להבין מוליכים למחצה להספק במאמר אחד

Home חדשות חדשות התעשייה להבין מוליכים למחצה להספק במאמר אחד

2022-03-16 274

מאמר זה לקוח מהדוח שהוצא למיקור חוץ. אנא עיינו להלן בסעיפים של כתב ויתור וסיכון.

מסגרת מחקר טכנולוגי של המייסדים:

מחזור לוח התצוגה l מסגרת אבטחת רשת l מסגרת מצלמה l ODM l שיאומי

OLED l שבב RF l RISC·V l ציוד מוליכים למחצה l 5G l עומק Huawei

ייצור מוליכים למחצה l מוליכים למחצה של כוח l מסגרת אינטרנט l טכנולוגיית בלו צ'יפ l 5G

סדרת עומק מוליכים למחצה:

טכנולוגיית ווינגטק l מניות Weir l חדשנות GigaDevice l ג'ואו שנגוויי l Zhongwei l Sanan

צפון הואצ'ואנג l Goodix l Ziguang l Changdian l Shengbang l Lanqi l BOE

לוקס-שר לפנג דינג לתועלת למשפחה עשירה להעברת קול l Lexin l Guangfeng l Huaxing l Anji

סדרת עומק מחשב:

נסטאר l נניאנג ושות' בע"מ l מידע אנהנג l סין הדיגיטלית l החומה הגדולה של סין

תוכנה סינית l אופיס קינגסופט l רשת UFIDA l מידע אינספור l אלקטרוניקה של הונדסון

WPS l Flush l Weining Health l Hikvision l Dahua l Kingsoft l גונגפו

סדרת עומק הואצ'ואנג הצפונית:

נורת'רן נגד סין מיקרו וואן l צפון נגד סין מיקרו, חלק 2 l צפון הואצ'ואנג עמוד 185 l סין מיקרו

שלוש נקודות מפנה בצפון l מחקר השקעות במפעל הוופלים l תעלומת הערכת השווי הצפונית l שלושת המוסקטרים של הציוד

מוליכים למחצה להספק שייכים לתחום המעגלים הפאן-אנלוגיים. מוליכים למחצה להספק הם מוצרי צריכה הכרחיים. אנשים צריכים לאכול "עצי הסקה, אורז, נפט ומלח". מכונות צריכות גם לצרוך התקני חשמל. מוליכים למחצה להספק נדרשים בכל מקום שקשור להמרת אנרגיה חשמלית. תנודות התעשייה תואמות את מגמת הסחורות, והמוצרים קשורים קשר הדוק למגמות התמ"ג העולמי. תנודות התעשייה ב-4-5 שנים עולות בקנה אחד עם מחזור המוליכים למחצה.

תכולת סיליקון מוגברת במכונות בודדות מניעה את פיתוח התעשייה, ויעילות גבוהה יותר וביצועי עלות טובים יותר מניעים את הפיתוח הטכנולוגי. הביקוש מגיע מכל תחומי החיים, והעלייה בתכולת המוליכים למחצה (סיליקון) של מכונה בודדת היא כלל הליבה. כל ההתקדמות הטכנולוגית מצביעה על, 1) הספק גבוה יותר 2) גודל קטן יותר 3) הפסד נמוך יותר 4) ביצועי עלות טובים יותר. היצרנים המרכזיים המשתתפים בתחרות הם כולם דגמי IDM, 1) איכות תחת הנחת קנה מידה 2) שיפור יעילות תחת תנאי אופטימיזציה של עלות כל מוצר מדי שנה.

פריצות דרך בתחום החומרים הביאו את התעשייה להתפתחות עמוקה יותר. צורת המוצר התפתחה מדיודות בודדות ושפופרות MOS ועד IGBTs משולבים, וממצבעי סיליקון למצעי מוליכים למחצה בעלי פער אנרגיה רחב. פער האנרגיה הרחב יותר הופך את ביצועי המוצר והיעילות לטובים בהרבה מאלה של התקני כוח מסוג מצעי סיליקון, אך נכון לעכשיו, הוא אינו יתרון במיוחד מבחינת ביצועי עלות. מגמות עתידיות ככל שעלות ייצור מוליכים למחצה מורכבים יורדת, החלפת התקני מוליכים למחצה מבוססי סיליקון עם היתרונות שלהם ממש מעבר לפינה.

מוצרים בעלי ערך מוסף גבוה נמצאים זה מכבר תחת שליטת יצרנים אירופאים ואמריקאים, ותחלופה מקומית קרובה. ישנם מעט מאוד מפעלים מקומיים לדגמי IDM. תהליכי הליבה מתבצעים כולם באופן פנימי על ידי יצרנים אירופאים ואמריקאים. הם מסתמכים על יתרונות המוצר שלהם כדי לשלוט במחזור האספקה וכך לשלוט במערכת המחירים של התעשייה כולה. במיוחד עבור MOS במתח גבוה ו-IGBT בהספק גבוה, מחזור האספקה של המוצר הוא לעתים קרובות יותר מ-50 שבועות, והמחירים נמצאים למעשה במגמת עלייה מאז 2016.

למודל IDM יתרונות רבים יותר ו-Fabless מתרחב מהר יותר. הזדמנויות השקעה בשנת 2020 יגיעו מסביבת מחזור המאקרו של 3-4 שנים, שבה מחזור המוליכים למחצה מתאושש ועולה. לחברות מודל IDM יתרונות רבים יותר בצד העלויות מאשר Fabless. מומלץ לשים לב ליעדי שרשרת תעשייה קשורים: 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).

אזהרת סיכון

1) התקדמות השבבים המיוצרים מקומית נמוכה מהצפוי;

2) התמיכה המדיניות בתעשיית המעגלים המשולבים נחלשה;

3) חברות זרות לציוד מוליכים למחצה מטילות אמברגו על ציוד לחברות מקומיות.

התקני כוח מוליכים למחצה מתייחסים לרכיבי מעגל בסיסיים בעלי פונקציה אחת, בעיקר מימוש עיבוד והמרה של אנרגיה חשמלית.

לדיודה מבנה פשוט, אך ניתן להשתמש בה רק ליישור ואי אפשר לשלוט בה כדי להפעיל או לכבות אותה. התקני מיתוג בקרת זרם כגון טרנזיסטורי הספק ותיריסטורים. MOSFET ו-IGBT הם התקני מיתוג מבוקרי מתח, שהם קלים להפעלה, מהירות מיתוג גבוהה והפסדים נמוכים.

מוליכים למחצה להספק הם ליבת המרת הספק ובקרת מעגלים במכשירים אלקטרוניים. הם משמשים בעיקר לשינוי מתח ותדר, המרת DC ל-AC וכו' במכשירים אלקטרוניים. התקני הספק משמשים בכל מערכת מעגלים עם המרת זרם, מתח ופאזה. התפקיד העיקרי של MOSFET ו-IGBT הוא להמיר את "החשמל הגס" עם מתחים ותדרים מבולגנים הנוצרים על ידי ציוד לייצור חשמל באמצעות סדרה של אפנון המרה ל"חשמל עדין" עם פרמטרי אנרגיה חשמלית ספציפיים ודומי הספק עם היצע וביקוש משתנים. הם אחד המרכיבים המרכזיים של התקני שינוי הספק אלקטרוניים.

בתהליך הפיתוח של התקנים בדידים, בשנות ה-1950, הוצגו דיודות הספק וטרנזיסטורי הספק והיו בשימוש במערכות תעשייתיות וחשמל.

משנות ה-1960 ועד שנות ה-1970, התקני כוח מוליכים למחצה כמו תיריסטורים התפתחו במהירות.

בסוף שנות ה-1970 פותחו טרנזיסטורי MOSFET בעלי הספק מישורי;

בסוף שנות ה-1980, רכיבי MOSFET ו-IGBT בהספק טרנץ' הפכו בהדרגה לזמינים, והתקני הספק מוליכים למחצה נכנסו רשמית לעידן היישומים האלקטרוניים.

בשנות ה-1990 הופיעו בהדרגה טרנזיסטורי MOSFET בעלי צומת-על, ששברו את "מגבלות הסיליקון" המסורתיות כדי לענות על הצרכים של יישומים בעלי הספק גבוה ותדר גבוה.

בשנת 2008, אינפיניון הובילה את השקת רכיב ה-MOSFET להספק מסוג שער מסוכך, ובכך שיפרה עוד יותר את ביצועיהם של התקני הספק מוליכים למחצה.

עבור השוק המקומי, רוב מוצרי ההתקנים הבדידים כגון דיודות הספק, טריודות הספק ותיריסטורים יוצרו באופן מקומי. עם זאת, מוצרי ההתקנים הבדידים כגון MOSFETs ו-IGBTs עדיין מסתמכים במידה רבה על יבוא בשל הטכנולוגיה והתהליכים המתקדמים שלהם. קיים מרחב עצום לתחליפי יבוא בעתיד.

בשנים האחרונות, תחומי היישומים של מוליכים למחצה להספק התרחבו מבקרה תעשייתית ואלקטרוניקה צרכנית לאנרגיה חדשה, תחבורה רכבתית, רשתות חכמות, מכשירי חשמל ביתיים להמרת תדרים ושווקים רבים אחרים, וגודל השוק הראה צמיחה יציבה. על פי תחזית IHS Markit, גודל שוק מכשירי החשמל העולמי בשנת 2018 היה כ-39.1 מיליארד דולר, וגודל השוק צפוי לגדול ל-44.1 מיליארד דולר עד 2021, עם קצב צמיחה שנתי של 4.1%.

כיום, שרשרת תעשיית מוליכים למחצה להספק המקומית הופכת למושלמת יותר ויותר, וגם הטכנולוגיה פורצת דרך. במקביל, סין היא גם הצרכנית הגדולה בעולם של מוליכים למחצה להספק. בשנת 2018, הביקוש בשוק הגיע ל-13.8 מיליארד דולר, עם קצב צמיחה של 9.5%, המהווה 35% מהביקוש העולמי. הצפי הוא שמוליכים למחצה להספק של סין ימשיכו לשמור על קצב צמיחה גבוה בעתיד, כאשר גודל השוק צפוי להגיע ל-15.9 מיליארד דולר בשנת 2021, עם קצב צמיחה שנתי של 4.8%.

ארגון מחקרי השוק IC Insights ציין כי מבין סוגים שונים של רכיבי התקני הספק מוליכים למחצה, המוצרים עם הצמיחה החזקה ביותר בעתיד יהיו מודולי MOSFET ו-IGBT.

טרנזיסטור MOSFET הוא טרנזיסטור אפקט שדה שניתן להשתמש בו באופן נרחב במעגלים אנלוגיים ומעגלים דיגיטליים. יש לו יתרונות של התנגדות הפעלה קטנה, הפסדים נמוכים, מעגל הנעה פשוט ומאפייני התנגדות תרמית טובים. הוא מתאים במיוחד לשימוש בתחומי בקרת הספק כגון מחשבים, טלפונים ניידים, ספקי כוח ניידים, ניווט לרכב, כלי רכב חשמליים וספקי כוח UPS.

בשנת 2016, שוק ה-MOSFET העולמי הגיע ל-6.2 מיליארד דולר, וקצב הצמיחה השנתי המצטבר של שוק ה-MOSFET צפוי להגיע ל-3.4% בין השנים 2016 ל-2022; הצפי הוא שעד 2022, שוק ה-MOSFET העולמי יתקרב ל-7.5 מיליארד דולר.

על פי נתוני IHSMarkit, גודל שוק ה-MOSFET במדינה שלי היה 2.792 מיליארד דולר בשנת 2018, עם קצב צמיחה שנתי מצטבר של 15.03% בין השנים 2016 ל-2018. ככל שהיקף כלי הרכב החדשים בעולם גדל, הביקוש בשוק ל-MOSFET ביישומי רכב צפוי לגדול במהירות בקצב צמיחה שנתי מצטבר של 5.1% בין השנים 2016 ל-2022; עד 2022, הביקוש ביישומי רכב יעלה על תחומי המחשב ואחסון הנתונים, ויהווה 22% משוק הביקוש הכולל.

IGBT הוא התקן מוליך למחצה מונע מתח מורכב, מבוקר במלואו, המורכב מטריאודה דו-קוטבית (BJT) ומ-MOSFET. יש לו את היתרונות של עכבת קלט גבוהה של ה-MOSFET וגם של ירידת מתח הולכה נמוכה של הטריודה הדו-קוטבית (BJT). הספק ההינע של ה-IGBT קטן ומתח הרוויה מופחת. הוא מתאים מאוד לשימוש במערכות ממירים עם מתח DC של 600 וולט ומעלה, כגון מנועי AC, ממירים, ספקי כוח ממותגים, מעגלי תאורה, הנעות גרירה וכו'.

על פי נתונים מרשת המידע של התעשייה הסינית, שוק ה-IGBT העולמי בצינורות בודדים יגיע לכ-6 מיליארד דולר עד 2020, שוק עצום. צפוי ששוק רכבי האנרגיה החדשים וערימות הטעינה של ארצי יניע את הביקוש המקומי למודולי IGBT בשווי 20 מיליארד יואן בחמש השנים הקרובות. על פי נתונים מרשת המידע של התעשייה הסינית, גודל שוק ה-IGBT המקומי הגיע ל-16.19 מיליארד יואן עד 2018, עם קצב צמיחה מצטבר של 14.77% בין השנים 2010 ל-2018; עם זאת, שוק ה-IGBT של ארצי התחיל באיחור, וקיים מרחב עצום לתחליפי יבוא בעתיד.

התקני כוח מוליכים למחצה כוללים בעיקר דיודות כוח, טרנזיסטורי כוח, תיריסטורים, MOSFETs, IGBTs וכו', המשמשים כמעט בכל תעשיות ייצור האלקטרוניקה, כולל מחשבים, תקשורת רשת, מוצרי אלקטרוניקה צרכנית, מוצרי אלקטרוניקה לרכב, מוצרי אלקטרוניקה תעשייתיים ותעשיות אלקטרוניות אחרות. בנוסף, תחומי יישומים מתפתחים כגון כלי רכב/ערימות טעינה חדשות לאנרגיה, ייצור ציוד חכם, האינטרנט של הדברים ואנרגיה פוטו-וולטאית חדשה הפכו בהדרגה לשווקי יישומים חשובים עבור התקני כוח מוליכים למחצה, ובכך הניעו את צמיחת הביקוש שלהם. בשוק המוליכים למחצה העולמי, בקרה תעשייתית מהווה 34%, כלי רכב 23%, מוצרי אלקטרוניקה צרכנית 20% ותקשורת 23%.

על פי נתוני איגוד מוצרי האלקטרוניקה הצרכנית (CEM), הגודל הכולל של שוק מוצרי האלקטרוניקה הצרכנית בסין הגיע ל-1,632.5 מיליארד יואן בשנת 2013, והפך לשוק מוצרי האלקטרוניקה הצרכנית הגדול בעולם. על פי דו"ח התעשייה 3C לשנת 2017, שוק מוצרי האלקטרוניקה הצרכנית של סין יעלה על 2 טריליון יואן בשנת 2017, עם צמיחה צפויה של 7.1%.

הגנה מפני ESD נדרשת לכל הממשקים בטלפון הנייד, כגון מיקרופונים, אוזניות, אוזניות, רמקולים, כרטיסי SIM, Micro SD, אנטנות NFC, אנטנות GPS, אנטנות WiFi, מסכי מגע, אנטנות RF 2G/3G/4G, ממשקי USB, סוללות ליתיום ומיקומי לחצן הפעלה. רוב הטלפונים הניידים משתמשים ביותר מ-20, ומעטים משתמשים ביותר מ-10.

ככל שדרישות האנשים ליעילות טעינה עולות בהדרגה, צץ מצב "טעינה מהירה" לטעינת טלפונים ניידים, המשיג טעינה בזרם גבוה והספק גבוה על ידי הגברת המתח. עם זאת, למתח גבוה יש סכנות בטיחות ודורש הוספת צינורות MOS ליישור סינכרוני לצורך כוונון;

מאוחר יותר, הופיע מצב "טעינת פלאש" בטוח יותר, המשיג טעינה במהירות גבוהה באמצעות מתח נמוך וזרם גבוה. למצב זה דרישות גבוהות יותר עבור טרנזיסטורי MOS בעלי יישור סינכרוני. כיום, הנפוץ יותר הוא GaN FET, שיכול להשיג את המטרה של פחות חום וגודל קטן.

אלקטרוניקה לרכב תופסת מקום חשוב מאוד בתעשיית הרכב. מנקודת מבט של מבנה עלויות, היא חשובה יותר עבור מכוניות בינוניות עד יוקרתיות, כלי רכב חשמליים וכו'.

ממכוניות מסורתיות ועד מכוניות אנרגיה חדשות, העלייה הגדולה ביותר בערך היא מוליכים למחצה להספק. ברכבי דלק מסורתיים, מוליכים למחצה להספק משמשים בעיקר בתחומי ההתנעה, העצירה והבטיחות, ומהווים רק 20%. לפי שווי אופניים המונעים במוליכים למחצה ברכב מסורתי, הם שווים 350 דולר, ושווי התקני ההספק הוא 70 דולר. מודול הסוללה של רכבי אנרגיה חדשים דורש כמות גדולה של ציוד כוח, שכולם מכילים מוליכים למחצה להספק. התקני ההספק של רכבים היברידיים מהווים 40%, והתקני ההספק של רכבים חשמליים טהורים מהווים 55%. בהתבסס על שווי אופניים המונעים במוליכים למחצה לרכב חשמלי טהור של 750 דולר, שווי אופניים המונעים במוליכים למחצה להספק הוא 413 דולר. מוליכים למחצה להספק המשמשים ברכבי אנרגיה חדשים גדולים פי שבעה מזה של רכבים מסורתיים.

מכיוון שרכבי אנרגיה חדשים אינם דורשים עוד רכיבים מכניים כמו מנועים, מבנה המכונית יהפוך לפשוט מאוד. מבנה המכונית מורכב בעיקר מסוללות, מנועים ובקרות אלקטרוניות. מערכות אלקטרוניות של רכבי אנרגיה חדשים כוללות בעיקר מערכות ניהול סוללות, בקרי מנוע, מטענים מובנים, ממירים, מהפכים, מערכות היגוי, ממסרים ורכיבים פסיביים.

בתרחישי יישום בפועל, מכיוון שכל מודול במכונית משתמש בזרם חילופין, זרם הקלט של סוללת הליתיום הוא זרם ישר, והמתחים של ציוד חשמלי שונה, הדבר דורש מערכת המרת חשמל מתאימה. בהתאם לרצפי ההמרה השונים של זרם ישר (DC) וזרם חילופין (AC), המרת החשמל מחולקת ל-4 מצבים: שנאי (AC-AC), מיישר (AC-DC), ממיר (DC-DC) וממיר (DC-AC).

שנאי (AC-AC): מתח הכניסה של סוללת ליתיום לרכב הוא בין 12V-36V, והמתח האזרחי הוא 220V. נדרש שנאי כדי להמיר את המתח האזרחי למתח הכניסה.

מיישר (AC-DC): יש לטעון סוללות ליתיום באמצעות זרם ישר (DC), וערימת הטעינה מספקת זרם חילופין (AC), לכן מטען הרכב חייב להשתמש בממיר DC.

ממיר (DC-DC): הקלט הוא מתח זרם ישר קבוע (DC) מסוללת הליתיום, והפלט הוא מתח זרם ישר משתנה (DC). ברכבים חשמליים, הוא משמש בעיקר בהמרת מתח מ-300 וולט ל-650 וולט להעברת חשמל, בהמרת מתח מ-12 וולט להפעלת מעגלים, ובהמרת ייצוב מתח לאגירת אנרגיה בסוללה.

ממיר (DC-AC): כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה מצוידים בסוללות ליתיום נטענות, המשתמשות באנרגיה החשמלית המאוחסנת כדי להניע את המנוע להפעלת הרכב. תפקידו של הממיר הוא להמיר את זרם ישר (DC) של 12 וולט של הסוללה הנטענת לזרם חילופין תלת פאזי (AC) של 220 וולט של מנוע ההנעה, ומספקים את כוח ההנעה הבסיסי עבור כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה.

בין השנים 2014 ל-2021, המכירות השנתיות העולמיות של כלי רכב המונעים בדלק גדלו מיותר מ-87 מיליון יחידות ליותר מ-98 מיליון יחידות, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע של 2%; כלי רכב חדשים המונעים באנרגיה (כולל כלי רכב חשמליים לחלוטין וכלי רכב היברידיים) גדלו מ-270,000 יחידות ל-4.7 מיליון יחידות, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע של 50%. שיעור החדירה שלהם גדל מ-0.3% בלבד בשנת 2014 ל-4.0% בשנת 2021.

בשנים האחרונות, ייצור ומכירות של כלי רכב מונעי אנרגיה חדשים במדינתי גדלו באופן משמעותי, ושיעור החדירה המשיך לעלות. על פי נתונים של איגוד מכוניות הנוסעים הסיני, מכירות כלי רכב מונעי אנרגיה חדשים במדינתי גדלו במהירות מ-100,000 יחידות בשנת 2014 ל-1.25 מיליון יחידות בשנת 2018, עם קצב צמיחה שנתי מצטבר של 91%. על פי נתונים של איגוד יצרני הרכב הסיני, מכירות כלי הרכב המונעים באנרגיה חדשים בסין ברבעון הראשון של 2019 היו 250,000 יחידות, עלייה של יותר מ-117% לעומת השנה הקודמת. הצפי הוא שייצור כלי הרכב המונעים באנרגיה חדשים השנה עשוי לעלות על 1.6 מיליון יחידות.

שוק מוליכים למחצה להספק לרכב צפוי להגיע ל-8 מיליארד דולר, עם קצב צמיחה שנתי מצטבר של 7%. בשנת 2018, מכירות הרכב העולמיות הסתכמו ב-97.5 מיליון רכבים, כולל 2 מיליון כלי רכב המונעים באנרגיה חדשה. בהנחה שמכירות כלי הרכב המונעים בדלק מסורתי יגדלו ב-2% מדי שנה ומכירות כלי הרכב המונעים באנרגיה חדשה יגדלו ב-30% בשלוש השנים הקרובות, שווי אופניים המונעים באנרגיה של כלי רכב המונעים בדלק מסורתיים הוא 56 דולר, אופניים המונעים באנרגיה של כלי רכב היברידיים הוא 240 דולר, ואופניים המונעים באנרגיה של כלי רכב חשמליים טהורים הוא 413 דולר. ניתן לחזות שעד 2022, נפח המכירות של כלי רכב המונעים בדלק יגיע ל-99.2 מיליון יחידות, ונפח המכירות של כלי רכב המונעים באנרגיה חדשה יגיע ל-5.8 מיליון יחידות. שוק מוליכים למחצה להספק לרכב צפוי להגיע ל-8 מיליארד דולר, עם קצב צמיחה שנתי מצטבר של 7%.

נכון לסוף שנת 2017, כושר ייצור החשמל הפוטו-וולטאית החדש שהותקן במדינה שלי היה 53.06 מיליון קילוואט, עם כושר ייצור מצטבר של 130 מיליון קילוואט. כושר ייצור הכוח החדש והמצטבר דורגו במקום הראשון בעולם, כולל 33.62 מיליון קילוואט של תחנות כוח פוטו-וולטאיות, עלייה של 11% משנה לשנה; ו-19.44 מיליון קילוואט של אנרגיה פוטו-וולטאית מבוזרת, עלייה של פי 3.7 משנה לשנה.

ציוד הממיר של ייצור אנרגיית רוח יכול להמיר את זרם הישר DC12V בסוללה לזרם חילופין AC220V, שהוא זהה לזרם החשמל של רשת החשמל. הממיר מורכב בעיקר מצינור אפקט שדה MOS ומשנאי חשמל כליבה, והוא מחובר באמצעות טכנולוגיית מעגלים אנלוגיים. בין השנים 2016 ל-2018, כושר הייצור המותקן של אנרגיית רוח במדינה שלי גדל מ-18.73 ג'יגה-וואט ל-21 ג'יגה-וואט. בחמשת החודשים הראשונים של 2019 בלבד, כושר הייצור המותקן גדל ב-6.88 ג'יגה-וואט, נתון המציג מגמת צמיחה מהירה.

בכל ההיבטים של הרשת החכמה, מיישרים, ממירים וטכנולוגיית תמסורת גמישה FACTS בהולכת UHV DC דורשים מספר רב של התקני כוח כגון IGBTs. על פי נתונים שפורסמו על ידי רשת המידע של התעשייה הסינית, צפוי שהיקף ההשקעה של תעשיית הרשת החכמה של ארצי יגיע לכמעט 2.3 טריליון יואן עד 2021.

ישנם סוגים רבים של מוליכים למחצה להספק, הנמצאים בשימוש נרחב באלקטרוניקה צרכנית, רכבות מהירות, מכוניות ורשתות חשמל. הם מחולקים בעיקר לסוגים חד-קוטביים ודו-קוטביים. סוג דו-קוטבי: דיודת הספק, תיריסטור, BJT (טריודה דו-קוטבית), טרנזיסטור הספק (GTR), IGBT. סוג חד-קוטבי: MOSFET, דיודת שוטקי. בהתאם לתכונות הפיזיקליות השונות של כל מוצר מפולח, התקני הספק שונים משמשים בתחומי מתח ותדר שונים.

דיודות הספק הן התקני הספק בסיסיים בעלי מבנה פשוט ואמינות גבוהה. הן נמצאות בשימוש נרחב בתחומים שונים כמו תעשייה ואלקטרוניקה, וממלאות את התפקידים של ייצוב מתח, יישור ומיתוג.

דיודות מחולקות לדיודות מיישר, דיודות זנר ודיודות בתדר גבוה.

ביניהן, דיודות מיישר ודיודות זנר הן מוליכים למחצה להספק.

דיודות מיישר משמשות בעיקר ליישור, מיתוג, המרה (דיודת שוטקי SBD) והיפוך (דיודת התאוששות מהירה FRD).

MOSFET הוא תת-חלוקה של התקני הספק, כלומר MOS (מוליך למחצה של תחמוצת מתכת) ו-FET (טרנזיסטור אפקט שדה), שהם טרנזיסטורים אפקט שדה המשתמשים בשער של שכבת המתכת (M) על פני שכבת התחמוצת (O) כדי לשלוט על המוליך למחצה (S) באמצעות השפעת השדה החשמלי.

התקני MOSFET להספק הם התקני מוליכים למחצה מרכזיים להמרת ובקרה של הספק. התקני MOSFET להספק פועלים במהירות, בעלי שיעורי כשל נמוכים, הפסדי מיתוג קטנים ויכולת הרחבה טובה. הם מתאימים לסביבות מתח נמוך וזרם גבוה ודורשים תדר פעולה גבוה יותר בהשוואה להתקני הספק אחרים.

ברכבים, הם משמשים בעיקר במטענים (AC-DC) ובממירים (DC-DC) במערכת אספקת החשמל. קיבולת שוק ה-MOSFET העולמית לרכב הייתה 2.45 מיליארד דולר בשנת 2018, ואנו מעריכים כי קיבולת השוק תגיע ל-3.16 מיליארד דולר בשנת 2022. ביניהם, מוצרי MOSFET במתח גבוה עם מתח מעל 600V משמשים בעיקר.

נתח השוק העיקרי של שבבי ה-MOSFET נמצא בידי אינפיניון. על פי נתוני HIS, נתח השוק הכולל של כל מוצרי אינפיניון הוא 27%, אחריה ON Semiconductor עם 13% ורנסאס עם 9%. בתחום שבבי ה-MOSFET בעלי ערך גבוה, אינפיניון מובילה את כל המתחרות עם נתח שוק של 36%.

כסוג חדש של התקן אלקטרוניקה להספק, IGBT מוכר בעולם כמוצר המייצג ביותר של המהפכה השלישית של טכנולוגיית אלקטרוניקת ההספק. זהו מרכיב ליבה בתחום הבקרה והאוטומציה התעשייתית. תפקידו דומה ללב האדם. הוא יכול להתאים את המתח, הזרם, התדר, הפאזה וכו' במעגל בהתאם להוראות האות במכשיר התעשייתי כדי להשיג בקרה מדויקת. לכן, IGBT נקרא "מעבד" בתעשיית האלקטרוניקה להספק והוא נמצא בשימוש נרחב בחיסכון באנרגיה של מנועים, תחבורה ברכבות, רשתות חכמות, תעופה וחלל, מכשירי חשמל ביתיים, אלקטרוניקה לרכב, ייצור חשמל באנרגיה חדשה, כלי רכב באנרגיה חדשה ותחומים אחרים.

IGBT התפתח במהירות מאז יישומו התעשייתי בסוף שנות ה-1980. הוא לא רק החליף את ה-MOSFET וה-GTR ביישומים תעשייתיים, אלא אף התרחב ליישומים בעלי הספק גבוה בהם SCR ו-GTO דומיננטיים. הוא גם החליף תחומי יישומים רבים של התקני הספק כגון BJT ו-MOSFET ביישומי אלקטרוניקה צרכנית.

ביישומי רכב, IGBTs משמשים בעיקר במערכות הנעה חשמליות, מערכות חשמל וערימות טעינה בסביבות מתח גבוה. טווח היישום הוא בדרך כלל באזורים עם מתח עמידה של יותר מ-600 וולט, זרם של יותר מ-10 אמפר ותדר של יותר מ-1 קילו-הרץ.

מערכת הנעה חשמלית: משמשת בעיקר בממיר (DC-AC) כדי להמיר את זרם ישר (DC) של 12 וולט של הסוללה הנטענת לזרם חילופין (AC) של 220 וולט המניע את המנוע. זוהי ליבת הנעת המנוע. מערכת בקרת המנוע דורשת עשרות IGBTs. לדוגמה, מנוע אסינכרוני AC תלת פאזי של טסלה משתמש ב-28 IGBTs לכל פאזה, סך הכל 84. למנועים אחרים יש 12 IGBTs. טסלה משתמשת בסך הכל ב-96 IGBTs.

מערכת אספקת חשמל: משמשת בעיקר במטענים לרכב (AC-DC) וממירי חשמל (DC-DC) להשגת טעינת סוללות ליתיום והמרת חשמל ברמת המתח הנדרשת.

ערימות טעינה: החשמל ברשת החשמל הוא כולו זרם חילופין (AC), וערימות הטעינה מחולקות לערימות טעינה מהירות של זרם ישר (DC) וערימות טעינה איטיות של זרם ישר (AC). IGBT משמש בעיקר בערימות טעינה מהירות של זרם ישר (DC).

קיבולת שוק ה-IGBT העולמי לרכב בשנת 2018 הייתה 1.84 מיליארד דולר, ואנו מעריכים כי קיבולת שוק ה-IGBT לרכב בשנת 2020 תעמוד על 2.08 מיליארד דולר.

אינפיניון, מיצובישי ופוג'י אלקטריק נמצאות במעמד מוביל בשוק ה-IGBT העולמי. ON Semiconductor (Fairchild) מתמקדת בעיקר בתעשיית האלקטרוניקה הצרכנית במתח נמוך, עם מתחים מתחת ל-600 וולט, בעוד ששדות במתח בינוני וגבוה מעל 1700 וולט משמשים בעיקר ברכבות מהירות, כלי רכב, רשתות חכמות וכו', ונמצאים למעשה בשליטת אינפיניון, ABB ומיצובישי.

הזדמנויות השקעה בשנת 2020 יגיעו מסביבת מחזור המאקרו של 3-4 שנים, שבה מחזור המוליכים למחצה מתאושש ועולה. לחברות מודל IDM יש יתרונות רבים יותר בצד העלויות מאשר לחברות ללא ייצור תעשייתי. מומלץ לשים לב ליעדי שרשרת תעשייה קשורים: 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).

אזהרת סיכון

1) התקדמות השבבים המיוצרים מקומית נמוכה מהצפוי;

2) התמיכה המדיניות בתעשיית המעגלים המשולבים נחלשה;

3) חברות זרות לציוד מוליכים למחצה מטילות אמברגו על ציוד לחברות מקומיות.

הערה: מאמר זה הודפס מחדש מתוך "Semiconductor Wind Vane", התומך בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציין את המקור המקורי ואת מחבר ההדפסה המחודשת. אם ישנה הפרה כלשהי, אנא צור איתנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן

סיכום של 70 צורות אריזה של מוליכים למחצה!

אספקת השבבים היא מחסור בכל רחבי התחום. מדוע כושר הייצור כה מצומצם?