功率半导体全体涨价
2020-12-16 14:59:10

截至午盘,上证指数跌0.66%,报3421.85点,深证成指跌0.25%,报13991.87点,创业板指跌0.15%,报2726.88点。指数早盘整体弱势震荡,汽车股开盘领跌,白酒、养殖业、农业股等拉升走强,半导体表现活跃,银行、证券股走弱拖累大盘,两市个股跌多涨少,涨停30余家。

盘面上看,各地加强进口冷冻食品新冠病毒检测,本土养殖股连续多日走强,国联水产涨近20%,大湖股份、国联水产、中水渔业等多股涨停封板;白酒概念活跃,老白干酒、金种子酒涨超5%,贵州茅台盘中刷新新高。

消息面:

1、海关总署:前11个月我国进出口增长1.8%

11月份,我国外贸进出口3.09万亿元,增长7.8%。其中,出口1.8万亿元,增长14.9%;进口1.29万亿元,下降0.8%;贸易顺差5071亿元,增加92.6%。按美元计价,11月份我国外贸进出口4607.2亿美元,增长13.6%。其中,出口2680.7亿美元,增长21.1%;进口1926.5亿美元,增长4.5%;贸易顺差754.2亿美元,增加102.9%。

2、人民币兑美元中间价较上日调升145点

人民币兑美元中间价较上日调升145点至6.5362,中间价升值至2018年6月26日以来最高。

功率半导体模块 

功率半导体模块就是按一定功能、模式的组合体,功率半导体模块是大功率电子电力器件按一定的功能组合再灌封成一体。功率半导体模块可根据封装的元器件的不同实现不同功能,功率半导体模块配用风冷散热可作风冷模块,配用水冷散热可作水冷模块等。

功率半导体器件又被称为电力电子器件,是电力电子技术的基础,也是构成电力电子变换装置的核心器件。功率半导体器件以功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率mosfet,常简写为功率mos)、绝缘栅双极晶体管(igbt)以及功率集成电路(power ic,常简写为pic)为主。这些器件或集成电路能在很高的频率下工作,而电路在高频工作时能更节能、节材,能大幅减少设备体积和重量。尤其是集成度很高的单片片上功率系统(power system on a chip,简写psoc),它能把传感器件与电路、信号处理电路、接口电路、功率器件和电路等集成在一个硅芯片上,使其具有按照负载要求精密调节输出和按照过热、过压、过流等情况自我进行保护的智能功能。国际专家把它的发展喻为第二次电子学革命。

重要器件

1、高压晶闸管  

2、用于未来能量转换中的igbt和快速开关二极管  

3、采用超级结技术的超高速开关器件  

4、应用于高功率电源的sic元件

发展趋势

功率电子模块的集成度  

半导体模块之间的差异,不仅仅体现在连接技术方面。另一个差别因素是附加有源和无源器件的集成度。根据集成度不同,可分为以下几类:标准模块,智能功率模块(ipm),(集成)子系统。在ipm被广泛使用(尤其在亚洲地区)的同时,集成子系统的使用只刚刚起步。1、智能功率模块(ipms)  智能功率模块的特点在于除了功率半导体器件外,还有驱动电路。许多ipm模块也配备了温度传感器和电流平衡电路或用于电流测量的分流电阻。通常智能功率模块也集成了额外保护和监测功能,如过电流和短路保护,驱动器电源电压控制和直流母线电压测量等。然而,大部分智能功率模块没有对功率侧的信号输入进行电气隔离。只有极少数的ipm包含了一个集成光耦。另一种隔离方案是采用变压器 进行隔离。通常,小规模的ipm的特点在于其引线框架技术。穿孔铜板用作功率开关和驱动ic的载体。通过一层薄薄的塑料或绝缘金属板进行散热。用于中高功率应用的ipm模块的设计特点是将模块分为两个层次。功率半导体在底部,驱动器和保护电路在上部。本领域内名气最大的ipm是赛米控的skiip?,已面市超过了10年。这种无底板ipm系列产品的最大额定电流是2400a,包括一个驱动器和保护功能,加上电流传感器、电气隔离和电源。这些模块装在风冷或水冷冷却器上,并在供货前进行全面的测试。一个有趣的趋势是将标准模块升级为ipm。可直接或使用带驱动电路(通过弹簧连接)的适配器板来进行升级。

1940年贝尔实验室在研究雷达探测整流器时,发现硅存在PN结效应,1958年美国通用电气(GE)公司研发出世界上第一个工业用普通晶闸管,标志着电力电子技术的诞生。

从此功率半导体器件的研制及应用得到了飞速发展,并快速成长为电子制造业的核心器件之一,还独立成为电子电力学科。

作为制造业大国,功率半导体器件在中国大陆的工业、消费、军事等领域都有着广泛应用,具有很高的战略地位。

功率半导体器件分类

从发展历程看,功率半导体器件先后经历了:全盛于六七十年代的传统晶闸管、近二十年发展起来的功率MOSFET及其相关器件,以及由前两类器件发展起来的特大功率半导体器件,它们分别代表了不同时期功率半导体器件的技术发展进程。

功率半导体器件主要应用领域

作为电能/功率处理的核心器件,功率半导体器件主要用于电力设备的电能变换和电路控制,更是弱电控制与强电运行之间的沟通桥梁,主要作用是变频、变压、变流、功率放大和功率管理,对设备正常运行起到关键作用。

与此同时,功率半导体器件还具有绿色节能功能,被广泛应用于几乎所有的电子制造业,目前正从传统工业制造和4C产业向新能源、电力机车、智能电网等领域发展。

另外,不同的细分领域,对功率半导体器件的电压承受能力要求也不一样,以IGBT为例,消费电子电压一般在600V以下,太阳能逆变器及新能源汽车要求在600V-1200V,而轨道交通要求最高,范围在3300V-6500V之间。

功率半导体器件材料迭代演进

半导体行业从诞生至今,先后经历了三代材料的变更历程,截至目前,功率半导体器件领域仍主要采用以Si为代表的第一代半导体材料。

但随着功率半导体器件逐渐往高压、高频方向发展,传统的硅基功率半导体器件及其材料已经接近物理极限,再往下发展的空间很有限。

而以砷化镓(GaAs)为代表的第二代化合物半导体材料又存在成本高、有毒性、环境污染大等缺点,难以被采用。

于是产业将目光向以SiC、GaN为代表的第三代半导体材料聚焦,以期开发出更能适应高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的功率半导体器件,目前各国仍在努力布局中。

功率半导体器件市场规模

全球市场规模

综合Yole、IHS、Gartner多家分析机构数据得知,包含功率模块及功率分立器件在内的功率半导体器件在2017年的全球市场规模为181.5亿美元,2018年可达到187.6亿美元。

其中,中国大陆功率半导体器件市场规模约为全球的40%;并预估2023年全球功率半导体器件市场规模有望达到221.5亿美元规模,年复合增长率为3.38%。

功率二极管厂商市场份额

功率二极管是中国大陆发展最好的功率半导体器件领域,根据中国电子信息产业统计年鉴数据,2017年全球除Vishay(威世)以11.71%的市占率排名第1外,第2至第8名之间的市场份额差距均不大;又因功率二极管门槛低、毛利小,不少国际大厂正逐渐放弃该类别市场,产能有望向中国大陆和中国台湾转移。

另外,从2014年开始,中国大陆的二极管及相关产品就呈现出出口量超过进口量的走势;目前中国大陆功率半导体器件领头羊扬杰科技的功率二极管全球市占率已经达到2.01%。

功率半导体器件在占比最大的工业领域应用非常广泛,如数控机床的伺服电机、轧钢机和矿山牵引、大型鼓风机、发电系统等的电力电子变频调速部分均有采用。

从ABI Research和中商产业研究院的统计数据可知,2017年全球工业半导体市场规模达490亿美元,其中功率半导体器件规模大约为98亿美元,占比达到20%,并以8.6%的年复合增长率继续成长,预计到2020年,全球工业功率半导体市场规模有望达到125亿美元。

不仅如此,功率半导体在工业领域的市场份额比重也在不断提升,将由2016年的19.7%提升至2020年的20.8%。
在整条产业链产能吃紧的情况下,半导体晶圆制造、封装、元器件等多个环节纷纷开始涨价。瑞萨、恩智浦等元器件大厂均发布了涨价函,目前缺货严重,明年上半年订单排满,甚至有订单排到明年年底。

功率半导体行业目前平均涨幅5%-10%,部分产品涨幅更高。消费电子、新能源车、光伏风电等下游领域快速发展,促进了MOSFET和IGBT等功率半导体持续繁荣。另外,疫情给海外功率厂商产能和物流带来了诸多限制,国产替代进程将加速,行业明年将维持高景气。

随着半导体产业链缺货、涨价行情在功率半导体等产业链环节逐步蔓延,消费电子、汽车电子等终端应用市场对于相关服务和产品的市场需求有望持续提升,进而有助于加速本土厂商导入相关半导体供应链,实现客户拓展的突破。

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上证综指3100-3500点震荡格局将持续至2021年中,但短期内跨年叠加春季躁动存在突破3500点的可能,市场对经济增长的预期上修是核心驱动。

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