如不雅说中心处理器（CPU）是一台计算机的心脏，功率半导体就是电机的心脏，以它为核心的电力电子器件可实现对电能的高效产生、传输、转换、存储和控制。我国宣布《中国制造2025》，勾画出将来十年家当转型进级的┞符体偏向与成长筹划，在此过程中功率半导体发挥的感化弗成替代。然而，与集成电路家当类似，我国的功率半导体家当的成长程度与国际先辈程度也存在着巨大年夜的差距。人们常拿我国每年集成电路进口额与石油进行比较，其实如不雅按比例计算，我国功率半导体的进口替代才能可能更弱。针对我国当前功率半导体家当成长状况以及2016-2020年电力电子家当成长重点，中国宽禁带功率半导体及应用家当联盟、中国IGBT技巧立异与家当联盟、中国电器工业协会电力电子分会、北京电力登着螫会合营宣布《电力电子器件家当成长蓝皮书》（以下简称《蓝皮书》）。《蓝皮书》指出，电力电子器件家当的核心是电力电子芯片和封装的临盆，但也离不开半导体和电子材料、关键零部件、制造设备、检摆设备等家当的支撑，其成长既须要上游基本的材料家当的支撑，又须要下流装配家当的拉动。

    电力电子影响广泛，市场容量超千亿美元

    作为半导体家当的一大年夜分支，与集成电路相仿，功率半导体的感化同样巨大年夜。《蓝皮书》指出，电力电子器件是采取半导体材料制造、用于实现电能高效转换的开关控制电子器件，包含功率半导体分立器件、模块和组件等。它们是实现对电能高效产生、传输、转换、存储和控制，进步能源应用效力、开辟可再生能源，推动公平易近经济可持续的基本。近年来，“节能减排”、“开辟绿色新能源”已成为我国经久成长的根本国策。在我国绿色能源家当成长的推动下，功率半导体已经成为扶植节约型社会、促进公平易近经济成长、践行立异驱动成长计谋的重要支撑。此外，功率半导体不仅涉及到电力电子器件、电力电子装配、体系控制及其在各个行业的应用等范畴，还涉及到相干的半导体材料、电工材料、关键构造件、散热装配、临盆设备、检摆设备等家当，家当链长、家当带动感化巨大年夜，在推动实施《中国制造2025》筹划中具有重大年夜意义，对深刻推动制造业构造调剂和企业技巧改革，实施中国制造强国扶植“三步走”的成长计谋供给强大年夜的支撑。

    恰是因为电力电子器件的巨大年夜感化，其如今已经形成一个宏大年夜的市场需乞降家当范围。《蓝皮书》数据显示，2013年国际电力电子器件市场容量已接近1千亿美元，并且市场年平均增长速度在15%阁下。“十二五”以来，我国电力电子器件市场在全球市场中所占份额就越来越大年夜，已成为全球最大年夜的大年夜功率电力电子器件需求市场。我国市场的增长速度高于全球程度，年增长率近20%。

    国际大年夜厂主导家当，中国功率半导体亟须做强

    大年夜技巧角度看，在超大年夜功率（电压3.3kV以上、容量1～45MW）范畴，今朝国际上6英寸8.5kV/5kA晶闸管已商品化。瑞士ABB等公司开辟了非对称型、逆导型和逆阻型IGCT的产品，研发程度已达到9kV/6kA，贸易化产品有4.5kV和6kV两种系列，个中6.5kV/6kA的IGCT产品已经开端供给市场。

    《蓝皮书》同时指出，固然功率半导体家当极具重要性，且范围宏大年夜，然则重要供给商集中在美国、日本和欧洲。美国事电力电子器件的发源地，在全球电力电子器件市场中占领重要的地位，重要器件企业有通用电气（GE）、ONSemi等。大年夜上世纪90年代开端，日本成为国际上电力电子器件家当的蓬勃地区，重要器件企业有东芝、富士和三菱等。欧洲也是全球电力电子器件家当的蓬勃地区，重要企业有英飞凌、ABB、Semikron等。国际上SiC电力电子器件的重要供给商有Wolfspeed、英飞凌、罗姆、东芝、富士和三菱等公司；国际上GaN电力电子器件的重要企业有英飞凌、松下、富士通、三星、Transphom、GaNSystem、EPC、Avogy等。

    在中大年夜功率范畴（电压1200V～6.5kV），IGBT是市场上的主流产品。IGBT器件（包含大年夜功率模块、智能功率模块）已经涵盖了300V～6.5kV的电压和2A～3600A的电流。近年来，以德国英飞凌、瑞士ABB、日本三菱、东芝和富士等为代表的电力电子器件企业开辟了先辈的IGBT技巧和产品，占领全球每年约50亿美元的市场，带动了高达几百亿美元的电力电子设备市场。

    SiC是今朝成长最成熟的宽禁带半导体材料，已经形成了全球的材料、器件和应用家当链。GaN是另一种重要的宽禁带半导体材料。它具有独特的异质结构造和二维电子气，在此基本上研制的高电子迁徙率晶体管（HEMT）是一种平面型器件，可以实现低导通电阻、高开关速度的优良特点。以SiC和GaN材料为代表的宽禁带半导体材料和器件家当已成为高科技范畴中的┞方略性家当，国际领先企业已经开端安排市场，全球新一轮的家当进级已经开端。

    在专利方面，2001～2010年时代，全球电力电子器件行业专利申请量处于稳步增段，每年的全球专利申请量都在1500项阁下，器件类型以MOSFET和IGBT为主，申请量占比达到67%。国际上电力电子器件的专利集中于国际大年夜型公司，全球专利申请量居前5位的分别是东芝、NEC、日立、三菱、富士，均是日本公司，欧洲和美国的GE、英飞凌、西门子、ABB等欧美企业也在该范畴申请了大年夜量专利。

    综合而言，我国宽禁带电力电子器件技巧和Ｒ当程度还落后于国际先辈程度。以IGBT为例，我国IGBT芯片的进口率居高不下，重要市场仍然被国外企业所主导，严重阻碍了我国自力自立IGBT器件家当的健康成长。

    打造完全家当链，制订技巧路线图

    2013年，我国的电力电子器件市场总额近2000亿元，由此直接带动的电力电子装配家当的市场跨越2万亿元。中国电器工业协会电力电子分会猜测，跟着新能源概绫屈的推动，我国电力电子器件家当将迎来10～20年的黄金成长期，将保持较高的增长态势，并在投资增量需求与节能情况需求的双重推动，以及下流电力电子装配行业需求高速成长的拉动下，我国电力电子器件市场到2020年估计将跨越5000亿元。在此情况下，成长自立安然可控的功率半导体家当是当务之急。

    对此，《蓝皮书》指出，电力电子器件家当的核心是电力电子芯片和封装的临盆，但也离不开半导体和电子材料、关键零部件、制造设备、检摆设备等家当的支撑，其成长既须要上游基本的材料家当支撑，又须要下流装配家当的拉动。

    “十三五”时代，我国功率半导体为重点的电力电子家当应当以什么样的一幅路线图进行成长？《蓝皮书》建议，2016～2020年在以下技巧和Ｒ当进行重点构造，并制订关键材料和关键器件的相干技巧标准。个中，近期成长目标可制订为：在硅基电力电子器件用8英寸高阻区熔中照硅单晶圆片，IGBT封装用平板全压接多台架周详陶瓷构造件、氮化铝覆铜板、铝-碳化硅散热基板，6英寸碳化硅单晶及海外材料，6～8英寸硅基GaN海外材料和4～6英寸碳化硅基GaN海外材料、SiC和GaN耐高温（>300℃）封装材料等关键材料方面形成临盆才能。2020年成长目标为：在关键材料方面，形成硅基电力电子器件所需全部材料、碳化硅6英寸单晶和厚海外材料、6～8英寸硅基GaN海外材料和4～6英寸碳化硅基GaN海外材料、SiC和GaN电力电子器件所需高温（>300℃）封装材料等的临盆才能，并建立响应标准体系和专利保护机制；在关键电力电子器件方面，硅基IGBT、MOSFET、FRD形成系列化产品，综合机能达到国际先辈程度，SiC二极管、晶体管及其模块产品和GaN器件产品具有国际竞争力。