掘金新三板之深深爱:国内前十的功率半导体厂商,业绩拐点到来
?DMOS产品,应用于电子镇流器、电子变压器、开关电源等。
相较于数字 IC 多采用 CMOS 工艺,模拟 IC 工艺种类较多,模拟 IC 的工艺类别有Bipolar、 BiCMOS、 CMOS、CD、 BCD 等工艺, 在高频领域 BiCMOS 等工艺能与 SiGe 和 GaAS 工艺结合;在功率领域, BCD、绝缘硅( SOI)等工艺也有良好的表现。而数字 IC 设计者基本上不用考虑工艺问题。
数字IC多采用CMOS工艺,而模拟IC很少采用CMOS工艺。因为模拟IC通常要输出高电压或者大电流来驱动其他元件,而CMOS工艺的驱动能力很差。
此外,模拟IC最关键的是低失真和高信噪比,这两者都是在高电压下比较容易做到的。而CMOS工艺主要用在5V以下的低电压环境,并且持续朝低电压方向发展。
因此,模拟IC早期使用Bipolar工艺,但是Bipolar工艺功耗大,因此又出现BiCMOS工艺,结合了Bipolar工艺和CMOS工艺两者的优点。另外还有CD工艺,将CMOS工艺和DMOS工艺结合在一起。而BCD工艺则是结合了Bipolar、CMOS、DMOS三种工艺的优点。
在高频领域还有SiGe和GaAS工艺。这些特殊工艺需要晶圆代工厂的配合,同时也需要设计者加以熟悉。
DMOS与CMOS器件结构类似,也有源、漏、栅等电极,但是漏端击穿电压高。DMOS主要有两种类型,垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管VDMOSFET(vertical double-diffused MOSFET)和横向双扩散金属氧化物半导体场效应管LDMOSFET(lateral double-diffused MOSFET)。
目前的发展趋势是BCD工艺。BCD工艺的特点是将硅平面工艺用到功率集成上,是一种可以将双极、CMOS和DMOS器件同时集成到单芯片上的技术。
在功率应用领域,与传统的双极功率工艺相比,BCD工艺具有显著的优势,最基本的优势就是使得电路设计者可以在高精度模拟的双极器件,高集成度的CMOS器件和作为功率输出级的DMOS器件之间自由选择。
由于DMOS具有高效率(低损耗)、高强度(无二次击穿)、耐高压和固有的源漏二极管的存在(作用类似续流二极管)和高速的开关特性,因此,DMOS特别适合作为功率开关器件,而且其制造工艺可以和硅栅CMOS制造工艺兼容,从而有利于功率集成。整合好的BCD工艺可大幅降低功耗,提高系统性能,增加可靠性和降低成本。
这块的竞争对手有华虹半导体(HK:01347)、华润微( 688396.SH)等。其中,华润微DMOS、BCD、MEMES等工艺的 6 英寸晶圆代工产能在国内居于前列,有3条 6 英寸产线。
华虹半导体(HK:01347)旗下的华虹宏力拥有先进的电源管理 IC 工艺平台,主要包括高集成度的 BCD(Bipolar, CMOS 和 DMOS)和CDMOS,技术制程在 0.13μ m-0.8μ m 节点区间,可广泛应用于音频功放、室内外照明、电源管理、工业控制、汽车电子等领域,特别是 DC-DC 转换器、 AC-DC 转化器、 LED 照明和电池管理等产品。公司是目前国内出货量最大的 LED 驱动芯片代工厂家。
?功率双极晶体管,应用于节能灯、电子镇流器、电子变压器、开关电源。
功率器件市场中,MOSFET、IGBT(绝缘栅双极晶体管,属于MOS 类晶体管)和双极晶体管是最主要的三个细分市场,合计占比超过90%。其中MOSFET和IGBT随着下游新应用的推动,发展十分迅速。
双极性晶体管是一种具有三个终端的电子器件,由三部分掺杂程度不同的半导体制成,晶体管中的电荷流动主要是由于载流子在PN结处的扩散作用和漂移运动。具体包括双极型功率晶体管、可控硅、放电管等。
?功率二极管,分为肖特基二极管( SBD)和快恢复二极管,应用于低压高频逆变电路、续流电流、保护电流。
整流类二极管, 包括肖特基二极管、快恢复二极管、硅整流二极管、整流桥等。
肖特基功率二极管作为较基础的功率器件,在电路中主要是作整流二极管、续流二极管、保护二极管等,主要用在低电压、大电流的电路中,如开关电源、变频器、逆变器、微波通信,可应用于太阳能电池、开关电源、汽车以及手机等领域。
碳化硅材料的肖特基功率二极管可广泛应用于新能源汽车/混合动力汽车、不间断电源(UPS)、风力发电、光伏逆变器、船舶运输、铁路运输、智能电网等领域。立昂微(SH:605358) 的光伏专用肖特基二极管占全球 45%份额。其他竞争对手还有韦尔股份(603501) 、华润微(688396)、士兰微(600460.SH)、扬杰科技(300373.SZ)等。
快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管,主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中,作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。
一般IGBT模块中都含有快恢复二极管,如果是IGBT单管的话,型号编码中电流数值后面含有“D”字母的话就代表内含快恢复二极管。IGBT模块中的快恢复二极管的作用是当电感突然断电的话,会放出很多电,没有续流二极管的话容易烧坏回路中的IGBT,有了快恢复续流二极管其电就会通过续流二极管回路(相当于电感短路)放电,不至于烧坏IGBT。竞争对手有斯达半导(603290.SH)、中芯国际、捷捷微电( 300623.SZ )等。
功率二极管技术成熟、市场进入门槛低,注重的是生产流程和成本控制。目前龙头大厂为ishay,市占 11.7%,而排名 2~7 名的市占为 5%~8%,与第一差距不是非常明显。由于生产工艺技术门槛相对低,中国有人力成本优势,因此本土企业可具一定竞争力。
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