功率半导体是什么意思-新一代功率半导体掌握多领域节能关键

近年来，在半导体中，原本在人们眼中被认为“并不辉煌”的功率半导体成为了人们关注的焦点。

功率半导体的作用是将直流和交流进行转换，并通过变压等方式有效地控制功率，用于充电设备和电机。 如今，此类半导体已应用于家用电器、汽车、工业机械、铁路车辆、输配电设备、光伏和风力发电系统，并成为节能的关键。

三菱电机半导体器件事业部1事业部业务战略总监山田正则表示：“用人体来比喻，个人存储中的CPU（中央处理器）和内存是控制计算和内存的大脑，而功率半导体相当于肌肉。 ”

新兴市场国家电力需求上升引起关注

美国技术信息供应商IHS Global预测，功率半导体市场将稳步发展。 全球市场规模预计将从2012年的114亿美元扩大到2017年的141亿美元。其中，新兴市场国家电力需求的增长尤为明显。

IHS Global日本驻美国代表处代表南川晃表示，“以新兴市场国家为中心，中产阶级不断壮大，电力消耗不断增加。2020年很有可能出现电力短缺的情况”供需关系以及全球电力危机将会发生。”

据统计，工业机械和家用电器的电机用电量占全球用电量的55%。 欧洲和中国已公布电机效率节能标准。

通过使用精确控制电机转数的逆变器，可以降低约40%的功耗。 日本几乎所有工业和家用空调都配备了变频器，但从全球范围来看，普及率仅为20%。 逆变器的核心部件是功率半导体。

功率半导体之所以受到关注，不仅是全球电力需求的增加，另一个重要因素是近三四年来，新材料陆续投入实用。

传统半导体的主要材料是硅。 如今，碳化硅（SIC）和氮化镓（GaN）作为新一代功率半导体材料备受期待。 如果日本的功率半导体全部替换为碳化硅，按原油换算计算，到2020年可节省能源724万千升，节省的电能相当于7-8座核电站的发电量。

近年来，在半导体中功率半导体是什么意思，原本在人们眼中被认为“并不辉煌”的功率半导体成为了人们关注的焦点。

功率半导体的作用是将直流和交流进行转换，并通过变压等方式有效地控制功率，用于充电设备和电机。 如今吉祥物设计，此类半导体已应用于家用电器、汽车、工业机械、铁路车辆、输配电设备、光伏和风力发电系统，并成为节能的关键。

三菱电机半导体器件事业部1事业部业务战略总监山田正则表示：“用人体来比喻，个人存储中的CPU（中央处理器）和内存是控制计算和内存的大脑，而功率半导体相当于肌肉。 ”

新兴市场国家电力需求上升引起关注

美国技术信息供应商IHS Global预测，功率半导体市场将稳步发展。 全球市场规模预计将从2012年的114亿美元扩大到2017年的141亿美元。其中，新兴市场国家电力需求的增长尤为明显。

IHS Global日本驻美国代表处代表南川晃表示，“以新兴市场国家为中心，中产阶级不断壮大，电力消耗不断增加。2020年很有可能出现电力短缺的情况”供需关系以及全球电力危机将会发生。”

据统计，工业机械和家用电器的电机用电量占全球用电量的55%。 欧洲和中国已公布电机效率节能标准。

通过使用精确控制电机转数的逆变器，可以降低约40%的功耗。 日本几乎所有工业和家用空调都配备了变频器，但从全球范围来看，普及率仅为20%。 逆变器的核心部件是功率半导体。

功率半导体之所以受到关注，不仅是全球电力需求的增加，另一个重要因素是近三四年来，新材料陆续投入实用。

传统半导体的主要材料是硅。 如今，碳化硅（SIC）和氮化镓（GaN）作为新一代功率半导体材料备受期待。 如果日本的功率半导体全部替换为碳化硅，按原油换算计算，到2020年可节省能源724万千升，节省的电能相当于7-8座核电站的发电量。

技术与经验的结晶

从功率半导体全球份额来看，三菱电机、东芝、瑞萨电子、富士电机等日本企业名列前茅。 美国OHS Global日本办事处代表南川表示，“功率半导体领域更多的是技术的积累，涉足这一领域并不容易。日本企业的荣誉给予了充分的支持。”发挥他们的优势。”

以MCU和存储器为代表的IC（集成电路）中，微小电流在晶圆表面高速水平流动。 功率半导体的背面设有电极，在垂直方向上流过大电流。 这需要复杂的背面处理技术，从而提高了进入门槛。

而且，功率半导体的使用也成为一个难点。 IC主要应用于个人电脑、电视等消费类产品，容易实现同质化（通用产品）且价格低廉。 但功率半导体多用于公益，需要根据用途和客户要求精心打造。 因此，想要卷入价格竞争并不容易。

功率半导体保护整流二极管、功率晶体管、晶闸管。

其中功率半导体是什么意思，功率晶体管具有“放大”和“开关”的功能。 放大是指将低频功率转换为高频功率，开关是指打开和关闭电路。

充分利用放大效应，可采用小功率驱动电机。 开关电路的开关速度越快，控制就越精确。

功率晶体管可进一步分为三类。

首先，双晶体管是由3个端子组成的半导体，放大和开关由输入电流控制。 虽然放大率高，适合处理大电流，但也有开关速度慢的缺点。

其次，功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）由输入电压控制。 低功耗可实现高速开关。 但在处理大电流时损失很大。

最后是IGBT（绝缘栅双极晶体管），它是将双极晶体管和MOSFET集成在一个半导体元件（芯片）上而形成的。 不仅消耗更少的功率，而且可以处理大电流。 此外，还可以实现高速切换。

通过扩大规模降低成本

采用新材料的新一代产品用于提高功率半导体的能源效率。 其中，采用碳化硅的产品有望成为主流。 与硅相比，碳化硅可以承受高电压和大电流，这大大减少了运行过程中以热量形式耗散的功率损耗。 与硅产品相比，理论上可降低70%的功率损耗。

三菱电机自 20 世纪 90 年代以来一直在开发 SiC 功率半导体。 2010年，该公司在全球率先推出采用SiC功率半导体的变频空调。 2012年，东京地铁银座线的部分车辆也采用了该公司的产品。 与过去相比，整车系统节能高达38.6%。

现在，采用的障碍是成本。 碳化硅结晶时间较长，价格是硅的几倍甚至十几倍。 而且，晶圆不易大型化。

2013年10月，三菱电机利用碳化硅开发出了世界上最大的功率MOSFET，尺寸为1cm见方。 面积是传统5mm见方的四倍。 通过大型化，能够减少芯片的数量，从而能够降低成本。

作为功​​率半导体领域的后起之秀，ROHM也在20世纪90年代开始研发碳化硅产品，并于2009年收购了德国碳化硅晶圆公司SiCystal，从而建立了从碳化硅晶圆到模块的生产线。 龙的开发和制造系统。

2013年，罗姆开始量产使用碳化硅的大直径6英寸晶圆。 一片晶圆上可切割的芯片数量比过去增加了一倍，提高了生产效率。 该公司将功率半导体视为增长动力之一。 碳化硅是功率半导体的核心。

氮化镓与碳化硅同样有前景。 氮化镓有一些优点：它比硅更耐高压，并且可以缩短电极之间的距离； 它产生的热量更少，消耗的电力也更少； 它具有高开关速度和高压碳化硅。 可支持高频，因此可实现外围元件的小型化。 但缺点是不支持大电流、高电压，仅适用于家电等输出功率较低的电器。

尽管功率半导体市场前景广阔，但未来竞争预计将加剧。 2013年，富士通及富士通半导体发布消息称ip形象，该公司已与美国Transphorm整合氮化镓功率半导体业务，社会激怒。 富士通的研发团队和知识产权转移至Transphorm，富士通半导体改变其系统以承担制造和销售业务。 这本质上是一种业务转让。

富士通半导体功率器件业务总监浅井正森表示，“我们感觉大量量产订单将会到来，现在是做出决定的时候了。”

富士经济表示，到2020年，新一代功率半导体全球市场规模将扩大至1909亿日元，约为2012年的25倍。2014年至2015年预计将是全面普及期，纵横联合作战企业之间的合作已经开始。