این مقاله از گزارش برون‌سپاری شده گرفته شده است. لطفاً برای مشاهده‌ی بندهای سلب مسئولیت و ریسک به زیر مراجعه کنید.

چارچوب تحقیق و فناوری بنیان‌گذار:

چرخه پنل نمایش l Network Security Framework l Camera Framework l ODM l Xiaomi

OLED l تراشه RF با RISC·V l تجهیزات نیمه‌هادی l 5G l هواوی دپث

ساخت نیمه هادی l نیمه‌هادی‌های قدرت l چارچوب اینترنت l فناوری تراشه آبی l 5G

سری نیمه‌رسانا · عمق:

فناوری وینگ تک l ویر شیرز l گیگا دیوایس اینوویشن l ژو شنگوی l ژونگ وی ال سانان

هواچوانگ شمالی l Goodix l Ziguang l Changdian l Shengbang l Lanqi l BOE

لوکس‌شار لپنگ دینگ المنفعت l خانواده ثروتمند lانتقال صدا l Lexin l Guangfeng l Huaxing l Anji

سری عمق کامپیوتر:

نستار l شرکت نانیانگ l اطلاعات آنهنگ l چین دیجیتال l دیوار بزرگ چین

نرم‌افزار چینی l دفتر کینگ‌سافت l شبکه UFIDA l اطلاعات Inspur l هاندسان الکترونیکس

WPS l فلاش تانک ال وینینگ هلث ال هایک ویژن ال داهوا ال کینگ سافت l گونگفو

سری عمقی هواچوانگ شمالی:

نورترن در مقابل چین میکرو وان l شمال در مقابل چین میکرو، بخش 2 l هواچوانگ شمالی صفحه 185 l چین میکرو

سه نقطه عطف در شمال l تحقیقات سرمایه‌گذاری ویفر فاب l راز ارزش‌گذاری شمالی l سه تفنگدار تجهیزات

نیمه‌هادی‌های قدرت به حوزه مدارهای پان-آنالوگ تعلق دارند. نیمه‌هادی‌های قدرت کالاهای مصرفی ضروری هستند. مردم باید «هیزم، برنج، روغن و نمک» بخورند. ماشین‌ها نیز باید دستگاه‌های قدرت مصرف کنند. نیمه‌هادی‌های قدرت در هر مکانی که مربوط به تبدیل انرژی الکتریکی باشد، مورد نیاز هستند. نوسانات صنعت با روند کالاها مطابقت دارد و محصولات ارتباط نزدیکی با روند تولید ناخالص داخلی جهانی دارند. نوسانات صنعت در 4-5 سال با چرخه نیمه‌هادی بسیار سازگار است.

افزایش محتوای سیلیکون در ماشین‌های تکی، توسعه صنعت را هدایت می‌کند و راندمان بالاتر و عملکرد هزینه‌ای بهتر، توسعه فناوری را هدایت می‌کنند. تقاضا از همه اقشار جامعه می‌آید و افزایش محتوای نیمه‌هادی (سیلیکون) در یک ماشین تکی، قانون اصلی است. همه پیشرفت‌های فناوری به موارد زیر اشاره دارند: ۱) قدرت بالاتر ۲) اندازه کوچکتر ۳) تلفات کمتر ۴) عملکرد هزینه‌ای بهتر. تولیدکنندگان اصلی شرکت‌کننده در این رقابت، همگی مدل‌های IDM هستند: ۱) کیفیت تحت فرض مقیاس ۲) بهبود راندمان تحت شرط بهینه‌سازی هزینه هر محصول در هر سال.

پیشرفت‌های چشمگیر در مواد، صنعت را به توسعه عمیق‌تری رسانده است. شکل محصول از دیودهای تکی و لوله‌های MOS به IGBTهای مجتمع و از زیرلایه‌های سیلیکونی به زیرلایه‌های نیمه‌هادی با شکاف باند وسیع توسعه یافته است. شکاف باند وسیع‌تر، عملکرد و راندمان محصول را بسیار بهتر از دستگاه‌های قدرت با زیرلایه سیلیکونی می‌کند، اما در حال حاضر از نظر عملکرد هزینه چندان مزیتی ندارد. روندهای آینده با کاهش هزینه تولید نیمه‌هادی‌های مرکب، جایگزینی دستگاه‌های نیمه‌هادی قدرت مبتنی بر سیلیکون با مزایای آنها تقریباً در آینده نزدیک خواهد بود.

محصولات با ارزش افزوده بالا مدت‌هاست که در انحصار تولیدکنندگان اروپایی و آمریکایی بوده‌اند و جایگزینی داخلی قریب‌الوقوع است. تعداد بسیار کمی کارخانه مدل IDM داخلی وجود دارد. فرآیندهای اصلی همگی توسط تولیدکنندگان اروپایی و آمریکایی در داخل کشور انجام می‌شوند. آنها برای کنترل چرخه تحویل و در نتیجه کنترل سیستم قیمت کل صنعت، به مزایای محصول خود متکی هستند. به ویژه برای MOS ولتاژ بالا و IGBT توان بالا، چرخه تحویل محصول اغلب بیش از 50 هفته است و قیمت‌ها اساساً از سال 2016 در مسیر صعودی بوده‌اند.

The IDM model has more advantages and fabless expands more rapidly. Investment opportunities in 2020 will come from the 3-4 year macro cycle environment where the semiconductor cycle is recovering and rising. IDM model companies have more advantages on the cost side than fabless. It is recommended to pay attention to related industry chain targets: Wingtech Technology (600745), Jiejie Microelectronics (300623), Yangjie Technology (300373), Taiji Technology (300046), China Microelectronics (600360), Star Semiconductor (603290), New Energy Saving (A18105), China Resources Microelectronics (A19303).

افشای ریسک

۱) پیشرفت تراشه‌های تولید داخل کمتر از حد انتظار است؛

۲) حمایت سیاستی از صنعت مدارهای مجتمع تضعیف شده است؛

۳) شرکت‌های خارجی تولیدکننده تجهیزات نیمه‌هادی، تجهیزات شرکت‌های داخلی را تحریم می‌کنند.

دستگاه‌های قدرت نیمه‌هادی به اجزای مدار پایه با یک عملکرد واحد اشاره دارند که عمدتاً پردازش و تبدیل انرژی الکتریکی را انجام می‌دهند.

دیود ساختار ساده‌ای دارد، اما فقط می‌توان از آن برای یکسوسازی استفاده کرد و نمی‌توان آن را برای روشن یا خاموش کردن کنترل کرد. دستگاه‌های سوئیچینگ کنترل جریان مانند ترانزیستورهای قدرت و تریستورها. MOSFET و IGBT دستگاه‌های سوئیچینگ کنترل‌شده با ولتاژ هستند که به راحتی قابل هدایت، سرعت سوئیچینگ سریع و تلفات کم هستند.

نیمه‌هادی‌های قدرت هسته تبدیل قدرت و کنترل مدار در دستگاه‌های الکترونیکی هستند. آن‌ها عمدتاً برای تغییر ولتاژ و فرکانس، تبدیل DC به AC و غیره در دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند. دستگاه‌های قدرت در هر سیستم مداری با تبدیل جریان، ولتاژ و فاز استفاده می‌شوند. عملکرد اصلی MOSFET و IGBT تبدیل "برق درشت" با ولتاژها و فرکانس‌های نامنظم تولید شده توسط تجهیزات تولید برق از طریق یک سری مدولاسیون تبدیل به "برق ریز" با پارامترهای انرژی الکتریکی خاص و ترمینال‌های قدرت با عرضه و تقاضای متغیر است. آن‌ها یکی از اجزای اصلی دستگاه‌های تغییر قدرت الکترونیکی هستند.

در فرآیند توسعه دستگاه‌های گسسته، در دهه ۱۹۵۰، دیودهای قدرت و ترانزیستورهای قدرت معرفی و در سیستم‌های صنعتی و قدرت مورد استفاده قرار گرفتند.

از دهه ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۰، دستگاه‌های قدرت نیمه‌هادی مانند تریستورها به سرعت توسعه یافتند.

در اواخر دهه ۱۹۷۰، MOSFET های قدرت مسطح توسعه داده شدند؛

در اواخر دهه ۱۹۸۰، MOSFETها و IGBTهای قدرت ترانشه به تدریج در دسترس قرار گرفتند و دستگاه‌های قدرت نیمه‌هادی رسماً وارد دوران کاربردهای الکترونیکی شدند.

در دهه ۱۹۹۰، MOSFET های سوپرجانکشن به تدریج ظاهر شدند و "محدودیت‌های سیلیکونی" سنتی را برای رفع نیازهای کاربردهای توان بالا و فرکانس بالا شکستند.

در سال ۲۰۰۸، اینفینئون در عرضه MOSFET قدرت با گیت محافظ پیشگام شد و عملکرد دستگاه‌های قدرت نیمه‌هادی را بیش از پیش بهبود بخشید.

برای بازار داخلی، اکثر محصولات قطعات گسسته مانند دیودهای قدرت، تریودهای قدرت و تریستورها در داخل کشور تولید شده‌اند. با این حال، محصولات قطعات گسسته مانند MOSFETها و IGBTها به دلیل فناوری و فرآیندهای پیشرفته خود هنوز تا حد زیادی به واردات متکی هستند. در آینده فضای زیادی برای جایگزینی واردات وجود دارد.

در سال‌های اخیر، زمینه‌های کاربردی نیمه‌هادی‌های قدرت از کنترل صنعتی و لوازم الکترونیکی مصرفی به انرژی‌های نو، حمل و نقل ریلی، شبکه‌های هوشمند، لوازم خانگی تبدیل فرکانس و بسیاری از بازارهای دیگر گسترش یافته است و اندازه بازار رشد پایداری را نشان داده است. طبق پیش‌بینی IHS Markit، اندازه بازار جهانی دستگاه‌های قدرت در سال ۲۰۱۸ تقریباً ۳۹.۱ میلیارد دلار آمریکا بوده است و انتظار می‌رود اندازه بازار تا سال ۲۰۲۱ با نرخ رشد سالانه ۴.۱ درصد به ۴۴.۱ میلیارد دلار آمریکا افزایش یابد.

در حال حاضر، زنجیره صنعت نیمه‌هادی‌های قدرت داخلی به طور فزاینده‌ای در حال کامل شدن است و فناوری نیز در حال پیشرفت است. در عین حال، چین همچنین بزرگترین مصرف‌کننده نیمه‌هادی‌های قدرت در جهان است. در سال ۲۰۱۸، تقاضای بازار به ۱۳.۸ میلیارد دلار آمریکا رسید که نرخ رشد آن ۹.۵ درصد بود و ۳۵ درصد از تقاضای جهانی را تشکیل می‌داد. انتظار می‌رود که نیمه‌هادی‌های قدرت چین در آینده نیز به حفظ نرخ رشد بالای خود ادامه دهد و پیش‌بینی می‌شود که اندازه بازار در سال ۲۰۲۱ به ۱۵.۹ میلیارد دلار آمریکا با نرخ رشد سالانه ۴.۸ درصد برسد.

سازمان تحقیقات بازار IC Insights خاطرنشان کرد که در میان انواع مختلف قطعات نیمه‌هادی دستگاه‌های قدرت، محصولاتی که در آینده بیشترین رشد را خواهند داشت، ماژول‌های MOSFET و IGBT خواهند بود.

MOSFET یک ترانزیستور اثر میدانی است که می‌تواند به طور گسترده در مدارهای آنالوگ و مدارهای دیجیتال مورد استفاده قرار گیرد. این ترانزیستور دارای مزایای مقاومت روشن کوچک، تلفات کم، مدار درایو ساده و ویژگی‌های مقاومت حرارتی خوب است. این ترانزیستور به ویژه برای استفاده در زمینه‌های کنترل توان مانند رایانه‌ها، تلفن‌های همراه، منابع تغذیه موبایل، ناوبری خودرو، وسایل نقلیه الکتریکی و منابع تغذیه UPS مناسب است.

در سال ۲۰۱۶، بازار جهانی MOSFET به ۶.۲ میلیارد دلار آمریکا رسید و انتظار می‌رود نرخ رشد مرکب سالانه بازار MOSFET از سال ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۲ به ۳.۴ درصد برسد؛ پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۲، بازار جهانی MOSFET نزدیک به ۷.۵ میلیارد دلار آمریکا باشد.

طبق آمار IHSMarkit، اندازه بازار MOSFET در کشور من در سال ۲۰۱۸، ۲.۷۹۲ میلیارد دلار آمریکا بود که نرخ رشد مرکب سالانه آن از سال ۲۰۱۶ تا ۲۰۱۸، ۱۵.۰۳ درصد بوده است. با افزایش مقیاس خودروهای انرژی نو در جهان، انتظار می‌رود تقاضای بازار برای MOSFETها در کاربردهای خودرو با نرخ رشد مرکب سالانه ۵.۱ درصد از سال ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۲ به سرعت افزایش یابد؛ تا سال ۲۰۲۲، تقاضای آن در کاربردهای خودرو از حوزه‌های کامپیوتر و ذخیره‌سازی داده پیشی خواهد گرفت و ۲۲ درصد از کل بازار تقاضا را به خود اختصاص خواهد داد.

IGBT یک قطعه نیمه‌هادی قدرت کاملاً کنترل‌شده با ولتاژ است که از یک ترانزیستور سه‌قطبی (BJT) و یک MOSFET تشکیل شده است. این قطعه مزایای امپدانس ورودی بالای MOSFET و افت ولتاژ هدایت پایین ترانزیستور سه‌قطبی (BJT) را دارد. توان درایو IGBT کم است و ولتاژ اشباع کاهش می‌یابد. این قطعه برای استفاده در سیستم‌های مبدل با ولتاژ DC 600 ولت و بالاتر، مانند موتورهای AC، اینورترها، منابع تغذیه سوئیچینگ، مدارهای روشنایی، درایوهای کششی و غیره بسیار مناسب است.

According to data from the China Industry Information Network, the global IGBT single-tube market space will reach approximately US$6 billion by 2020, which is a huge market space. It is expected that my country's new energy vehicle and charging pile market will drive domestic market demand for IGBT modules worth 20 billion yuan in the next five years. According to data from the China Industry Information Network, the domestic IGBT market size reached 16.19 billion yuan by 2018, with a compound growth rate of 14.77% from 2010 to 2018; however, my country's IGBT started late, and there is huge room for import substitution in the future.

دستگاه‌های قدرت نیمه‌هادی عمدتاً شامل دیودهای قدرت، ترانزیستورهای قدرت، تریستورها، MOSFETها، IGBTها و غیره هستند که تقریباً در تمام صنایع تولید الکترونیک، از جمله کامپیوترها، ارتباطات شبکه‌ای، لوازم الکترونیکی مصرفی، الکترونیک خودرو، الکترونیک صنعتی و سایر صنایع الکترونیکی استفاده می‌شوند. علاوه بر این، زمینه‌های کاربردی نوظهور مانند وسایل نقلیه با انرژی جدید/شمع‌های شارژ، تولید تجهیزات هوشمند، اینترنت اشیا و انرژی جدید فتوولتائیک به تدریج به بازارهای کاربردی مهمی برای دستگاه‌های قدرت نیمه‌هادی تبدیل شده‌اند و در نتیجه رشد تقاضای آنها را به دنبال داشته‌اند. در بازار جهانی نیمه‌هادی قدرت، کنترل صنعتی 34 درصد، خودروها 23 درصد، لوازم الکترونیکی مصرفی 20 درصد و ارتباطات 23 درصد را تشکیل می‌دهند.

طبق آمار انجمن لوازم الکترونیکی مصرفی، حجم کلی بازار لوازم الکترونیکی مصرفی چین در سال ۲۰۱۳ به ۱۶۳۲.۵ میلیارد یوان رسید و به بزرگترین بازار لوازم الکترونیکی مصرفی جهان تبدیل شد. طبق گزارش صنعت ۳C در سال ۲۰۱۷، بازار لوازم الکترونیکی مصرفی چین در سال ۲۰۱۷ از ۲ تریلیون یوان فراتر خواهد رفت و رشد مورد انتظار ۷.۱ درصدی را تجربه خواهد کرد.

محافظت در برابر ESD برای تمام رابط‌های تلفن همراه مانند میکروفون، هدفون، هدفون، بلندگو، سیم کارت، کارت حافظه Micro SD، آنتن‌های NFC، آنتن‌های GPS، آنتن‌های WiFi، صفحه نمایش لمسی، آنتن‌های RF 2G/3G/4G، رابط‌های USB، باتری‌های لیتیومی و دکمه پاور الزامی است. اکثر تلفن‌های همراه از بیش از 20 و تعداد کمی از آنها از بیش از 10 استفاده می‌کنند.

با افزایش تدریجی نیازهای مردم برای راندمان شارژ، حالت "شارژ سریع" برای شارژ تلفن همراه پدیدار شده است که با افزایش ولتاژ، شارژ با جریان و توان بالا را محقق می‌کند. با این حال، ولتاژ بالا خطرات ایمنی دارد و برای تنظیم نیاز به اضافه کردن لوله‌های MOS یکسوساز همزمان دارد.

بعدها، یک حالت "شارژ فلش" امن‌تر ظاهر شد که شارژ پرسرعت را از طریق ولتاژ پایین و جریان بالا انجام می‌دهد. این حالت الزامات بالاتری برای ترانزیستورهای MOS اصلاح همزمان دارد. در حال حاضر، رایج‌ترین آنها GaN FET است که می‌تواند به هدف گرمای کمتر و اندازه کوچک دست یابد.

الکترونیک خودرو جایگاه بسیار مهمی در صنعت خودرو دارد. از منظر ساختار هزینه، این بخش برای خودروهای میان‌رده تا گران‌قیمت، خودروهای برقی و غیره اهمیت بیشتری دارد.

از خودروهای سنتی گرفته تا خودروهای انرژی نو، بیشترین افزایش ارزش مربوط به نیمه‌رساناهای قدرت است. در خودروهای سوخت سنتی، نیمه‌رساناهای قدرت عمدتاً در زمینه‌های شروع، توقف و ایمنی استفاده می‌شوند و تنها 20٪ را تشکیل می‌دهند. با توجه به ارزش یک دوچرخه نیمه‌رسانا در یک خودروی سنتی، ارزش آن 350 دلار آمریکا و ارزش دستگاه‌های قدرت 70 دلار آمریکا است. ماژول قدرت باتری خودروهای انرژی نو به مقدار زیادی تجهیزات قدرت نیاز دارد که همگی حاوی نیمه‌رساناهای قدرت هستند. دستگاه‌های قدرت خودروهای هیبریدی 40٪ و دستگاه‌های قدرت خودروهای الکتریکی خالص 55٪ را تشکیل می‌دهند. بر اساس ارزش یک دوچرخه نیمه‌رسانا برای خودروهای الکتریکی خالص 750 دلار آمریکا، ارزش یک دوچرخه نیمه‌رسانا قدرت 413 دلار آمریکا است. نیمه‌رساناهای قدرت مورد استفاده در خودروهای انرژی نو هفت برابر خودروهای سنتی هستند.

از آنجایی که خودروهای انرژی نو دیگر نیازی به اجزای مکانیکی مانند موتور ندارند، ساختار خودرو بسیار ساده خواهد شد. ساختار خودرو عمدتاً از باتری‌ها، موتورها و کنترل‌های الکترونیکی تشکیل شده است. سیستم‌های الکترونیکی خودروهای انرژی نو عمدتاً شامل سیستم‌های مدیریت باتری، کنترل‌کننده‌های موتور، شارژرهای داخلی، مبدل‌ها، اینورترها، سیستم‌های فرمان، رله‌ها و اجزای غیرفعال هستند.

در سناریوهای کاربردی واقعی، از آنجایی که هر ماژول خودرو از جریان متناوب استفاده می‌کند، جریان ورودی باتری لیتیومی جریان مستقیم است و ولتاژ تجهیزات الکتریکی مختلف متفاوت است، این امر به یک سیستم تبدیل توان مربوطه نیاز دارد. با توجه به توالی‌های تبدیل مختلف جریان مستقیم (DC) و جریان متناوب (AC)، تبدیل توان به 4 حالت تقسیم می‌شود: ترانسفورماتور (AC-AC)، یکسوکننده (AC-DC)، مبدل (DC-DC) و اینورتر (DC-AC).

ترانسفورماتور (AC-AC): ولتاژ ورودی باتری لیتیومی خودرو بین ۱۲ تا ۳۶ ولت است و ولتاژ شهری ۲۲۰ ولت است. برای تبدیل ولتاژ شهری به ولتاژ ورودی به یک ترانسفورماتور نیاز است.

Rectifier (AC-DC): Lithium batteries need to be charged with direct current (DC) power, and the charging pile provides alternating current (AC) power, so the car charger must use a DC converter.

مبدل (DC-DC): ورودی یک ولتاژ جریان مستقیم (DC) ثابت از باتری لیتیومی است و خروجی یک ولتاژ جریان مستقیم (DC) متغیر است. در خودروهای الکتریکی، عمدتاً در تبدیل افزاینده از ۳۰۰ ولت به ۶۵۰ ولت برای انتقال توان الکتریکی، تبدیل کاهنده برای تغذیه مدارهای ۱۲ ولتی و تبدیل تثبیت ولتاژ برای ذخیره انرژی باتری استفاده می‌شود.

اینورتر (DC-AC): خودروهای انرژی نو مجهز به باتری‌های لیتیومی قابل شارژ هستند که از انرژی الکتریکی ذخیره شده برای به حرکت درآوردن موتور و تامین انرژی خودرو استفاده می‌کنند. وظیفه اینورتر تبدیل برق ۱۲ ولت جریان مستقیم (DC) باتری قابل شارژ به برق ۲۲۰ ولت جریان متناوب سه فاز (AC) موتور محرک است که نیروی محرکه اصلی خودروهای انرژی نو را فراهم می‌کند.

از سال ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۱، فروش سالانه جهانی خودروهای سوختی از بیش از ۸۷ میلیون دستگاه به بیش از ۹۸ میلیون دستگاه افزایش یافته است که میانگین نرخ رشد سالانه آن ۲٪ است؛ خودروهای انرژی نو (شامل خودروهای تمام الکتریکی و هیبریدی) از ۲۷۰ هزار دستگاه به ۴.۷ میلیون دستگاه افزایش یافته و میانگین نرخ رشد سالانه آن ۵۰٪ است. نرخ نفوذ آنها از تنها ۰.۳٪ در سال ۲۰۱۴ به ۴.۰٪ در سال ۲۰۲۱ افزایش یافته است.

در سال‌های اخیر، تولید و فروش خودروهای انرژی نو در کشور من به طور قابل توجهی افزایش یافته و نرخ نفوذ آن همچنان رو به افزایش بوده است. طبق داده‌های انجمن خودروهای سواری چین، فروش خودروهای سواری انرژی نو در کشور من به سرعت از ۱۰۰۰۰۰ دستگاه در سال ۲۰۱۴ به ۱.۲۵ میلیون دستگاه در سال ۲۰۱۸ افزایش یافته است که نرخ رشد مرکب سالانه آن ۹۱ درصد است. طبق داده‌های انجمن تولیدکنندگان خودرو چین، فروش خودروهای انرژی نو در چین در سه ماهه اول سال ۲۰۱۹، ۲۵۰۰۰۰ دستگاه بوده است که نسبت به سال گذشته بیش از ۱۱۷ درصد افزایش داشته است. انتظار می‌رود تولید خودروهای انرژی نو در سال جاری از ۱.۶ میلیون دستگاه فراتر رود.

پیش‌بینی می‌شود بازار نیمه‌هادی‌های قدرت خودرو به ۸ میلیارد دلار آمریکا با نرخ رشد مرکب سالانه ۷ درصد برسد. در سال ۲۰۱۸، فروش جهانی خودرو ۹۷.۵ میلیون دستگاه بود که شامل ۲ میلیون دستگاه خودروی انرژی نو می‌شد. با فرض اینکه فروش خودروهای سوخت سنتی سالانه ۲ درصد و فروش خودروهای انرژی نو در سه سال آینده ۳۰ درصد افزایش یابد، ارزش دوچرخه نیمه‌هادی قدرت خودروهای سوخت سنتی ۵۶ دلار آمریکا، دوچرخه نیمه‌هادی قدرت خودروهای هیبریدی ۲۴۰ دلار آمریکا و دوچرخه نیمه‌هادی قدرت خودروهای برقی خالص ۴۱۳ دلار آمریکا است. می‌توان پیش‌بینی کرد که تا سال ۲۰۲۲، حجم فروش خودروهای سوختی ۹۹.۲ میلیون دستگاه و حجم فروش خودروهای انرژی نو ۵.۸ میلیون دستگاه خواهد بود. پیش‌بینی می‌شود بازار نیمه‌هادی قدرت خودرو به ۸ میلیارد دلار آمریکا با نرخ رشد مرکب سالانه ۷ درصد برسد.

تا پایان سال ۲۰۱۷، ظرفیت تولید برق فتوولتائیک تازه نصب شده کشور من ۵۳.۰۶ میلیون کیلووات و ظرفیت نصب شده تجمعی آن ۱۳۰ میلیون کیلووات بود. هم ظرفیت نصب شده جدید و هم ظرفیت نصب شده تجمعی در رتبه اول جهان قرار گرفتند، از جمله ۳۳.۶۲ میلیون کیلووات نیروگاه‌های فتوولتائیک که نسبت به سال قبل ۱۱ درصد افزایش یافته است؛ و ۱۹.۴۴ میلیون کیلووات فتوولتائیک توزیع شده که نسبت به سال قبل ۳.۷ برابر افزایش یافته است.

تجهیزات اینورتر تولید برق بادی می‌توانند جریان مستقیم DC12V موجود در باتری را به جریان متناوب AC220V تبدیل کنند که همان برق شهری است. اینورتر عمدتاً از لوله اثر میدانی MOS و ترانسفورماتور قدرت به عنوان هسته تشکیل شده است و از طریق فناوری مدار آنالوگ متصل می‌شود. از سال ۲۰۱۶ تا ۲۰۱۸، ظرفیت نصب شده برق بادی کشور من از ۱۸.۷۳ گیگاوات به ۲۱ گیگاوات افزایش یافته است. تنها در پنج ماه اول سال ۲۰۱۹، ظرفیت نصب شده ۶.۸۸ گیگاوات افزایش یافته است که روند رشد سریعی را نشان می‌دهد.

در تمام جنبه‌های شبکه هوشمند، یکسوکننده‌ها، اینورترها و فناوری انتقال انعطاف‌پذیر FACTS در انتقال DC با ولتاژ فوق فشار قوی (UHV)، به تعداد زیادی از دستگاه‌های قدرت مانند IGBT نیاز دارند. طبق داده‌های منتشر شده توسط شبکه اطلاعات صنعت چین، انتظار می‌رود که مقیاس سرمایه‌گذاری صنعت شبکه هوشمند کشور من تا سال 2021 به نزدیک به 2.3 تریلیون یوان برسد.

انواع مختلفی از نیمه‌هادی‌های قدرت وجود دارد که به طور گسترده در لوازم الکترونیکی مصرفی، راه‌آهن پرسرعت، خودروها و شبکه‌های برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. عمدتاً به انواع تک‌قطبی و دوقطبی تقسیم می‌شوند. نوع دوقطبی: دیود قدرت، تریستور، BJT (تریود دوقطبی)، ترانزیستور قدرت (GTR)، IGBT. نوع تک‌قطبی: MOSFET، دیود شاتکی. با توجه به خواص فیزیکی مختلف هر محصول تقسیم‌بندی شده، از دستگاه‌های قدرت مختلف در مناطق ولتاژ و فرکانس مختلف استفاده می‌شود.

دیودهای قدرت، قطعات قدرت پایه با ساختار ساده و قابلیت اطمینان بالا هستند. آن‌ها به طور گسترده در زمینه‌های مختلفی مانند صنعت و الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند و نقش‌های تثبیت ولتاژ، یکسوسازی و سوئیچینگ را ایفا می‌کنند.

Diodes are divided into rectifier diodes, Zener diodes and high frequency diodes.

Among them, rectifier diodes and Zener diodes are power semiconductors.

دیودهای یکسوکننده عمدتاً برای یکسوسازی، سوئیچینگ، تبدیل (دیود شاتکی SBD) و وارونگی (دیود بازیابی سریع FRD) استفاده می‌شوند.

MOSFET زیرمجموعه‌ای از قطعات قدرت، یعنی MOS (نیمه‌رسانای اکسید فلزی) و FET (ترانزیستور اثر میدانی) است که ترانزیستورهای اثر میدانی هستند که از گیت لایه فلزی (M) در سراسر لایه اکسید (O) برای کنترل نیمه‌رسانا (S) با استفاده از اثر میدان الکتریکی استفاده می‌کنند.

دستگاه‌های MOSFET قدرت، دستگاه‌های نیمه‌هادی اصلی برای تبدیل و کنترل توان هستند. دستگاه‌های MOSFET قدرت به سرعت کار می‌کنند، نرخ خرابی پایینی دارند، تلفات سوئیچینگ کمی دارند و قابلیت مقیاس‌پذیری خوبی دارند. این دستگاه برای محیط‌های ولتاژ پایین و جریان بالا مناسب است و به فرکانس کاری بالاتری نسبت به سایر دستگاه‌های قدرت نیاز دارد.

در خودروها، آنها عمدتاً در شارژرها (AC-DC) و مبدل‌ها (DC-DC) در سیستم منبع تغذیه استفاده می‌شوند. ظرفیت بازار جهانی MOSFET قدرت خودرو در سال ۲۰۱۸، ۲.۴۵ میلیارد دلار آمریکا بود و ما تخمین می‌زنیم که ظرفیت بازار در سال ۲۰۲۲، ۳.۱۶ میلیارد دلار آمریکا باشد. در میان آنها، محصولات MOSFET ولتاژ بالا با ولتاژهای بالاتر از ۶۰۰ ولت عمدتاً مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سهم اصلی بازار MOSFET توسط Infineon اشغال شده است. طبق داده‌های HIS، سهم بازار جامع از کل محصولات Infineon 27٪ است و پس از آن ON Semiconductor با 13٪ و Renesas با 9٪ قرار دارند. در زمینه MOSFET های ولتاژ بالای با ارزش بالا، Infineon با سهم بازار 36٪ در صدر همه رقبا قرار دارد.

IGBT به عنوان نوع جدیدی از دستگاه الکترونیک قدرت، به عنوان نماینده‌ترین محصول انقلاب سوم فناوری الکترونیک قدرت در سطح بین‌المللی شناخته می‌شود. این یک جزء اصلی در زمینه کنترل و اتوماسیون صنعتی است. عملکرد آن مشابه قلب انسان است. می‌تواند ولتاژ، جریان، فرکانس، فاز و غیره را در مدار طبق دستورالعمل‌های سیگنال در دستگاه صنعتی تنظیم کند تا به کنترل دقیق دست یابد. بنابراین، IGBT در صنعت الکترونیک قدرت "CPU" نامیده می‌شود و به طور گسترده در صرفه‌جویی در انرژی موتور، حمل و نقل ریلی، شبکه‌های هوشمند، هوافضا، لوازم خانگی، الکترونیک خودرو، تولید برق با انرژی جدید، وسایل نقلیه با انرژی جدید و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

IGBT از زمان کاربرد صنعتی خود در اواخر دهه ۱۹۸۰ به سرعت توسعه یافته است. این فناوری نه تنها جایگزین MOSFET و GTR در کاربردهای صنعتی شده است، بلکه حتی به کاربردهای توان بالا که SCR و GTO غالب هستند نیز گسترش یافته است. همچنین جایگزین بسیاری از زمینه‌های کاربردی دستگاه‌های قدرت مانند BJT و MOSFET در کاربردهای لوازم الکترونیکی مصرفی شده است.

در کاربردهای خودرو، IGBT ها عمدتاً در سیستم‌های محرکه الکتریکی، سیستم‌های قدرت و شمع‌های شارژ در محیط‌های ولتاژ بالا استفاده می‌شوند. محدوده کاربرد عموماً در مناطقی با ولتاژ تحمل بیش از 600 ولت، جریان بیش از 10 آمپر و فرکانس بیش از 1 کیلوهرتز است.

سیستم درایو الکتریکی: عمدتاً در یک اینورتر (DC-AC) برای تبدیل توان ۱۲ ولت جریان مستقیم (DC) باتری قابل شارژ به توان ۲۲۰ ولت جریان متناوب (AC) که موتور را به حرکت در می‌آورد، استفاده می‌شود. این هسته درایو موتور است. سیستم کنترل موتور به ده‌ها IGBT نیاز دارد. به عنوان مثال، موتور آسنکرون AC سه فاز تسلا از ۲۸ IGBT در هر فاز استفاده می‌کند که در مجموع ۸۴ می‌شود. سایر موتورها ۱۲ IGBT دارند. تسلا در مجموع از ۹۶ IGBT استفاده می‌کند.

سیستم منبع تغذیه: عمدتاً در شارژرهای خودرو (AC-DC) و مبدل‌ها (DC-DC) برای دستیابی به شارژ باتری لیتیومی و تبدیل برق در سطح ولتاژ مورد نیاز استفاده می‌شود.

شمع‌های شارژ: برق موجود در شبکه، تماماً از نوع جریان متناوب (AC) است و شمع‌های شارژ به شمع‌های شارژ DC با شارژ سریع و شمع‌های شارژ AC با شارژ آهسته تقسیم می‌شوند. IGBT عمدتاً در شمع‌های شارژ DC با شارژ سریع استفاده می‌شود.

ظرفیت بازار جهانی IGBT خودرو در سال ۲۰۱۸، ۱.۸۴ میلیارد دلار آمریکا بود و ما تخمین می‌زنیم که ظرفیت بازار IGBT خودرو در سال ۲۰۲۰، ۲.۰۸ میلیارد دلار آمریکا باشد.

شرکت‌های Infineon، Mitsubishi و Fuji Electric در بازار جهانی IGBT در جایگاه پیشرو قرار دارند. ON Semiconductor (Fairchild) عمدتاً در صنعت لوازم الکترونیکی مصرفی ولتاژ پایین با ولتاژهای زیر ۶۰۰ ولت متمرکز است، در حالی که میدان‌های ولتاژ متوسط ​​و بالا بالای ۱۷۰۰ ولت عمدتاً در راه‌آهن‌های پرسرعت، خودروها، شبکه‌های هوشمند و غیره استفاده می‌شوند و اساساً توسط Infineon، ABB و Mitsubishi انحصار یافته‌اند.

نیمه‌هادی‌های قدرت به حوزه مدارهای پان-آنالوگ تعلق دارند. نیمه‌هادی‌های قدرت کالاهای مصرفی ضروری هستند. مردم باید «هیزم، برنج، روغن و نمک» بخورند. ماشین‌ها نیز باید دستگاه‌های قدرت مصرف کنند. نیمه‌هادی‌های قدرت در هر مکانی که مربوط به تبدیل انرژی الکتریکی باشد، مورد نیاز هستند. نوسانات صنعت با روند کالاها مطابقت دارد و محصولات ارتباط نزدیکی با روند تولید ناخالص داخلی جهانی دارند. نوسانات صنعت در 4-5 سال با چرخه نیمه‌هادی بسیار سازگار است.

محصولات با ارزش افزوده بالا مدت‌هاست که در انحصار تولیدکنندگان اروپایی و آمریکایی بوده‌اند و جایگزینی داخلی قریب‌الوقوع است. تعداد بسیار کمی کارخانه مدل IDM داخلی وجود دارد. فرآیندهای اصلی همگی توسط تولیدکنندگان اروپایی و آمریکایی در داخل کشور انجام می‌شوند. آنها برای کنترل چرخه تحویل و در نتیجه کنترل سیستم قیمت کل صنعت، به مزایای محصول خود متکی هستند. به ویژه برای MOS ولتاژ بالا و IGBT توان بالا، چرخه تحویل محصول اغلب بیش از 50 هفته است و قیمت‌ها اساساً از سال 2016 در مسیر صعودی بوده‌اند.

فرصت‌های سرمایه‌گذاری در سال ۲۰۲۰ از محیط چرخه کلان ۳-۴ ساله ناشی خواهد شد که در آن چرخه نیمه‌هادی در حال بهبود و افزایش است. شرکت‌های مدل IDM از نظر هزینه مزایای بیشتری نسبت به شرکت‌های بدون کارخانه دارند. توصیه می‌شود به اهداف زنجیره صنعت مرتبط توجه شود: Wingtech Technology (600745)، Jiejie Microelectronics (300623)، Yangjie Technology (300373)، Taiji Technology (300046)، China Microelectronics (600360)، Star Semiconductor (603290)، New Energy Saving (A18105)، China Resources Microelectronics (A19303).

افشای ریسک

۱) پیشرفت تراشه‌های تولید داخل کمتر از حد انتظار است؛

۲) حمایت سیاستی از صنعت مدارهای مجتمع تضعیف شده است؛

۳) شرکت‌های خارجی تولیدکننده تجهیزات نیمه‌هادی، تجهیزات شرکت‌های داخلی را تحریم می‌کنند.

توجه: این مقاله از «Semiconductor Wind Vane» بازنشر شده است که از حمایت از حقوق مالکیت معنوی حمایت می‌کند. لطفاً منبع اصلی و نویسنده بازنشر را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.

شماره تلفن شرکت: +86-0755-83044319
فکس/فکس: +86-0755-83975897
ایمیل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 مدیر لی

QQ: 332496225 مدیر کیو

آدرس: اتاق ۸۰۹، ساختمان C، ساختمان فناوری ژانتائو، پلاک ۱۰۷۹ خیابان مینزی، منطقه جدید لونگهوا، شنژن