هذا المقال مقتبس من تقرير خارجي. يرجى الاطلاع أدناه على بنود إخلاء المسؤولية والمخاطر.

إطار عمل مؤسس التكنولوجيا والبحث:

دورة لوحة العرض l إطار عمل أمن الشبكة | إطار عمل الكاميرا | مصنّع المعدات الأصلية | شاومي

OLED l شريحة الترددات اللاسلكية | RISC·V l معدات أشباه الموصلات | الجيل الخامس | هواوي ديبث

تصنيع أشباه الموصلات l أشباه الموصلات الكهربائية | إطار عمل الإنترنت | شركة رائدة في مجال التكنولوجيا | الجيل الخامس

سلسلة أشباه الموصلات العميقة:

تكنولوجيا Wingtech l أسهم وير | ابتكارات جيجا ديفايس | تشو شينغوي l تشونغوي ل سانان

هواتشوانغ الشمالية l Goodix l Ziguang l Changdian l Shengbang l Lanqi l BOE

لوكسشير لبنغ دينغ لالمنفعة | عائلة ثرية |نقل الصوت l ليكسين لجوانجفينج ل هواكسينج ل أنجي

Computer ·Depth Series:

ناستار l شركة نانيانغ المحدودة | معلومات آنهينغ | الصين الرقمية | سور الصين العظيم

برامج صينية l كينغسوفت أوفيس | شبكة يوفيدا | إنسبر إنفورميشن | هندسون إلكترونيكس

WPS l فلاش | وينينغ هيلث | هيكفيجن | داهوا | كينغسوفت l جونج فو

سلسلة أعماق هواتشوانغ الشمالية:

شركة مايكرو وان الشمالية مقابل شركة مايكرو وان الصينية l مقارنة بين الميكروبات الشمالية والصينية، الجزء 2 | هواتشوانغ الشمالية، الصفحة 185 | الميكروبات الصينية

ثلاث نقاط تحول في الشمال l أبحاث استثمارية في صناعة رقائق السيليكون | لغز التقييم الشمالي | فرسان المعدات الثلاثة

تُصنّف أشباه الموصلات الكهربائية ضمن مجال الدوائر التناظرية الشاملة. وتُعدّ هذه الأشباه من السلع الاستهلاكية الأساسية، تمامًا كما يحتاج الإنسان إلى الغذاء كالحطب والأرز والزيت والملح. كذلك، تحتاج الآلات إلى الطاقة لتشغيل الأجهزة. وتُستخدم أشباه الموصلات الكهربائية في جميع مجالات تحويل الطاقة الكهربائية. وتتأثر تقلبات هذا القطاع بتقلبات أسعار السلع، كما ترتبط المنتجات ارتباطًا وثيقًا باتجاهات الناتج المحلي الإجمالي العالمي. وتتوافق تقلبات هذا القطاع خلال 4-5 سنوات مع دورة أشباه الموصلات.

يُحفز ازدياد محتوى السيليكون في الأجهزة الفردية نمو الصناعة، بينما يُحفز ارتفاع الكفاءة وتحسين التكلفة التطور التكنولوجي. ويأتي الطلب من مختلف القطاعات، ويُعد ازدياد محتوى أشباه الموصلات (السيليكون) في الجهاز الواحد هو القاعدة الأساسية. وتشير جميع التطورات التكنولوجية إلى: 1) قدرة أعلى، 2) حجم أصغر، 3) فقد أقل، 4) أداء أفضل من حيث التكلفة. أما الشركات المصنعة الرئيسية المشاركة في المنافسة، فهي جميعها من طراز IDM، وتتبنى: 1) الجودة في ظل الإنتاج الضخم، 2) تحسين الكفاءة مع مراعاة خفض تكلفة كل منتج سنويًا.

أدت التطورات الهائلة في مجال المواد إلى نقلة نوعية في صناعة أشباه الموصلات. فقد تطورت أشكال المنتجات من الثنائيات المفردة وأنابيب MOS إلى ترانزستورات IGBT المتكاملة، ومن ركائز السيليكون إلى ركائز أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الواسعة. تُحسّن فجوة النطاق الأوسع أداء المنتج وكفاءته بشكل ملحوظ مقارنةً بأجهزة الطاقة المصنوعة من ركائز السيليكون، إلا أنها لا تُعدّ حاليًا خيارًا اقتصاديًا مُجديًا. مع انخفاض تكلفة تصنيع أشباه الموصلات المركبة، بات من المُتوقع استبدال أجهزة أشباه موصلات الطاقة المصنوعة من السيليكون بمزاياها الحالية.

لطالما احتكرت الشركات المصنعة الأوروبية والأمريكية المنتجات ذات القيمة المضافة العالية، ومن المتوقع أن يحل محلها المنتجون المحليون قريباً. يوجد عدد قليل جداً من المصانع المحلية التي تعتمد نموذج IDM. تُنفذ جميع العمليات الأساسية داخلياً من قبل الشركات المصنعة الأوروبية والأمريكية، التي تعتمد على مزايا منتجاتها للتحكم في دورة التسليم، وبالتالي التحكم في نظام الأسعار في القطاع بأكمله. وبالنسبة لترانزستورات MOS عالية الجهد وترانزستورات IGBT عالية الطاقة، غالباً ما تتجاوز دورة تسليم المنتج 50 أسبوعاً، وقد شهدت الأسعار ارتفاعاً مستمراً منذ عام 2016.

يتمتع نموذج IDM بمزايا أكثر، بينما تتوسع الشركات التي لا تمتلك مصانع تصنيع (fabless) بوتيرة أسرع. ستأتي فرص الاستثمار في عام 2020 من بيئة دورة الاقتصاد الكلي التي تمتد من 3 إلى 4 سنوات، حيث يشهد قطاع أشباه الموصلات تعافيًا ونموًا. تتمتع شركات نموذج IDM بمزايا أكبر من حيث التكلفة مقارنةً بالشركات التي لا تمتلك مصانع تصنيع. يُنصح بالتركيز على الشركات المستهدفة في سلسلة التوريد ذات الصلة، وهي: Wingtech Technology (600745)، وJiejie Microelectronics (300623)، وYangjie Technology (300373)، وTaiji Technology (300046)، وChina Microelectronics (600360)، وStar Semiconductor (603290)، وNew Energy Saving (A18105)، وChina Resources Microelectronics (A19303).

تحذير من المخاطر

1) إن تقدم إنتاج الرقائق محلياً أقل من المتوقع؛

2) ضعف الدعم السياسي لصناعة الدوائر المتكاملة؛

3) تقوم شركات معدات أشباه الموصلات الأجنبية بحظر توريد المعدات إلى الشركات المحلية.

تشير أجهزة الطاقة شبه الموصلة إلى مكونات الدوائر الأساسية ذات الوظيفة الواحدة، والتي تتمثل أساسًا في تحقيق معالجة وتحويل الطاقة الكهربائية.

يتميز الصمام الثنائي ببنية بسيطة، لكن وظيفته تقتصر على التقويم ولا يمكن التحكم في تشغيله أو إيقافه. أما أجهزة التبديل التي تتحكم في التيار، مثل ترانزستورات الطاقة والثايرستورات، فهي أجهزة تبديل تتحكم فيها الفولتية. وتُعدّ ترانزستورات MOSFET وIGBT من أجهزة التبديل التي تتحكم فيها الفولتية، وهي سهلة التشغيل، وسريعة التبديل، ومنخفضة الفقد.

تُعدّ أشباه الموصلات الكهربائية أساس تحويل الطاقة والتحكم في الدوائر الإلكترونية. وتُستخدم بشكل رئيسي لتغيير الجهد والتردد، وتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، وغيرها من العمليات في هذه الأجهزة. تُستخدم أجهزة الطاقة في أي نظام دارة كهربائية لتحويل التيار والجهد والطور. تتمثل الوظيفة الرئيسية لترانزستورات MOSFET وIGBT في تحويل "الكهرباء الخام" ذات الجهود والترددات غير المنتظمة، والناتجة عن معدات توليد الطاقة، من خلال سلسلة من عمليات التحويل والتعديل، إلى "كهرباء دقيقة" ذات معايير طاقة كهربائية محددة ومحطات طاقة ذات عرض وطلب متغيرين. وهي من المكونات الأساسية لأجهزة تحويل الطاقة الإلكترونية.

في عملية تطوير الأجهزة المنفصلة، ​​في الخمسينيات من القرن الماضي، تم إدخال ثنائيات الطاقة وترانزستورات الطاقة واستخدامها في الأنظمة الصناعية وأنظمة الطاقة.

من الستينيات إلى السبعينيات، تطورت أجهزة الطاقة شبه الموصلة مثل الثايرستورات بسرعة.

في أواخر سبعينيات القرن العشرين، تم تطوير ترانزستورات MOSFET المسطحة للطاقة؛

في أواخر الثمانينيات، أصبحت ترانزستورات MOSFET و IGBTs ذات الطاقة الخندقية متاحة تدريجياً، ودخلت أجهزة الطاقة شبه الموصلة رسمياً عصر التطبيقات الإلكترونية.

في التسعينيات، ظهرت ترانزستورات MOSFET ذات الوصلة الفائقة تدريجياً، مما أدى إلى كسر "قيود السيليكون" التقليدية لتلبية احتياجات التطبيقات عالية الطاقة وعالية التردد.

في عام 2008، أخذت شركة إنفينون زمام المبادرة في إطلاق ترانزستور MOSFET ذي البوابة المحمية، مما أدى إلى تحسين أداء أجهزة الطاقة شبه الموصلة بشكل أكبر.

بالنسبة للسوق المحلية، تُنتج معظم منتجات الأجهزة المنفصلة، ​​مثل ثنائيات الطاقة وثلاثيات الطاقة والثايرستورات، محلياً. مع ذلك، لا تزال منتجات الأجهزة المنفصلة، ​​مثل ترانزستورات MOSFET وIGBT، تعتمد على الاستيراد إلى حد كبير نظراً لتقنياتها وعملياتها المتقدمة. وهناك مجال واسع لاستبدال الواردات في المستقبل.

في السنوات الأخيرة، توسعت مجالات استخدام أشباه موصلات الطاقة من التحكم الصناعي والإلكترونيات الاستهلاكية لتشمل الطاقة الجديدة، والنقل بالسكك الحديدية، والشبكات الذكية، والأجهزة المنزلية التي تعمل بتقنية تحويل التردد، وغيرها من الأسواق، وشهد حجم السوق نموًا مطردًا. ووفقًا لتوقعات شركة IHS Markit، بلغ حجم سوق أجهزة الطاقة العالمية في عام 2018 حوالي 39.1 مليار دولار أمريكي، ومن المتوقع أن ينمو إلى 44.1 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2021، بمعدل نمو سنوي قدره 4.1%.

يشهد قطاع أشباه الموصلات الكهربائية في الصين حالياً تطوراً متسارعاً نحو التكامل، مع تحقيق طفرات تكنولوجية ملحوظة. وتُعدّ الصين أكبر مستهلك لأشباه الموصلات الكهربائية في العالم، حيث بلغ حجم الطلب في السوق 13.8 مليار دولار أمريكي عام 2018، بنسبة نمو بلغت 9.5%، ما يمثل 35% من الطلب العالمي. ومن المتوقع أن يحافظ سوق أشباه الموصلات الكهربائية في الصين على معدل نمو مرتفع في المستقبل، ليصل حجمه إلى 15.9 مليار دولار أمريكي عام 2021، بمعدل نمو سنوي قدره 4.8%.

أشارت منظمة أبحاث السوق IC Insights إلى أنه من بين الأنواع المختلفة لمكونات أجهزة الطاقة لأشباه الموصلات، ستكون وحدات MOSFET و IGBT هي المنتجات التي ستشهد أقوى نمو في المستقبل.

ترانزستور MOSFET هو ترانزستور ذو تأثير حقلي يُستخدم على نطاق واسع في الدوائر التناظرية والرقمية. يتميز بانخفاض مقاومته في حالة التشغيل، وقلة فقد الطاقة، وبساطة دائرة التشغيل، ومقاومته الحرارية الجيدة. وهو مناسب بشكل خاص للاستخدام في مجالات التحكم بالطاقة، مثل أجهزة الكمبيوتر، والهواتف المحمولة، ووحدات تزويد الطاقة المتنقلة، وأنظمة الملاحة في المركبات، والمركبات الكهربائية، ووحدات تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS).

في عام 2016، بلغ حجم سوق MOSFET العالمي 6.2 مليار دولار أمريكي، ومن المتوقع أن يصل معدل النمو السنوي المركب لسوق MOSFET إلى 3.4٪ من عام 2016 إلى عام 2022؛ ومن المتوقع أن يقترب حجم سوق MOSFET العالمي من 7.5 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2022.

بحسب إحصاءات IHSMarkit، بلغ حجم سوق MOSFET في بلدي 2.792 مليار دولار أمريكي في عام 2018، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 15.03% خلال الفترة من 2016 إلى 2018. ومع تزايد حجم مركبات الطاقة الجديدة عالميًا، من المتوقع أن ينمو الطلب على MOSFET في تطبيقات السيارات بسرعة بمعدل نمو سنوي مركب قدره 5.1% خلال الفترة من 2016 إلى 2022؛ وبحلول عام 2022، سيتجاوز الطلب عليه في تطبيقات السيارات الطلب عليه في مجالات الحوسبة وتخزين البيانات، ليشكل 22% من إجمالي الطلب في السوق.

يُعدّ IGBT جهاز طاقة شبه موصل مُركّبًا يعمل بالجهد الكهربائي، ويتألف من ثنائي قطب ثلاثي (BJT) وموسفت (MOSFET). يتميز بمزايا كلٍّ من مقاومة الدخل العالية للموسفت وانخفاض جهد التوصيل للثنائي القطب الثلاثي (BJT). يستهلك IGBT طاقة تشغيل منخفضة، كما أن جهد التشبع فيه منخفض. وهو مناسب جدًا للاستخدام في أنظمة التحويل ذات جهد التيار المستمر 600 فولت فأكثر، مثل محركات التيار المتردد، والمحولات، ومصادر الطاقة التبديلية، ودوائر الإضاءة، ومحركات الجر، وغيرها.

بحسب بيانات شبكة معلومات الصناعة الصينية، سيصل حجم سوق وحدات IGBT أحادية الأنبوب عالميًا إلى حوالي 6 مليارات دولار أمريكي بحلول عام 2020، وهو حجم سوق ضخم. ومن المتوقع أن يدفع سوق مركبات الطاقة الجديدة ومحطات الشحن في الصين الطلب المحلي على وحدات IGBT بقيمة 20 مليار يوان خلال السنوات الخمس المقبلة. ووفقًا لبيانات شبكة معلومات الصناعة الصينية، بلغ حجم سوق IGBT المحلي 16.19 مليار يوان بحلول عام 2018، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 14.77% خلال الفترة من 2010 إلى 2018؛ إلا أن استخدام IGBT في الصين بدأ متأخرًا، مما يتيح مجالًا واسعًا لاستبدال الواردات في المستقبل.

تشمل أجهزة الطاقة شبه الموصلة بشكل رئيسي ثنائيات الطاقة، وترانزستورات الطاقة، والثايرستورات، وموسفتات، وIGBT، وغيرها، والتي تُستخدم في جميع الصناعات الإلكترونية تقريبًا، بما في ذلك الحواسيب، وشبكات الاتصالات، والإلكترونيات الاستهلاكية، وإلكترونيات السيارات، والإلكترونيات الصناعية، وغيرها. إضافةً إلى ذلك، أصبحت مجالات التطبيق الناشئة، مثل مركبات الطاقة الجديدة/محطات الشحن، وتصنيع المعدات الذكية، وإنترنت الأشياء، والطاقة الشمسية الكهروضوئية، أسواقًا مهمة لأجهزة الطاقة شبه الموصلة، مما يدفع نمو الطلب عليها. وفي سوق أشباه الموصلات العالمية للطاقة، تستحوذ أنظمة التحكم الصناعية على 34%، والسيارات على 23%، والإلكترونيات الاستهلاكية على 20%، والاتصالات على 23%.

بحسب إحصاءات جمعية الإلكترونيات الاستهلاكية، بلغ حجم سوق الإلكترونيات الاستهلاكية في الصين 1.632 مليار يوان في عام 2013، ليصبح بذلك أكبر سوق للإلكترونيات الاستهلاكية في العالم. ووفقًا لتقرير صناعة الإلكترونيات الاستهلاكية لعام 2017 الصادر عن الجمعية، من المتوقع أن يتجاوز حجم هذا السوق تريليوني يوان في عام 2017، مع نمو متوقع بنسبة 7.1%.

تُعدّ الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي ضرورية لجميع منافذ الهاتف المحمول، مثل الميكروفونات، وسماعات الأذن، وسماعات الرأس، ومكبرات الصوت، وبطاقات SIM، وبطاقات Micro SD، وهوائيات NFC، وهوائيات GPS، وهوائيات WiFi، وشاشات اللمس، وهوائيات الترددات اللاسلكية 2G/3G/4G، ومنافذ USB، وبطاريات الليثيوم، ومواقع أزرار الطاقة. تستخدم معظم الهواتف المحمولة أكثر من 20 منفذًا، بينما يستخدم القليل منها أكثر من 10 منافذ.

مع تزايد متطلبات الناس لكفاءة الشحن تدريجياً، ظهر وضع "الشحن السريع" لشحن الهواتف المحمولة، والذي يحقق شحنًا عالي التيار والطاقة عن طريق زيادة الجهد. ومع ذلك، فإن الجهد العالي ينطوي على مخاطر تتعلق بالسلامة ويتطلب إضافة أنابيب MOS للتقويم المتزامن لضبطه؛

لاحقًا، ظهر نمط "الشحن السريع" الأكثر أمانًا، والذي يحقق شحنًا عالي السرعة باستخدام جهد منخفض وتيار عالٍ. يتطلب هذا النمط مواصفات أعلى لترانزستورات MOS ذات التقويم المتزامن. حاليًا، يُعد ترانزستور GaN FET الأكثر شيوعًا، والذي يتميز بتقليل الحرارة وصغر الحجم.

تحتل الإلكترونيات الخاصة بالسيارات مكانة بالغة الأهمية في صناعة السيارات. ومن منظور هيكل التكلفة، تزداد أهميتها في السيارات المتوسطة والعالية الجودة، والسيارات الكهربائية، وما إلى ذلك.

من السيارات التقليدية إلى سيارات الطاقة الجديدة، تكمن الزيادة الأكبر في القيمة في أشباه الموصلات الكهربائية. في سيارات الوقود التقليدية، تُستخدم أشباه الموصلات الكهربائية بشكل أساسي في مجالات التشغيل والإيقاف والسلامة، بنسبة لا تتجاوز 20%. وبناءً على قيمة أشباه الموصلات الكهربائية في سيارة تقليدية، تبلغ قيمتها 350 دولارًا أمريكيًا، بينما تبلغ قيمة أجهزة الطاقة 70 دولارًا أمريكيًا. تتطلب وحدة طاقة البطارية في سيارات الطاقة الجديدة كمية كبيرة من معدات الطاقة، والتي تحتوي جميعها على أشباه موصلات كهربائية. تُشكل أجهزة الطاقة في السيارات الهجينة 40%، بينما تُشكل أجهزة الطاقة في السيارات الكهربائية بالكامل 55%. وبناءً على قيمة أشباه الموصلات الكهربائية في سيارة كهربائية بالكامل، والتي تبلغ 750 دولارًا أمريكيًا، تبلغ قيمة أشباه الموصلات الكهربائية في سيارة الطاقة 413 دولارًا أمريكيًا. أي أن كمية أشباه الموصلات الكهربائية المستخدمة في سيارات الطاقة الجديدة تزيد سبعة أضعاف عن تلك المستخدمة في السيارات التقليدية.

بما أن مركبات الطاقة الجديدة لم تعد تتطلب مكونات ميكانيكية كالمحركات، فإن هيكل السيارة سيصبح بسيطًا للغاية. يتكون هيكل السيارة بشكل أساسي من البطاريات والمحركات وأنظمة التحكم الإلكترونية. تشمل الأنظمة الإلكترونية لمركبات الطاقة الجديدة أنظمة إدارة البطاريات، ووحدات التحكم في المحركات، وأجهزة الشحن المدمجة، والمحولات، والعواكس، وأنظمة التوجيه، والمرحلات، والمكونات السلبية.

في سيناريوهات التطبيق العملي، ونظرًا لأن كل وحدة من وحدات السيارة تستخدم التيار المتردد، فإن تيار الإدخال لبطارية الليثيوم هو تيار مستمر، وتختلف جهود الأجهزة الكهربائية المختلفة، مما يستلزم وجود نظام تحويل طاقة مناسب. وبناءً على تسلسلات التحويل المختلفة للتيار المستمر (DC) والتيار المتردد (AC)، يُقسم تحويل الطاقة إلى أربعة أنماط: المحول (AC-AC)، والمقوم (AC-DC)، والمحول (DC-DC)، والعاكس (DC-AC).

محول كهربائي (تيار متردد إلى تيار متردد): يتراوح جهد دخل بطارية الليثيوم في السيارة بين 12 و36 فولت، بينما يبلغ جهد التيار الكهربائي المنزلي 220 فولت. يلزم وجود محول كهربائي لتحويل جهد التيار الكهربائي المنزلي إلى جهد الدخل.

المقوم (AC-DC): تحتاج بطاريات الليثيوم إلى الشحن باستخدام طاقة التيار المستمر (DC)، ويوفر مكدس الشحن طاقة التيار المتردد (AC)، لذلك يجب أن يستخدم شاحن السيارة محول تيار مستمر.

محول التيار المستمر (DC-DC): يستقبل هذا المحول جهد تيار مستمر ثابت من بطارية الليثيوم، ويخرج منه جهد تيار مستمر متغير. في المركبات الكهربائية، يُستخدم بشكل أساسي لرفع الجهد من 300 فولت إلى 650 فولت لنقل الطاقة الكهربائية، ولخفض الجهد لتشغيل دوائر 12 فولت، ولتثبيت الجهد لتخزين طاقة البطارية.

محول التيار (DC-AC): تُجهز مركبات الطاقة الجديدة ببطاريات ليثيوم قابلة لإعادة الشحن، تستخدم الطاقة الكهربائية المخزنة لتشغيل المحرك الذي يُزود المركبة بالطاقة. وتتمثل وظيفة محول التيار في تحويل طاقة التيار المستمر (DC) البالغة 12 فولت من البطارية القابلة لإعادة الشحن إلى طاقة تيار متردد ثلاثي الأطوار (AC) تبلغ 220 فولت لتشغيل محرك القيادة، مما يوفر قوة الدفع الأساسية لمركبات الطاقة الجديدة.

خلال الفترة من 2014 إلى 2021، ارتفعت المبيعات السنوية العالمية لسيارات الوقود من أكثر من 87 مليون وحدة إلى أكثر من 98 مليون وحدة، بمعدل نمو سنوي متوسط ​​قدره 2%. كما ارتفعت مبيعات سيارات الطاقة الجديدة (بما في ذلك السيارات الكهربائية بالكامل والهجينة) من 270,000 ألف وحدة إلى 4.7 مليون وحدة، بمعدل نمو سنوي متوسط ​​قدره 50%. وارتفع معدل انتشارها من 0.3% فقط في عام 2014 إلى 4.0% في عام 2021.

شهدت السنوات الأخيرة زيادة ملحوظة في إنتاج وبيع سيارات الطاقة الجديدة في بلادي، واستمر معدل انتشارها في الارتفاع. ووفقًا لبيانات جمعية سيارات الركاب الصينية، ارتفعت مبيعات سيارات الركاب التي تعمل بالطاقة الجديدة في بلادي بسرعة من 100,000 ألف وحدة في عام 2014 إلى 1.25 مليون وحدة في عام 2018، بمعدل نمو سنوي مركب بلغ 91%. وتشير بيانات جمعية مصنعي السيارات الصينية إلى أن مبيعات سيارات الطاقة الجديدة في الصين خلال الربع الأول من عام 2019 بلغت 250,000 ألف وحدة، بزيادة سنوية تجاوزت 117%. ومن المتوقع أن يتجاوز إنتاج سيارات الطاقة الجديدة هذا العام 1.6 مليون وحدة.

من المتوقع أن يصل حجم سوق أشباه موصلات الطاقة للسيارات إلى 8 مليارات دولار أمريكي، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 7%. في عام 2018، بلغت مبيعات السيارات العالمية 97.5 مليون سيارة، منها مليونا سيارة تعمل بالطاقة الجديدة. بافتراض أن مبيعات سيارات الوقود التقليدي ستزداد بنسبة 2% سنويًا، ومبيعات سيارات الطاقة الجديدة بنسبة 30% خلال السنوات الثلاث القادمة، فإن قيمة أشباه موصلات الطاقة لسيارات الوقود التقليدي تبلغ 56 دولارًا أمريكيًا، وقيمة أشباه موصلات الطاقة للسيارات الهجينة 240 دولارًا أمريكيًا، وقيمة أشباه موصلات الطاقة للسيارات الكهربائية بالكامل 413 دولارًا أمريكيًا. ويمكن التنبؤ بأنه بحلول عام 2022، سيبلغ حجم مبيعات سيارات الوقود 99.2 مليون وحدة، وحجم مبيعات سيارات الطاقة الجديدة 5.8 مليون وحدة. ومن المتوقع أن يصل حجم سوق أشباه موصلات الطاقة للسيارات إلى 8 مليارات دولار أمريكي، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 7%.

في نهاية عام 2017، بلغت القدرة الإنتاجية الجديدة لمحطات الطاقة الكهروضوئية في بلادي 53.06 مليون كيلوواط، بينما بلغ إجمالي القدرة المركبة 130 مليون كيلوواط. وقد احتلت بلادي المرتبة الأولى عالميًا في كل من القدرة الجديدة والتراكمية المركبة، بما في ذلك 33.62 مليون كيلوواط من محطات الطاقة الكهروضوئية، بزيادة قدرها 11% على أساس سنوي؛ و19.44 مليون كيلوواط من الطاقة الكهروضوئية الموزعة، بزيادة قدرها 3.7 أضعاف على أساس سنوي.

تستطيع أجهزة العاكس المستخدمة في توليد طاقة الرياح تحويل التيار المستمر 12 فولت الموجود في البطارية إلى تيار متردد 220 فولت، وهو نفس التيار الكهربائي الرئيسي. يتكون العاكس بشكل أساسي من أنبوب تأثير المجال MOS ومحول طاقة، ويتم توصيلهما بتقنية الدوائر التناظرية. في الفترة من 2016 إلى 2018، ارتفعت القدرة المركبة لطاقة الرياح في بلدي من 18.73 جيجاواط إلى 21 جيجاواط. وفي الأشهر الخمسة الأولى من عام 2019 وحدها، زادت القدرة المركبة بمقدار 6.88 جيجاواط، مما يُظهر نموًا سريعًا.

في جميع جوانب الشبكة الذكية، تتطلب المقومات والمحولات وتقنية نقل التيار المرن FACTS في نقل التيار المستمر فائق الجهد العالي عددًا كبيرًا من أجهزة الطاقة مثل IGBTs. ووفقًا لبيانات صادرة عن شبكة معلومات الصناعة الصينية، من المتوقع أن يصل حجم الاستثمار في صناعة الشبكات الذكية في الصين إلى ما يقارب 2.3 تريليون يوان بحلول عام 2021.

توجد أنواع عديدة من أشباه الموصلات المستخدمة في الطاقة، والتي تُستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات الاستهلاكية، والسكك الحديدية فائقة السرعة، والسيارات، وشبكات الطاقة. تُقسم هذه الأنواع بشكل أساسي إلى أحادية القطب وثنائية القطب. تشمل الأنواع ثنائية القطب: ثنائي الطاقة، والثايرستور، والترانزستور ثنائي القطب ثلاثي الأقطاب (BJT)، وترانزستور الطاقة (GTR)، وترانزستور ثنائي القطب معزول البوابة (IGBT). أما الأنواع أحادية القطب فتشمل: ترانزستور MOSFET، وثنائي شوتكي. وبناءً على الخصائص الفيزيائية المختلفة لكل نوع، تُستخدم أجهزة الطاقة المختلفة في نطاقات جهد وتردد مختلفة.

تُعدّ ثنائيات الطاقة أجهزة طاقة أساسية ذات بنية بسيطة وموثوقية عالية. وهي تُستخدم على نطاق واسع في مجالات متنوعة مثل الصناعة والإلكترونيات، وتؤدي أدوار تثبيت الجهد وتقويمه والتحويل.

تنقسم الثنائيات إلى ثنائيات تقويم، وثنائيات زينر، وثنائيات التردد العالي.

ومن بينها، تعتبر ثنائيات التقويم وثنائيات زينر من أشباه الموصلات المستخدمة في الطاقة.

تُستخدم ثنائيات التقويم بشكل أساسي للتقويم والتبديل والتحويل (ثنائي شوتكي SBD) والانعكاس (ثنائي الاسترداد السريع FRD).

MOSFET هو قسم فرعي من أجهزة الطاقة، وتحديداً MOS (أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة) و FET (ترانزستور تأثير المجال)، وهي ترانزستورات تأثير المجال التي تستخدم بوابة الطبقة المعدنية (M) عبر طبقة الأكسيد (O) للتحكم في أشباه الموصلات (S) باستخدام تأثير المجال الكهربائي.

Power MOSFET devices are core semiconductor devices for power conversion and control. Power MOSFET devices work quickly, have low failure rates, small switching losses, and good scalability. It is suitable for low voltage and high current environments and requires higher operating frequency than other power devices.

في السيارات، تُستخدم هذه الترانزستورات بشكل أساسي في أجهزة الشحن (AC-DC) والمحولات (DC-DC) ضمن نظام إمداد الطاقة. بلغت قيمة سوق ترانزستورات MOSFET المستخدمة في السيارات عالميًا 2.45 مليار دولار أمريكي في عام 2018، ونتوقع أن تصل إلى 3.16 مليار دولار أمريكي في عام 2022. وتُستخدم بشكل رئيسي منتجات MOSFET عالية الجهد التي تتجاوز 600 فولت.

تستحوذ شركة إنفينون على الحصة الأكبر من سوق ترانزستورات MOSFET. ووفقًا لبيانات HIS، تبلغ الحصة السوقية الإجمالية لجميع منتجات إنفينون 27%، تليها شركة ON Semiconductor بنسبة 13%، ثم شركة Renesas بنسبة 9%. وفي مجال ترانزستورات MOSFET عالية القيمة وعالية الجهد، تتصدر إنفينون جميع المنافسين بحصة سوقية تبلغ 36%.

يُعدّ ترانزستور IGBT، كنوع جديد من أجهزة إلكترونيات الطاقة، المنتجَ الأبرز عالميًا في الثورة الثالثة لتكنولوجيا إلكترونيات الطاقة. وهو عنصر أساسي في مجال التحكم الصناعي والأتمتة، إذ يُشبه في وظيفته قلب الإنسان، حيث يُمكنه ضبط الجهد والتيار والتردد والطور، وغيرها، في الدائرة الكهربائية وفقًا لإشارات التحكم الواردة من الجهاز الصناعي، ما يُتيح تحكمًا دقيقًا. ولذلك، يُطلق على ترانزستور IGBT لقب "وحدة المعالجة المركزية" في صناعة إلكترونيات الطاقة، ويُستخدم على نطاق واسع في مجالات توفير الطاقة في المحركات، والنقل بالسكك الحديدية، والشبكات الذكية، والفضاء، والأجهزة المنزلية، وإلكترونيات السيارات، وتوليد الطاقة المتجددة، ومركبات الطاقة المتجددة، وغيرها.

شهدت تقنية الترانزستور ثنائي القطب المعزول (IGBT) تطوراً سريعاً منذ استخدامها في التطبيقات الصناعية أواخر ثمانينيات القرن الماضي. لم تقتصر أهميتها على استبدال ترانزستورات MOSFET وGTR في التطبيقات الصناعية فحسب، بل امتدت لتشمل تطبيقات الطاقة العالية التي يهيمن عليها ترانزستورات SCR وGTO. كما حلت محل العديد من أجهزة الطاقة الأخرى مثل الترانزستور ثنائي القطب (BJT) وMOSFET في تطبيقات الإلكترونيات الاستهلاكية.

في تطبيقات السيارات، تُستخدم ترانزستورات IGBT بشكل أساسي في أنظمة القيادة الكهربائية وأنظمة الطاقة ومحطات الشحن في بيئات الجهد العالي. ويشمل نطاق استخدامها عمومًا المناطق التي تتحمل جهدًا يزيد عن 600 فولت، وتيارًا يزيد عن 10 أمبير، وترددًا يزيد عن 1 كيلوهرتز.

نظام القيادة الكهربائية: يُستخدم بشكل أساسي في محول التيار (DC-AC) لتحويل طاقة التيار المستمر (DC) بجهد 12 فولت من البطارية القابلة لإعادة الشحن إلى طاقة تيار متردد (AC) بجهد 220 فولت لتشغيل المحرك. وهو جوهر نظام قيادة المحرك. يتطلب نظام التحكم في المحرك عشرات من ترانزستورات IGBT. على سبيل المثال، يستخدم محرك تسلا غير المتزامن ثلاثي الأطوار 28 ترانزستور IGBT لكل طور، أي ما مجموعه 84 ترانزستورًا. بينما تستخدم المحركات الأخرى 12 ترانزستور IGBT. أما تسلا فتستخدم 96 ترانزستور IGBT.

نظام إمداد الطاقة: يستخدم بشكل أساسي في شواحن المركبات (AC-DC) والمحولات (DC-DC) لتحقيق شحن بطارية الليثيوم وتحويل الطاقة عند مستوى الجهد المطلوب.

محطات الشحن: جميع الكهرباء في الشبكة هي تيار متردد (AC)، وتنقسم محطات الشحن إلى محطات شحن سريعة تعمل بالتيار المستمر ومحطات شحن بطيئة تعمل بالتيار المتردد. يُستخدم ترانزستور IGBT بشكل أساسي في محطات الشحن السريعة التي تعمل بالتيار المستمر.

بلغت سعة سوق IGBT للسيارات العالمية في عام 2018 ما قيمته 1.84 مليار دولار أمريكي، ونقدر أن سعة سوق IGBT للسيارات في عام 2020 ستكون 2.08 مليار دولار أمريكي.

تحتل شركات إنفينون وميتسوبيشي وفوجي إلكتريك مكانة رائدة في سوق ترانزستورات IGBT العالمية. وتركز شركة ON Semiconductor (Fairchild) بشكل أساسي على صناعة الإلكترونيات الاستهلاكية ذات الجهد المنخفض، حيث تقل الفولتية عن 600 فولت، بينما تُستخدم مجالات الجهد المتوسط ​​والعالي التي تزيد عن 1700 فولت بشكل رئيسي في السكك الحديدية عالية السرعة والسيارات والشبكات الذكية، وما إلى ذلك، وهي تُحتكر بشكل أساسي من قبل شركات إنفينون وABB وميتسوبيشي.

تُصنّف أشباه الموصلات الكهربائية ضمن مجال الدوائر التناظرية الشاملة. وتُعدّ هذه الأشباه من السلع الاستهلاكية الأساسية، تمامًا كما يحتاج الإنسان إلى الغذاء كالحطب والأرز والزيت والملح. كذلك، تحتاج الآلات إلى الطاقة لتشغيل الأجهزة. وتُستخدم أشباه الموصلات الكهربائية في جميع مجالات تحويل الطاقة الكهربائية. وتتأثر تقلبات هذا القطاع بتقلبات أسعار السلع، كما ترتبط المنتجات ارتباطًا وثيقًا باتجاهات الناتج المحلي الإجمالي العالمي. وتتوافق تقلبات هذا القطاع خلال 4-5 سنوات مع دورة أشباه الموصلات.

لطالما احتكرت الشركات المصنعة الأوروبية والأمريكية المنتجات ذات القيمة المضافة العالية، ومن المتوقع أن يحل محلها المنتجون المحليون قريباً. يوجد عدد قليل جداً من المصانع المحلية التي تعتمد نموذج IDM. تُنفذ جميع العمليات الأساسية داخلياً من قبل الشركات المصنعة الأوروبية والأمريكية، التي تعتمد على مزايا منتجاتها للتحكم في دورة التسليم، وبالتالي التحكم في نظام الأسعار في القطاع بأكمله. وبالنسبة لترانزستورات MOS عالية الجهد وترانزستورات IGBT عالية الطاقة، غالباً ما تتجاوز دورة تسليم المنتج 50 أسبوعاً، وقد شهدت الأسعار ارتفاعاً مستمراً منذ عام 2016.

ستأتي فرص الاستثمار في عام 2020 من بيئة دورة الاقتصاد الكلي التي تمتد من 3 إلى 4 سنوات، حيث يشهد قطاع أشباه الموصلات تعافيًا ونموًا. تتمتع الشركات التي تعتمد نموذج IDM بمزايا أكبر من حيث التكلفة مقارنةً بالشركات التي لا تمتلك مصانع تصنيع. يُنصح بالتركيز على الشركات المستهدفة في سلسلة التوريد ذات الصلة، وهي: Wingtech Technology (600745)، وJiejie Microelectronics (300623)، وYangjie Technology (300373)، وTaiji Technology (300046)، وChina Microelectronics (600360)، وStar Semiconductor (603290)، وNew Energy Saving (A18105)، وChina Resources Microelectronics (A19303).

تحذير من المخاطر

1) إن تقدم إنتاج الرقائق محلياً أقل من المتوقع؛

2) ضعف الدعم السياسي لصناعة الدوائر المتكاملة؛

3) تقوم شركات معدات أشباه الموصلات الأجنبية بحظر توريد المعدات إلى الشركات المحلية.

ملاحظة: هذه المقالة مُعاد نشرها من موقع "Semiconductor Wind Vane"، الذي يدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يُرجى ذكر المصدر الأصلي واسم المؤلف. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لحذفها.

رقم هاتف الشركة: +86-0755-83044319
فاكس: +86-0755-83975897
بريد إلكتروني: 1615456225@qq.com
س: 3518641314 مدير لي

ف ف: 332496225 مدير تشيو

العنوان: الغرفة 809، المبنى ج، مبنى زانتاو للتكنولوجيا، رقم 1079 شارع مينزي، منطقة لونغهوا الجديدة، شنتشن