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AOS:变频家电及快充驱动功率器件市场爆炸式增长

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IGBT作为功率半导体的关键性产品类型之一,具有驱动容易、控制简单、开关频率高、导通电压低、通态电流大、损耗小等优点,是自动控制和功率变换的关键核心部件,是必不可少的功率“核心”,有着“绿色心脏”之称……

国务院正式发布《中国制造2025》发展战略,明确提出将先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、高档数控机床和机器人等列为重点领域,推进智能制造和绿色制造方面的突破。IGBT作为功率半导体的关键性产品类型之一,具有驱动容易、控制简单、开关频率高、导通电压低、通态电流大、损耗小等优点,是自动控制和功率变换的关键核心部件,是必不可少的功率“核心”,有着“绿色心脏”之称。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和用电质量,节能30%~40%。

纵观功率半导体市场,IC Insights 指出,历经 2015 年短暂下调后,2016 年全球功率半导体市场重新将回升至 124 亿美元。在各类功率元件中,最具成长性的产品是高压MOSFET(超过 200V)与 IGBT 模组,两类产品在 2015~2020 年期间的复合年 成长率(CAGR)预估分别为 4.7%与 4.0%。从技术发展趋势看,功率半导体器件的制造技术以微细加工和MOS工艺为基础,因此也使得功率半导体得以模块化、集成化,促进了功率模块(IPM)和功率 IC 的迅速发展。一方面,随着工艺技术的不断升级以及高压大功率需求不断提升,功率器件需要具有更高性能、更快速度、更小体积,多芯片连接封装从而实现模块化是必然趋势;另一方面,随着应用领域不断扩张和深入,驱使功率IC实现更高的效率、更优异的控制功能、更简化的外围布局设计,因此高度集成化也成为极重要的发展方向。

“2017年是功率器件爆炸式发展的一年。越来越多的家用电子产品,例如从冰箱到洗衣机都开始转变为具有更高效率、使用寿命更久的变频式产品,而所有绿色能源产品例如电动汽车与光伏逆变器都需要功率器件,也需要合适的IGBT及IPM智能功率模块解决方案。”AOS万国半导体MOSFET产品线副总裁Stephen Chang指出,“在仍然火爆的智能手机市场,手机快充技术普及率越来越高,这一应用也要求高效率的MOSFET器件,另外所有的电池供电的产品需要针对多个电池组进行更好的安全保护与管理。这就意味着需要更多更小尺寸的开关电源例如手机电池保护应用。”

Stephen Chang指出,AOS自2016年下半年开始从公司的分立器件产品上看到了巨大的市场需求。“由于AOS有其自身的供应链、有自己代工厂与组装工厂以及我们产品的准确定位,使得我们的增长超过了市场。鉴于这种市场势头,AOS公司将不断丰富我们公司的产品以满足传统的计算机市场,更直接面向通信、电源及工业市场。”他解释,由于绿色能源、节能以及最小尺寸产品需求的驱动, AOS 公司在新兴市场及应用中处于前沿。“我们的目标是变频式家用电器、电动汽车与电池管理、通信以及移动电话,所有的这些电子产品都要求极高的效率、极强的可靠性、更高的功率密度或更小的产品尺寸。这些趋势正不断促使着AOS公司的新技术发展。”

在IGBT市场,IHS预计IGBT及模块市场规模将从2015年的42亿美元增长至2020年的51亿美元。Stephen Chang对电子工程专辑表示,家电产品将会是推动IGBT与IPM市场增长的关键。“从变频式空调的成功开始,越来越多的家用电器例如洗衣机和冰箱都开始成为变频式产品,同时由于电源与电器产品环境已经有了明确的定义及特征,这一市场趋势将大力推动IGBT和IPM快速增长。AOS可以基于关键功率规格提供优化的IGBT与IPM解决方案。”他强调,“另外工业市场为了更高的能效及更长的使用寿命再次驱使着电机驱动从刷式向无刷式转变。这也会根据电源等级需求为IGBT或MOSFET创造新的机遇。”

此外Stephen Chang补充说,快充市场的快速崛起,相关问题和安全隐患也越来越多。AOS不止提供二次同步整流用的高效MOSFET,也提供用于充电保护的MOSFET。“快充技术发展必然是充电速度更快,充电电流更大,AOS将开发性能更高、发热更低、尺寸更小的产品以满足手机市场的需求。”他强调。

AOS拥有自己的晶圆厂,通过其最新的IGBT工艺,同时提供分立器件及模块两种解决方案。Stephen Chang认为AOS的优势在于,首先模块的封装设计与制造均是在自己的组装工厂内完成,在器件物理,工艺技术,电路设计及封装设计上拥有丰富的经验。其次分立器件产品覆盖了从5A到75A、从650V到1350V的范围,具有广泛的产品线。另外还提供小型封装模块例如IPM5,为变频家电产品市场提供了集成解决方案。在上述市场迎来巨大机遇的同时,Stephen Chang坦诚AOS也同样面临着几项挑战,最关键的是业内现有模块并没有一个标准的引脚分配设计。“对于新型的变频式家电产品市场内其他供应商提供的原有模块并不是最好的解决方案。而作为这个市场的新晋者,AOS并没有选择跟随其他模块设计这条轻松的道路。”他强调,“相反的我们正向着更小的尺寸及更优化的引脚设计不断推进我们自主模块的设计。正因为这种差异化,我们提供了尺寸及性能上的优势的同时,也需要我们将延长设计周期来向我们的客户证明AOS在IPM模块方面的优势。”