف هو العامل الرئيسي الذي يقيد استخدام سوق الأكسيد. يعد البحث عن الإدارة الحرارية للأكسدة هو الاتجاه الرئيسي للبحث الحالي. إذا تم التغلب على مشكلة تبديد الحرارة للأكسدة في المستقبل ، فستكون الأكسدة منافسًا قويًا لمواد أشباه الموصلات عالية الجهد في المستقبل في المستقبل .

2. ما هي مجالات التطبيق الرئيسية لأشباه الموصلات؟

تتمتع أشباه أشباه الموصلات بالطاقة بمجموعة واسعة من الاستخدام المصب ، بما في ذلك التحكم الصناعي ، 4C ، مركبات الطاقة الجديدة ، الحقول الكهروضوئية وغيرها من الحقول جوهر يعد أشباه الموصلات الطاقة أساسًا للتكنولوجيا الإلكترونية الكهربائية ، وهو أيضًا الجهاز الأساسي الذي يشكل جهاز التحويل الإلكتروني الإلكتروني. يغطي نطاق التطبيق التحكم الصناعي ، وحقول 4C (منتجات الكمبيوتر ، ومنتجات الاتصالات ، والإلكترون المستهلك ، ومنتجات شبكة COM) ، سيارات الطاقة الجديدة ، الشبكة الضوئية ، الشبكة الذكية وغيرها من الحقول. وفقًا لـ IHS Data ، في عام 2018 ، بلغ حجم سوق أشباه الموصلات العالمي 39.1 مليار دولار أمريكي ، وزيادة عام 5.9 . في عام 2021 ، من المتوقع أن يصل حجم سوق أشباه الموصلات العالمي إلى 44.1 مليار دولار أمريكي ، مع معدل نمو مركب قدره 4.1 ؛ يصل مقياس سوق أشباه الموصلات في البلاد إلى 13.8 مليار يوان ، يبلغ حجم الدولار الأمريكي 31 من سوق أشباه الموصلات العالمي. في عام 2021 ، من المتوقع أن يصل حجم سوق أشباه الموصلات في البلاد إلى 15.9 مليار دولار أمريكي ، مع معدل نمو سنوي مركب قدره 4.83 ، يتجاوز معدل نمو أشباه الموصلات العالمية.

1. كهربة المحرك: طاقة حركية جديدة لتطوير أشباه الموصلات

الزيادة في قيمة أشباه الموصلات لركوب الدراجات. بالمقارنة مع مركبات الوقود التقليدية ، تحتوي مركبات الطاقة الجديدة على المزيد من الأجهزة للبطارية والمحرك ومراقبة المحركات و DC/DC وبرنامج تكييف الهواء والشاحن. تحتاج مكيفات هواء المركبات الكهربائية وأنظمة الشحن والمزولات و DC/DC والمكونات الأساسية الأخرى إلى أجهزة الطاقة لتحقيق تحويل جهد إمدادات الطاقة واتصالات DC. وفقًا لتنبؤات Yingfei Ling ، يبلغ حجم قيمة مكونات أشباه الموصلات ذات الدراجات الشابة (MHEV) في عام 2019 حوالي 531 دولارًا ، بينما بلغت مكونات أشباه الموصلات الهجينة (PHEV) والسيارات الكهربائية النقية (BEV) 785 دولارًا ، و 785 دولارًا ، على التوالي ، زاد 775 دولارًا ، بنسبة 47.83 و 45.95 من MHEV ، على التوالي.

تعد أجهزة MOSFET و IGBT وغيرها من أجهزة أشباه الموصلات هي جوهر الاستفادة من السيارات. على عكس مركبات الطاقة التقليدية ، تحتاج مركبات الطاقة الجديدة إلى استخدام كمية كبيرة من معدات الطاقة لتحقيق تحويل الطاقة. محولات شاحن AC/DC في مركبات الطاقة الجديدة ، محولات تعزيز DC/DC ، محولات مضاد للضغط DC/DC ، مركبات اثنين من DC/AC ، شحن أكوام ومكونات أخرى تتطلب كمية كبيرة من أشباه الموصلات لتحقيق جوهر تحويل الطاقة وفقًا لبيانات On Semiconductor ، يبلغ سعر حلول الطاقة ذات قيمة المركبات الكهربائية حوالي 400 دولار ، وهو أعلى بكثير من سيارة الطاقة التقليدية البالغة 40 دولارًا. MOSFET و IGBT هما مكونات أساسية تدرك جهد إمدادات الطاقة وتحويل DC AC. تعد وحدة التحكم في المحرك واحدة من المكونات الأساسية لسيارة الطاقة الجديدة. IGBT هو المكون الإلكتروني للطاقة الأساسية لوحدة التحكم في المحرك. وفقًا لإحصائيات Drive Vision ، فإن تكلفة نظام التحكم في المحرك تمثل 15 إلى 20 من تكلفة السيارة ، في حين تمثل وحدة IGBT 37 من تكلفة وحدة التحكم في المحرك. IGBT و MOSFET أقل من 1200V هما المكونات الأساسية لحلول الطاقة الكهربائية.

النماذج العالية تزيد من قيمة أشباه الموصلات قوة ركوب الدراجات. من بين النماذج العالية ، يستخدم Tesla Model S 84 IGBT لتشغيل المحرك التعريفي الثلاثة مرحلة ؛ يستخدم الطراز X 132 IGBT ، منها 96 محركات خلفية ، 36 محركات أمامية ، ووصلت تكلفة IGBT بأكملها إلى 650 دولارًا . بدءًا من النموذج 3 ، بدأت Tesla في استخدام أشباه الموصلات من سيليكون كربيد لاستبدال أشباه الموصلات التقليدية القائمة على السيليكون لتحسين أداء استمرارية السيارة وغيرها من العروض لتحقيق محولات عالية الكفاءة. استمرت قيمة أشباه الموصلات في النماذج المرتفعة في الزيادة ، ومن المتوقع أن تتم متابعة النماذج المنخفضة. من المتوقع أن تزداد قيمة متوسط قيمة أشباه الموصلات للسيارات الكهربائية.

شركات السيارات التقليدية مثل فولكس واجن ، فورد ، بي إم دبليو ، إلخ. تحت اتجاه كهربة السيارات ، نشرت شركات السيارات التقليدية الرئيسية سيارات طاقة جديدة ، وستصبح مركبات الطاقة الجديدة طاقة حركية جديدة لشركات السيارات التقليدية. في نوفمبر 2019 ، أصدرت Volkswagen Group خطة مدتها خمس سنوات. من المتوقع أن تستثمر المجموعة 60 مليار يورو في مجال السيارات الكهربائية من 2020-2024. في عامي 2020 و 2025 ، ستكون أهداف مبيعات السيارات الكهربائية 40 أو 3 ملايين ، على التوالي ، تمثل حساب مبيعات سياراتهم حساب النسبة 4 و 20 ؛ ومن المخطط إنتاج 26 مليون سيارة كهربائية بحلول عام 2029. تخطط فورد لتحقيق 10 -25 من إجمالي مبيعات العالم بحلول عام 2020. وفقًا لبيانات IHS ، بلغت مبيعات السيارات الكهربائية العالمية 7 ملايين في عام 2018 ، ومن المتوقع أن تصل إلى 33 مليون وحدة في عام 2023 ، بمعدل نمو مركب قدره 41 في 5 سنوات.

بالإضافة إلى زيادة قيمة أشباه الموصلات في الجسم في كهربة السيارات ، فإن كومة الشحن الجديدة ستجلب أيضًا زيادة أشباه الموصلات. أصدرت وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات وإدارة الطاقة الوطنية مشتركة "خطة العمل لتحسين خطة عمل القدرة على ضمان مركبات الطاقة الجديدة" المقترحة التي سيتم استخدام بيئة التطوير لتطوير البنية التحتية للشحن لمدة ثلاث سنوات لتحقيق الطلب على "سيارة واحدة ، كومة واحدة". ستزيد شعبية مركبات الطاقة الجديدة بشكل كبير من الطلب على الشحن. وفقًا لبيانات أشباه الموصلات للفرنسيين ، فإن مركبة الطاقة الجديدة في الولايات المتحدة/أوروبا/الصين في عام 2020 تبلغ 6 مليارات ساعة ، و 4 مليارات كيلو واط ، و 8 مليارات كيلو واط -شي ، شي ، 139 مليار ساعة ، بلغ معدل نمو المركب 24 ، 34.76 ، و 33.76 ، على التوالي ؛ في عام 2020 ، كان عدد شواحن الولايات المتحدة/أوروبا/الصين 2 مليون و 1 مليون و 1 مليون على التوالي. ومن المتوقع أن يصل إلى عام 2030 في عام 2030 13 مليون و 15 مليون و 14 مليون وفقًا لـ 20.58 و 31.10 و 30.2 على التوالي. وفقًا لـ "دليل تطوير البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية (2015-2020)" التي أصدرتها وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات ، سيتم بناء أكثر من 4.8 مليون أكوام شحن موزعة بحلول عام 2020.

MOSFET و IGBT هما المكونات الأساسية لشحن الأكوام لتحقيق تحويل الطاقة الكهربائية. في كومة الشحن ، تحتاج أجهزة الطاقة مثل DC/DC أيضًا إلى تغيير جهد إمدادات الطاقة وتحويل التردد. وفقًا لبيانات On Semiconductor ، فإن قيمة MOSFET و IGBT و DIADE في محطة الشحن ستصل إلى 500 دولار.

2. يدفع توليد الطاقة الجديد للطاقة احتياجات أشباه الموصلات ذات الجهد العالي

وحدة IGBT هي المكون الأساسي لمحولات توليد الطاقة الكهروضوئية ومزولات توليد طاقة الرياح. لا تفي الطاقة الكهربائية الناتجة عن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بمتطلبات الشبكة. يمكن لتوليد طاقة الرياح الكهروضوئية أن يقوم بتصحيحه في طاقة DC ، ثم يدخل الشبكة بعد أن يلتقي العاكس بطاقة التيار المتردد الذي يلبي المتطلبات من شبكة الطاقة.

IGBT هو المكون الأساسي للمحولات الكهروضوئية ومحولات طاقة الرياح. يتكون سعر مجموعة الطاقة من العولات الكهروضوئية بشكل أساسي من IGBT و DIODE POWER. مكون الطاقة في عاكس طاقة الرياح يشبه مكون الطاقة في العاكس الكهروضوئي. IGBT في العولات الكهروضوئية ومزولات طاقة الرياح هي بشكل أساسي 1200V-1700V IGBT.

الطلب الضوئي المحلي قوي. إن أساسيات الأساسيات الاقتصادية لبلدي دفعت ارتفاعًا في الكهرباء الاجتماعية ، ومساحة توليد الطاقة الجديدة كبيرة. على الرغم من أن التنمية الاقتصادية في الصين قد تباطأ في السنوات الأخيرة ، إلا أن معدل نمو الناتج المحلي الإجمالي يتجاوز 6 ، وما زالت بلدي محرك النمو الاقتصادي العالمي. لقد أدى التنمية الاقتصادية إلى ارتفاع استهلاك الكهرباء الاجتماعية. وفقًا لإحصائيات المكتب الوطني للإحصاء ، في عام 2019 ، بلغ استهلاك الكهرباء الاجتماعية لبلدي 7225.5 مليار كيلو واط ، وزيادة عام 5.61 . من ناحية أخرى ، يجب تحسين هيكل إمدادات الطاقة في بلدي ، كما أن نسبة توليد الطاقة الكهروضوئية ونسبة توليد الطاقة الشمسية كبيرة. من منظور هيكل إمدادات الطاقة في الصين ، يعد توليد الطاقة الحرارية هو القوة الرئيسية لإمدادات الطاقة في بلدي. وفقًا لإحصائيات المكتب الوطني للإحصاءات ، بلغت نسبة توليد الطاقة في فبراير 2020 76.04 ، في حين أن الطاقة الشمسية والرياح تمثل توليد الطاقة 5.78 فقط و 1.75 . نظرًا لأن موارد الفحم غير قابلة للتجديد وسيؤدي توليد الطاقة الحرارية إلى تحقيق أضرار بيئية ، فإن تحسين هيكل الطاقة في بلدي كبير ، ومن المتوقع أن يتحسن معدل التسلل لتوليد الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح في المستقبل. وفقًا لبيانات شبكة معلومات الصناعة ، من المتوقع أن تصل قدرة طاقة الرياح في البلاد في عام 2020 إلى 270 جيجاوات ، ومن المتوقع أن تصل القدرة التراكمية المثبتة على طاقة الصين الكهروضوئية في عام 2025 إلى 400 جيجاوات.

3. متطلبات تحويل تردد الأجهزة المنزلية

Power Semiconductor هو جهاز أشباه الموصلات الأساسي الذي يحقق تقنية العاكس. تستخدم تقنية تحويل التردد مكونات أشباه الموصلات مثل IGBT و MOSFET وأنبوب البلورة لتحقيق التحول والتحكم في الطاقة الكهربائية لتحقيق تغييرات في تردد الجهد. يتركز استخدام تكنولوجيا تحويل التردد بشكل أساسي في مجالات الأجهزة المنزلية ، ومركبات الطاقة الجديدة ، ونقل السكك الحديدية. من بينها ، تعد الأجهزة المنزلية العاكس أهم مجالات الاستخدام. بالمقارنة مع الأجهزة البيضاء التقليدية ، فإن الأجهزة البيضاء العاكس أكثر كفاءة وإنقاذ الطاقة ، ويمكن أن تحقق تحكمًا دقيقًا وتحقيقًا مريحًا وكتمًا وتحقيق وظائف متنوعة. وفقًا لبيانات YingFeeling ، يمكن أن توفر تقنية تحويل التردد 60 من كفاءة الطاقة للأجهزة المنزلية.

زاد معدل تغلغل تكنولوجيا العاكس في الأجهزة البيضاء بسرعة. في السنوات الأخيرة ، تم الترويج بالكامل لأجهزة العاكس ، وخاصة تعزيز مكيفات الهواء التردد. يتم تفضيل مكيفات الهواء المتغيرة من قبل المستهلكين بسبب مزايا بداية التردد المنخفض ، والبدء الصغير -التبريد السريع ، وتوفير الطاقة. وفقًا لإحصائيات الصناعة عبر الإنترنت ، ارتفعت نسبة شحنات تكييف الهواء المنزلية العاكس في مكيفات الهواء المنزلية من 17 في عام 2010 إلى 41 في النصف الأول من عام 2018 ، بزيادة قدرها 24 نقطة مئوية ؛ زادت إلى 39 من 2018H1 نقاط النسبة المئوية ؛ ارتفع معدل اختراق ثلاجات العاكس من 4 في عام 2011 إلى 17 في عام 2017.

من خلال الاستفادة من الاختراق السريع للأجهزة البيضاء العاكس ، زاد الطلب على أشباه الموصلات على الأجهزة المنزلية. تغيير الأجهزة المنزلية وتطوير الشبكة تدفع التطوير السريع لأجهزة الطاقة مثل IGBT و MOSFET و IPM. وفقًا لبيانات IHS ، بلغ حجم سوق أشباه الموصلات المنزلي في عام 2017 1.447 مليار دولار أمريكي ، وكان من المتوقع أن يزيد إلى 2.668 مليار دولار أمريكي في عام 2021 ، بمعدل نمو مركب قدره 16.5 في أربع سنوات.

4. 5G الاتصالات سحب متطلبات أشباه الموصلات

تقود تقنية MIMO الضخمة 5G الطلب على أشباه الموصلات على الطاقة للمحطات الفردية. دخلت Global Mobile Communication Technology عصر 5G. مقارنةً بتكنولوجيا الاتصالات 4G ، تستخدم 5G موجات ملليمتر ، و MIMO الضخمة وغيرها من التقنيات لتحقيق النطاق الترددي الكبير ونقل شبكة الكمون المنخفض. في يونيو / . كلما ارتفع تردد الإشارة ، زادت مشكلة التوهين ، وهو تحد كبير لقوة الإطلاق في المحطة الأساسية. على الجانب الآخر ، تستخدم 4G تقنية MIMO عمومًا 4T4R ، ولكن في المستقبل من المتوقع أن يصل MIMO الضخم 5G إلى 64T64R أو أعلى. الاستخدام الضخم الكبير لـ Mimo الكبير لطلب المحطة الأساسية لإدارة الطاقة. وفقًا لبيانات YingFeeling ، فإن قيمة أشباه الموصلات على لوحة الترددات اللاسلكية 4G MIMO حوالي 25 دولارًا أمريكي سيتم زيادة المرحلة الضخمة 5G إلى 100 دولار. إنها 4 أضعاف لوحة MIMO RF.

مقياس البناء لمحطات قاعدة 5G أعلى من عدد المحطات الأساسية 4G ، وفوائد أشباه الموصلات. في التواصل اللاسلكي ، كلما زاد تواتر الإشارة ، زادت قوة الإشارة بشكل أسرع ، وكلما كانت تغطية التغطية أصغر. نظرًا لأن نطاق التردد المتاح لاتصال 4G أعلى من تردد 3G ، من أجل ضمان غطاء إشارة 4G جيد ، حافظ عدد محطات قاعدة 4G على زيادة. اعتبارًا من عام 2018 ، بلغت محطات قاعدة 4G الخاصة بـ My Country 3.72 مليون محطة ، وكان عدد المحطات الأساسية 3G 1.17 مليون ، وكان عدد المحطات الأساسية 4G 3.2 أضعاف محطات 3G الأساسية. يتجاوز نطاق التردد من 5G 2600 ميجا هرتز ، وهو أعلى من 4G. من أجل ضمان تغطية إشارة جيدة ، سيزداد الطلب على المحطات الأساسية بشكل كبير. يبلغ الطلب على التنبؤ بمحطة ماكرو 5G استنادًا إلى باحث تكنولوجيا الشبكة في الصين يونيكوم حوالي 1.5 أضعاف محطات قاعدة 4G. يتطلب عدد محطات قاعدة 4G في عام 2018 3.72 مليون محطة. وبالتالي ، تتطلب محطة 5G Hongji 5.58 مليون على الأقل على الأقل المحطات. من أجل تحقيق تغطية إشارة جيدة لـ 5G في منطقة النقطة الساخنة ، تحتاج 5G إلى بناء عدد كبير من المحطات الأساسية الصغيرة في المناطق الساخنة. في المستقبل ، ستظهر الزيادة في عدد محطات Hongji+ محطات قاعدة صغيرة في اندلاع أشباه الموصلات قوة الاتصال.

بالإضافة إلى ذلك ، يجلب 5G نمو البيانات المتفجرة ، مما سيؤدي إلى بناء مراكز البيانات وزيادة الخدمات السحابية. سيؤدي بناء مركز البيانات إلى دفع احتياجات وحدات إدارة الطاقة مثل AC/DC ، DC/DC ، وسيتم زيادة حجم سوق أشباه الموصلات للاتصالات.

5. احتياجات الإنترنت الصناعية

أكبر مجال من أشباه الموصلات الحقيقي في المجال الصناعي. يستخدم أشباه الموصلات على نطاق واسع في الصناعة. تتطلب المعدات الصناعية مثل أدوات الآلات CNC ، وأزهار ، وأنظمة توليد الطاقة ، وآلات المتداول استخدام أجهزة أشباه الموصلات. من ناحية أخرى ، نظرًا لأن توزيعات الأرباح الديموغرافية لبلدي قد اختفت تدريجياً وأصبحت تحسين كفاءة الإنتاج الاجتماعي خيارًا لا مفر منه ، فإن الصناعة المستقبلية ستتطور في اتجاه الأتمتة والشبكات. وفقًا لتوقعات معهد أبحاث صناعة البصيرة ، سيصل حجم سوق الإنترنت الصناعي في البلاد في عام 2019 . Power Semiconductor هو المكون الأساسي للسيطرة على الطاقة. في المستقبل ، من المتوقع أن يدخل في زيادة الطلب في المد الصناعي. وفقًا لبيانات On Semiconductor ، مقارنة بالإنتاج الاصطناعي ، فإن الإنتاج الآلي سيحقق قيمة أشباه الموصلات بقيمة 250 دولارًا. وهذا يتكون بشكل أساسي من MOSFET ، DIODE ، مستشعر الصور ومكونات أشباه الموصلات الأخرى.

3. حالة التطوير وآفاق SIC و GAN؟

1. جهاز SIC

تنتمي مواد SIC إلى مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث. نوع مادة SIC المستخدمة حاليًا في الركيزة هو 4H-SIC بشكل أساسي. عرض النطاق الترددي المحظور 4H-SIC هو ثلاثة أضعاف سعة SI ، ويصل المجال الكهربائي الانهيار الحرج إلى 40 فولت/سم. لذلك ، تحت نفس الهيكل ، تكون سعة حظر جهاز SIC أعلى بكثير من جهاز السيليكون. تحت نفس الجهد الموضعي ، الجهاز SIC يمكن أن تكون منطقة الانجراف أرق ، مما يضمن أن يكون له مقاومة أصغر في الملعب. بشكل عام ، سيفشل الحد الأقصى لجهاز السيليكون بسبب الانهيار الحراري ، وتتمتع خصائص النطاق العريض لـ SIC بخصائص أجهزة SIC التي يمكن أن تعمل في بيئة عالية درجة الحرارة أعلى من 500 درجة مئوية ولها مقاومة ممتازة مضادة للدماء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن سرعة ترحيل الإلكترون المشبعة لـ 4H-SIC هي ضعف سرعة SI ، لذلك لديها خصائص جيدة التردد. ومعدل التوجيه الحراري لكربريد السيليكون مرتفع أيضًا ، وهو ثلاثة أضعاف معدل SI. إن خصائص النطاق الواسع لـ SIC ، والانهيار الحاسم العالي للحقل الكهربائي ، وسرعة نقل الإلكترون المشبعة العالية والإرشادات الحرارية العالية تجعل أجهزة طاقة كربيد السيليكون لها أداء جيد مثل مقاومة درجة الحرارة العالية ، ومقاومة الإشعاع ، وتردد التبديل العالي ، لذلك تلقى انتشارًا واسع النطاق الاهتمام في الصناعة.

يتضمن ارتباط سلسلة صناعة أجهزة SIC بشكل أساسي بلورة واحدة ، وتمديد ، وجهاز ، ووحدة ، وروابط التطبيق. في الوقت الحاضر ، تشمل أجهزة طاقة كربيد السيليكون بشكل أساسي الصمام الثنائي للسلطة وأنبوب بلوري التمرين. يتضمن الصمام الثنائي الكهربائي بشكل رئيسي Trek Schottky Diode JBs ، و DIO DIOD ، و MPS المختلط Pin Schottki. يشتمل ترانزستور الطاقة بشكل أساسي على MOSFET ، وترانزستور تأثير عقدة JFET ، و BJT Transistor BJT ، و IGBT ، و DOOR. يمكن لـ GTO GTO و SANCH POLE إيقاف تشغيل Crystal Gauge eto. في الوقت الحاضر ، تشمل شركة تصنيع جهاز الطاقة السيليكون كربيد بشكل أساسي الذئب ، والشعور البريطاني في ألمانيا ، و ROM اليابان ، وشبونيات الموصلات الأوروبية ، وميتسوبيشي باليابان. هذه حوالي 90 من السوق الدولية.

يقتصر على عوامل مثل نمو الكريستال المفرد كربيد السيليكون المرتفع والتكاليف المرتفعة ، لا يزال حجم السوق لأجهزة طاقة كربيد السيليكون منخفضًا. وفقًا لتوقعات YOLE ، يبلغ حجم سوق أجهزة الطاقة العالمية القائمة على الكربون في عام 2020 حوالي 5-600 مليون دولار أمريكي ، وهو ما يمثل حوالي 3-4 من الحصة السوقية لجهاز أشباه الموصلات بأكمله. 2022 ، من المتوقع أن يتجاوز حجم السوق لأجهزة طاقة سيليكون كربيد 1 مليار دولار.

تعد مركبات الطاقة الجديدة أسواقًا مهمة لأجهزة الطاقة السيليكون. في المركبات الكهربائية ، تتمتع أجهزة شحن المركبات ومحولات DC/DC والمحولات الرئيسية والضواغط الكهربائية بمتطلبات أعلى للأجهزة الإلكترونية للطاقة وتتطلب أجهزة الطاقة IGBT أو SIC. نظرًا لأن أجهزة كربيد السيليكون لها المزايا التالية مقارنة بأجهزة السيليكون: 1) كثافة تيار أعلى ، في نفس مستوى الطاقة ، يكون حجم وحدة طاقة كربيد السيليكون أصغر بكثير من وحدة IGBT القائمة على السيليكون. أخذ IPM كمثال ، يمكن تقليل حجم وحدة طاقة كربيد السيليكون إلى 2/3-1/3.2 من وحدة طاقة السيليكون ، والتي لديها فقدان التبديل أقل ، يحسن كفاءة النظام أو تردد التشغيل. بالمقارنة مع استخدام وحدات الطاقة IGBT القائمة على السيليكون ، يمكن تخفيض فقدان التبديل بنسبة 85 . 3) درجة حرارة عقدة أعلى ، يمكن أن تعمل في ظروف درجات الحرارة العالية. جهاز كربيد السيليكون مرتفع ، ومن المتوقع أن تصل درجة حرارة العمل القصوى إلى أكثر من 600 درجة مئوية ، في حين أن درجة حرارة عقدة الحد الأقصى لأجهزة السيليكون هي 150 درجة مئوية فقط. نظرًا للخصائص الممتازة لأجهزة الطاقة كربيد السيليكون ، من المتوقع أن يظهر الطلب على SIC في السنوات القليلة المقبلة نموًا خطيًا في السنوات القليلة المقبلة. اعتمد العاكس الرئيسي في الطراز 3 النموذجي الذي تنتجه Tesla جهاز طاقة كامل بدوام بدوام بدوام مع وحدة طاقة كربيد السيليكون الكاملة ، وتم تجهيز الدراجة مع 24 وحدة طاقة كربيد سليكون.

2. جهاز GAN

ينتمي GAN إلى مادة أشباه الموصلات الثالثة ، ولها خصائص مادية مثل النطاق العريض ، وحقل الانهيار الحرج العالي ، وسرعة الانجراف الإلكترونية المشبعة العالية ، وما إلى ذلك ، بحيث يتمتع جهاز الطاقة الخاص به بالقدرة على العمل بقوة عالية وتردد عالي والضغط العالي. جوهر في الوقت الحاضر ، يتم استخدام النيتريد أكثر في مجال أجهزة الكمبيوتر الكهروضوئية وتردد راديو الميكروويف. بالمقارنة مع SIC ، فإن أنواع أجهزة الطاقة GAN ليست كثيرًا. نوع الجهاز المعني.

تم استخدام مجال تطبيق النيتروجين النيتروجيني في الفضاء والعسكرية وغيرها من التطبيقات ، ولكن في السنوات الأخيرة ، انتقل تدريجياً إلى مجال الإلكترونيات الاستهلاكية. في مجال إمدادات الطاقة المعززة في الإلكترونيات الاستهلاكية ، كانت الطاقة العالية الناتج وكفاءة التحويل العالية دائمًا محور ترقيات تكنولوجيا المنتجات ، في حين أن أجهزة الطاقة GAN لها طاقة إخراج عالية وتأثيرات عالية الطاقة ، حتى يتمكنوا من تحقيقها في الطاقة المحددة المستوى. حجم أصغر ، بحيث يتم تطبيقه في منتجات شحن الطاقة السريعة. بدأت Oppo و Xiaomi وغيرها من الشركات المصنعة للهواتف المحمولة في استخدام تقنية GAN في شواحن الهاتف المحمول.

وفقًا لبيانات YOLE ، يبلغ حجم السوق لجهاز النيتريد في عام 2019 حوالي 60 مليون دولار أمريكي. ومن المتوقع أن يصل حجم السوق لجهاز النيتريد العالمي إلى 445 مليون دولار أمريكي.

4. ما هو هيكل سوق أشباه الموصلات؟

1. لا يزال معدل توطين أجهزة الطاقة المرتفعة منخفضة

تتمتع صناعة أشباه الموصلات بسلطة الحواجز العالية من حيث رأس المال والتكنولوجيا وشهادة العملاء. في مجال أجهزة الطاقة العالية ، تهيمن على الولايات المتحدة واليابان وأولونج. وفقًا لإحصائيات IHS ، في عام 2017 ، تعد Yingfei Ling و Ansonmei و Moutuctorian Italian و Mitsubishi Electric و Toshiba Semiconductor هي أفضل خمسة موردي أشباه الموصلات في العالم ، حيث تمثل 18.5 ، 9.2 ، 5.3 ، 4.7 من في العالم ، تمثل حصة السوق ، وأهم خمسة الموردين 42.6 ، ويمثل الموردون العشرة الأوائل 60.6 .

يهيمن على سوق Mosfe من قبل الشركات المصنعة مثل Yingfei Ling و Ansonami. ihs 2018 mosfet 75.8 21 يحتل أشباه الموصلات المذكور حصة سوقية تبلغ 13.1 ، 8.0 ، 7.0 ، و 7.0 ، على التوالي. يمثل الموردون الخمسة الأوائل 62.8 من حصة السوق ، ويمثل الموردين العشرة الأوائل 81 من حصة السوق.

يتركز IGBT في Yingfei Ling و Ansonmei و Mitsubishi Electric وغيرها من الشركات المصنعة. من حيث IGBT ، بلغ سوق الفصل IGBT العالمي في عام 2018 1.31 مليار دولار أمريكي ، وتمثل Yingfeeling 37.4 . تمثل الشركات المصنعة 86.1 ؛ تم حساب وحدة IGBT العالمية في عام 2018 جوهر

نمط سوق الصمام الثنائي السلطة متناثر. في الوقت الحاضر ، فإن سوق أشباه الموصلات في الطاقة غير مركزية نسبيًا. Visha هو أكبر مورد لديود الطاقة في العالم. وهو يمثل حوالي 10 من العالم. يمثل المصنعون الخمسة الأوائل حوالي 28 . تركيز السوق من الصمام الثنائي أقل بكثير من MOSFET و IGBT.

الشركات المصنعة الأوروبية والأمريكية واليابانية هي بشكل أساسي IDM ، ومزايا التكامل الرأسي واضحة. الشركات الرائدة في مجال المصنعين ، فاينج البريطاني ، Ansonami ، ROM Semiconductor ، وثلاثة محركات ذات ثبات ، وما إلى ذلك ، جميعها لديها قدرات على التصميم والتصنيع واختبار التغليف. قامت شركات IDM بتعميق تراكمها في جميع جوانب البحث والتطوير والإنتاج ، وهو ما يفضي إلى هطول تقنية التكنولوجيا وتكوين وترقية مجموعات المنتجات. يمكن للشركة أن تلعب ميزة التكامل الداخلي للموارد ، وتحسين كفاءة التشغيل ، والمساعدة في التحكم في تكاليف الإنتاج والاستجابة لاحتياجات تخصيص العملاء.

في الوقت الحاضر ، فإن الشركات المصنعة الرائدة مثل YingFeeling هي أساسًا خطوط إنتاج 8 و 12 بوصة. تكلفة تصنيع رقائق الوحدة أقل والمنتجات أكثر فعالية من حيث التكلفة. تقدم الشركات المصنعة الرائدة اللعب الكامل لمزايا الحرف اليدوية وتحسين أداء المنتج. يعد التقدم إلى عملية الخلفية وعملية التخفيف أمرًا مهمًا بشكل خاص لـ IGBT. في الوقت الحالي ، يمكن تخفيض IGBT المصنعة بواسطة Yingfei إلى 40 ميكرون. من ناحية أخرى ، فإن أشباه الموصلات التي تتمتع بسلطة السيارة لديها متطلبات تبديد حرارة عالية ، وفي الوقت نفسه ، تكون شروط الاستخدام مثل الاهتزاز القوي مطلوبة. وبالتالي ، فإن متطلبات أشباه الموصلات ذات الطاقة العالية أعلى بكثير من أشباه الموصلات التي تستخدمها الطاقة المستخدمة من قبل الاستخدام الصناعى. لذلك ، IDM هو النموذج التجاري الرئيسي لشبونيات الموصلات الحالية.

2. التركيز على التصميم الصناعي الرائد للاستخدام العالي للسيارات

سيكون أشباه الموصلات للسيارة هو سوق المحيط الأزرق المالي 100 مليار في صناعة أشباه الموصلات ، وسيركز الشركات المصنعة الكبرى على سوق أشباه الموصلات المرتفع للسيارات. وفقًا لبيانات تحليلات الإستراتيجية ، بلغ حجم سوق أشباه الموصلات العالمي 37.7 مليار دولار أمريكي في عام 2018 ، وشغلت أشباه الموصلات في INGFEI و RUISA ، وشبنية أشباه الموصلات.

تقنية أشباه الموصلات ذات المستوى الصعبة والقيمة مرتفعة. يعد تصميم وتصنيع أشباه الموصلات على مستوى السيارة أمرًا صعبًا ، ومن الضروري تحقيق التوازن بين استهلاك الطاقة المنخفضة والموثوقية العالية وقدرة الطاقة العالية ؛ تعبئة أشباه الموصلات ذات المستوى المرتفع. تبديد الحرارة ، موثوقية عالية ، إلخ. السيارة موثوقة لفترة طويلة.

أصبحت السيارة أهم مصدر للدخل لحنفيات أشباه الموصلات الرئيسية. وفقًا للتقرير السنوي لـ Ying Feing ، شكلت إيرادات الأعمال التجارية للشركة 44 في عام 2019 ، وأكبر مصدر دخل الأعمال للشركة البلدية. في عام 2009 ، بلغت إيرادات أعمال Yingfei Motor 905 مليون دولار أمريكي ، حيث بلغت 28 فقط من إيرادات العام. في عام 2019 ، بلغت إيرادات أعمال السيارات في Yingfei 3.503 مليار دولار أمريكي ، وهو ما يمثل 44 من إيرادات العام. في السنوات العشر الماضية ، كان معدل نمو الدخل لإيرادات أعمال Yingfei LingQi 14.5 ، وهو أعلى من معدل نمو المركب البالغ 10 من إيرادات الشركة خلال نفس الفترة. وفقًا للتقرير السنوي لـ On Semiconductor ، بلغت إيرادات تجارة السيارات التابعة للشركة من 21 من 2011 إلى 32 من 2019Q4 ، وبلغ معدل نمو مركب إيرادات أعمال السيارات في 2012-2019 9.76 ، وهو ما كان أعلى من الشركة 6.07 إيرادات مركبة الإيرادات خلال نفس الفترة خلال نفس الفترة خلال نفس الفترة خلال نفس الفترة من إيرادات الشركة بمقدار معدل النمو. وفقًا لبيانات أشباه الموصلات للفرنسيين ، بلغت إيرادات أعمال السيارات في عام 2010 1.402 مليار دولار أمريكي ، وبلغت نسبة الإيرادات من العام 13.73 . في عام 2019 ، بلغت إيرادات أعمال السيارات التابعة للشركة 3.606 مليار دولار أمريكي ، ونسبةًا من إيرادات الشركة كانت الإيرادات في العام 37.74 . من عام 2010 إلى عام 2019 ، كان معدل نمو الدخل لإيرادات أعمال السيارات 10.91 ، وهو ما كان أعلى بكثير من إيرادات الشركة خلال نفس الفترة.

يقوم المصنعون الدائمون بنشر أشباه الموصلات بالسيارات ، وعمليات الدمج والاستحواذ الممتدة وتحسين خط المنتج الإلكتروني للسيارات. في عام 2016 ، استحوذت Yingfeeling على Innoluce لزيادة تحسين تخطيط MEMS وأجهزة الاستشعار في السيارة ؛ في عام 2019 ، تم الانتهاء من عمليات الدمج والاستحواذات في Cypress. Cypress هي قائد المكونات مثل MCU و Memory و WiFi و USB. يعد Yingfei Ling و Cypress قويًا ، ويتم تحسين تخطيط الشركة في خط إنتاج أشباه الموصلات للسيارات. منذ إنشائها في عام 1999 ، قامت على أشباه الموصلات بتحسين خط إنتاج الشركة بشكل مستمر 17 مرة. في عام 2016 ، أكمل الاستحواذ على أشباه الموصلات الخيالية تخطيط المنتجات ذات القوى العالية لزيادة تحسين خط إنتاج أشباه الموصلات في عام 2014. Aptina لتحسين الشركة في السيارات في مجال مستشعر الصور ، أصبحت الشركة أكبر مورد لأجهزة استشعار صور السيارات العالمية.

3. أضف كربيد السيليكون ، العمالقة الخارجية للاستيلاء على أشباه الموصلات في نيو هايلاندز

وفقًا لـ Yole Data ، تحتل Cree 60 من حصة سوق تصنيع Wefer في العالم. تحتل الشركات العشر الأولى مثل British Fei Ling و Cree و Sev و Ansonmi ، وما إلى ذلك. من أجهزة الطاقة كربيد السيليكون. كل الشركة المصنعة لأشباه الموصلات عالية الطاقة تسرع في البحث وتطوير منتجات كربيد الكربون ،

في عام 2019 ، أطلقت أشباه الموصلات اثنين من سيليكون كربيد MOSFET: NTHL080N120SC1 التي تلبي معايير الاستخدام الصناعي ومستوى السيارات NVHL080N120SC1 التي تلبي معيار AEC-Q101. يتكون هذا من الصمام الثنائي والسائق في Silicon Carbide من Ansonami.

وصل استثمار البحث والتطوير في Yingfeeling إلى مئات الملايين من اليورو في البحث وتطوير معدات وتكنولوجيا كربيد السيليكون. وصل Yingfei Ling و Cree إلى جمعية إمداد طويلة على المدى الطويل لسكويت السيليكون. لقد قام Cree بتوفير 6 بوصات من السيليكون المكربن لفترة طويلة. يخطط Yingfeeling لتحويل خط التصنيع الخاص بـ SIC إلى خط إنتاج 6 بوصات لزيادة إمدادات منتجات الطاقة السيليكون للمنتجات. استنادًا إلى قدر كبير من الخبرة وتصميم المعرفة ، أطلقت Yingfei Ling منتجات Coolsic Mosfet في الرائدة.

بدأ أشباه الموصلات شبه الموصل في نشر تكنولوجيا كربيد السيليكون في عام 1996. في عام 2004 ، تم إطلاق أول ديود كاربايد السيليكون. في عام 2009 ، تم إطلاق أول كربيد سيليكون Mosfet ، ثم 1200 فولت من سيليكون كاربايد موسفت و Power SBD. في عام 2017 ، بدأ إنتاج خط إنتاج أشباه الموصلات نصف الموصلات 6 -inch في الإنتاج ، مما يقلل من إمدادات السوق من تكاليف إنتاج كربيد السيليكون لزيادة تكاليف الإنتاج. تم استخدام الاستخدام الناجح لمنتجات سيليكون أشباه الموصلات شبه الموصل بنجاح على طراز Tesla ، مما زاد من كفاءة العاكس النموذجية 3 من 82 إلى 90 . توصلت أشباه الموصلات الفرنسية و ROMs إلى اتفاقية عرض رقاقة بقيمة 120 مليون دولار ، والتي تم توفيرها من قبل Sickrystal (SIC Wefer First) لمجموعة SIC SIC لمجموعة Romem to the Sit Semiconductor semiconductor.

4. صعود الشركات المصنعة المحلية ، عاصمة رأس المال لمساعدة قوة أشباه الموصلات السلطة

السياسات والصناديق ودعم المواهب ، والتطوير السريع لشركات أشباه الموصلات المحلية. تتمتع صناعة أشباه الموصلات بسلطة عالية التركيز وقد احتكرتها الشركات المصنعة الأجانب لفترة طويلة. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، حققت مصنعو أشباه الموصلات المحلية تقدمًا كبيرًا. من السوق المنخفضة ، اخترقت تدريجياً إلى ارتفاع درجة حرارة عالية في أسواق التسويق مثل المركبات. مع تطوير كهربة اجتماعية ، أصبحت بلدي أكبر سوق للمستهلكين لأشباه الموصلات العالمية. لقد ولدت عددًا من شركات تصنيع أشباه الموصلات ، بما في ذلك Sida semiconductor ، Encroship Sourses ، و Silanwei. عملية تسريع بديل أشباه الموصلات المنزلية المنزلية. .

عمليات الدمج التمديد وشراء Power Semiconductor. في عام 2008 ، ذهبت قناة تايمز أوف تشوزو إلى الخارج للحصول على 75 من حقوق ملكية أشباه الموصلات في المملكة المتحدة بنجاح ، وأنشأت مركزًا للبحث والتطوير في الخارج لتصبح أول مصنع يدرك بشكل كامل البحث والتطوير التكنولوجي بالكامل واختبار الوحدة النمطية لتكنولوجيا رقاقة IGBT. في سوق التكنولوجيا ، تم الانتهاء من نظام التشغيل الكامل 650V-6500V الكامل في عصر السيارات الصينية. في عام 2016 ، اكتسبت كونسورتيوم الصين ، بقيادة Jiangguang Assets ، بنجاح NXP Standard Parts Business -an Semiconductor ، وفي عام 2019 ، استحوذت Wentai Technology Group على ANSHI وأصبحت المساهم المسيطر في ANSHI Semiconductor. ANSHI Semiconductor هو ثامن أكبر مورد MOSFET في العالم. إن الاستحواذ على الاتحاد الصيني سيعزز أشباه الموصلات ، وخاصة المستوى المحلي لـ MOSFET.

5. توصيات الاستثمار (قليلاً ، راجع التقرير الأصلي للحصول على التفاصيل)

بصفتها الجهاز الأساسي لصناعة المعلومات الإلكترونية ، تستخدم أجهزة أشباه الموصلات على نطاق واسع في الأجهزة الصناعية والأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية والاتصالات والسيارات وغيرها ، أجهزة Power Semiconductor سيستمر الطلب في الزيادة. في ظل اتجاه استثمار أشباه الموصلات ، من المتوقع أن تدخل شركات أشباه الموصلات المحلية في فرص تطوير جديدة. الموصى بها: Jiejie Microelectronics ، China Resources Micro ، Yangjie Technology ، و Star Semiconductor.

محلي

(مصدر التقرير: الأوراق المالية BOC)

يرجى تسجيل الدخول إلى Think Tank Future www.vzkoo.com.

يرجى النقر على الفور ، يرجى النقر على: "نهاية لهذه الغاية"