被譽為"現代工業糧食"的半導體產業近日引發諸多關注，而功率半導體是其中一種。功率半導體也被稱為電力電子器件，是電子裝置中電能轉換與電路控制的核心。從產品類型來看，功率半導體主要分為功率器件、功率IC。其中，功率器件主要包括二極管、晶體管、晶閘管三大類別。晶體管是分立器件中市場份額最大的種類。常見晶體管主要有BJT、MOSFET和IGBT。

  功率半導體是如何一步步發展過來的？它主要應用于哪些行業領域？相較國外，國內功率半導體的發展怎么樣？未來的發展前景如何？中國企業在功率半導體產業有什么進展？……帶著疑問，讓我們一起走進功率半導體的世界。

  功率半導體的發展概況

  20世紀50年代，功率二極管已經發明，起初用于工業和電力系統。到了60-70年代，以半控型晶閘管為代表的功率器件由于其體積小、明顯的節能功效引起廣泛重視，快速發展。80年代，晶閘管的電流容量已達6000安，阻斷電壓高達6500伏。同一階段，工作效率達到兆赫級的硅基MOSFET也發展起來，功率器件正式進入電子應用時代。另外，硅基IGBT出現使得功率器件可以具備大功率化與高頻化為一體。二十一世紀前后，將功率器件與集成電路集中在同一芯片中，功率器件集成化使器件功能趨于完整。發展至今，MOSFET和IGBT逐漸成為主流。此外，第三代半導體材料是功率半導體器件未來的發展方向，基本已是業內共識。

  近年來，以汽車、高鐵為代表的交通工具，以光伏、風電為代表的新能源領域，以手機為代表的通信設備，以電視機、洗衣機、空調、冰箱為代表的消費級產品，都在加速發展電子化。由于功率半導體是電子產品的基礎元器件之一，故而它在產業電子化升級過程中扮演著不容小覷的角色。然而現階段，我國廠商主要集中在二極管、晶閘管、低壓MOSFET等低端功率器件領域，而像IGBT、中高壓MOSFET等高端器件主要由歐美日廠商占據。據智研咨詢發布的《2020-2026年中國功率半導體行業市場運作模式及投資前景展望報告》指出：目前中國的功率半導體市場規模占全球市場規模35%左右，是全球最大的功率半導體市場，約為940.8億元。雖然市場蛋糕很大，但是國內功率半導體自給率低，尤其是中高端MOSFET及IGBT器件中，90%依賴于進口來滿足。實現"國產替代"是中國功率半導體產業自強不息、當仁不讓的使命。

  內外驅動力齊作用，功率半導體2020逆風而上

  根據美國最新的制裁，華為或將無芯可用的困局一觸即發。9月4日又傳來消息：美國國防部一名官員消息稱特朗普政府正考慮是否將中國頂級芯片制造商中芯國際（SMIC）列入"貿易黑名單"。面對美國蠻橫的步步緊逼，國內半導體產業崛起的步伐不得不再邁大一些，再邁寬一些。

  正如蓮花出于淤泥，身處惡劣的大環境中，是危機重重，不過也蘊藏勃勃生機。同是9月4日，國內消息稱，中國正在規劃將大力支持發展第三代半導體產業寫入"十四五"規劃之中，一時半導體行情見漲，產業上下備受鼓舞。回望功率半導體近來發展，整個行業也呈現發展強勢。2019年第二季度后，我國的功率半導體行業營收開始從低迷里回升；2020年第一季度我國功率半導體仍獲得6.09%的營收增速。良好的發展主要得力于兩個方面：一方面是國內TOC大廠的需求端持續放量，并且相較于歐美半導體廠商基本停工停產，我國疫情控制有效恢復了生產，這大大加快了國產替代速度；另一方面主要是市場需求的擴大，例如新能源車充電樁、5G基建等新基建今年開始全面加速布局，這在一定程度上也助力了國內功率半導體的發展。

  從長遠來看，功率半導體未來發展主要有三個驅動力：一是功率半導體全球供需關系不平衡，國內功率半導體加快擴產；二是國產替代呈現穩步加速態勢，國產廠商迎來良好的客戶拓展和擴大市場份額機遇，有望在近幾年形成較為明顯的成長效應；三是5G、特高壓、軌道交通、新能源汽車等領域的推廣將明顯帶動功率半導體技術升級和普及。

  中國企業：相信我們能追得上

  盡管功率半導體產業追趕空間不小，但是華微電子、中車株洲、揚州科技、捷捷微電、蘇州固锝電子、比亞迪等不少國內企業在一些領域上也發展甚佳，有所突破。

  成立于1965年的華微電子，是國內功率半導體器件領域首家上市公司。經過積累多年的技術經驗厚積薄發，該企業的IGBT薄片工藝、Trench工藝、壽命控制和終端設計技術等方面在國內領先，達到國際同行業先進水平。目前華微電子已經擁有4英寸、5英寸、6英寸等多條功率半導體分立器件以及IC芯片生產線，今年6月份，華微電子8英寸生產線投入使用。

  高鐵是中國在世界上其中一張金名片，可是發展過程并非一帆風順，核心科技"IGBT芯片"之前長期依靠日本德國進口。為此，國家相關部委2007年將IGBT器件技術作為我國重大專項課題，投入巨資，集中研發，前期進展緩慢。后來中車株洲拿下了這個項目，花費6年時間，攻克了30多項難題，終于把IGBT芯片研制成功了，并且順利通過了技術鑒定。

  于2018年9月，比亞迪第一次對外宣布其新能源汽車采用了自主研發的IGBT功率半導體器件。除此之外，比亞迪對性能更優異的第三代半導體材料SiC（碳化硅）投入巨資，并成功研發了SiCMOSFET。今年上市的比亞迪漢EV是國內首款應用自主研發SiC模塊的電動汽車，標注著國內自主應用第三代半導體材料的開始，更是該材料進入中高端產車的開端。

  ……

  國內功率半導體產業現已走在前所未有的發展機遇浪潮中，借用中芯國際創始人、原CEO張汝京在中國第三代半導體發展機遇交流峰會上發表演講最后的話來說，就是－－"做這個行業是很寂寞、艱苦的，要有很強的信仰的力量來支撐我們，我們就可以把它做出來。所以我是樂觀，相信我們追得上。"