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半导体分立器件:国际厂商主导下的市场风向标
发布时间:2014-05-21 14:42:35 浏览:2294 次
在半导体产业中有两大分支:集成电路和分立器件。其中,分立功率器件被广泛应用到消费电子、计算机及外设、网络通信,汽车电子、LED显示屏等领域。目前在中国分立器件市场上,二极管、三极管、功率晶体管、光电器件等产品的销售额增长迅速,中国已经成为全球最大的分立功率器件市场。据统计,2005年中国分立器件市场规模达到了6?3.8亿元人民币,在全球市场中占到了40%以上的份额。预计未来5年,中国分立功率器件市场销售额将保持19.3%的年均复合增长率,到2010年市场销售额将达到1557.55亿元人民币。面对中国潜力巨大的分立功率器件市场,众多国际半导体公司将分立器件生产线转移到中国,加快市场开拓力度。在2005年中国分立功率器件市场20大供应厂商排名中,国际半导体厂商占到18个,其中飞兆和安森美位居前三位,主导着分立功率器件的发展方向。

旺盛的市场需求

麦满权:客户对分立功率器件的要求日益提高

总体分立功率器件市场正保持稳步的增长速度,市场需求旺盛,甚至出现供不应求的状况。据iSuppli市场调研报告分析,供应紧张的局面有望在2006年第四季和2007年初得到缓解,强劲的市场需求将持续到2010年。分立功率器件的市场驱动因素,来自多个新型应用市场。例如:随着在离线电源中采用功率因数校正技术,高压功率MOSFET市场将出现大幅增长;在平板电视需求量大增的推动下,中等电压功率MOSFET的市场需求量继续保持强劲增长;受政府关于高效电机控制规定的影响,替代双极技术的IGBT表现出了巨大需求量和长期稳固的ASP。

同时,在计算机(包括台式机和笔记本电脑)的应用中,由于计算机生产数量的剧增和各项应用中元器件数量的增多,分立功率器件销售量大增。飞兆半导体公司功能性功率产品事业部高级副总裁Hamza Yilmaz举例解释道:“计算机中的多相位DC/DC布局,使得低压分立功率器件的使用数量增加了2倍左右。”因此,在今年上半年出现了低压功率MOSFET库存不足的现象,此供应紧张的局面有望今年下半年得到缓解。

对于笔记本电脑等便携电子消费产品来说,不仅需要低导通阻抗,而且需要低开关损耗、纤薄小巧的低热阻表面封装,这就带动了薄小封装分立功率器件的销售量,例如QFN和晶片级CSP(芯片级封装)。Hamza Yilmaz说:“为了应对这种需求,出现了更多以解决方案为基础的产品,通过封装的方式将大部分分立器件和IC集成起来,如飞兆推出的"智能功率模块"(Smart Power Module)等。”

但是,并不是所有的应用领域都带动了分立式功率器件市场的发展。例如在手机应用中,由于多个分立功率器件正被集成为功率管理集成电路的一部分,所以在手机应用领域,分立功率器件的需求量正在萎缩。熟悉分立功率器件的飞兆能为亚太地区客户提供关键的分立式功率器件,以优化和支持总体系统的功率要求。2006年上半年在亚太地区,飞兆的销售额(不包括韩国)同比增长了20%左右,据世界半导体贸易统计组织(WSTS)的数据,亚太地区(不包括韩国)约占世界功率分立器件市场的40%份额。

而同样重视亚太地区市场的安森美半导体一向以创新设计、封装和质量取胜,其分立器件耐用且寿命长、可靠度高,广泛应用于便携设备、计算机和电源等各类产品。安森美半导体亚太区市场营销副总裁麦满权表示:“我们位于中国四川乐山的乐山-菲尼克斯半导体合资厂,生产规模庞大,年产量足以围绕地球赤道一周,而且产品长期保持着零故障率的标准。”今年第二季度安森美的营运收入达到2.9亿美元,比2002年平均每季度营运收入增长了9.7倍,毛利率也由2002年的27.3%提高到40.8%。

麦满权说:“客户对分立功率器件的要求日益提高,要求产品的散热更好、功耗更低、电源能效更佳和集成度更高。”为此,安森美推出了超微封装SOD923、SOX723和热插拔保护SMART HotPlugTM等,以满足客户终端产品的种种要求。另外,由于客户产品的功能变得越来越多样化,因此所采用的分立功率器件的频率也越来越高。例如在高频手机或视频产品中,ESD保护器件被大量采用。安森美采用已有的领先封装(如MicroIntegrationTM)和硅技术,能提供客户需要的ESD保护器件设计方案。

应对挑战的新产品

然而,在分立功率器件旺盛的市场需求中,各大分立功率器件厂商也需要面对来自多方面的挑战。安森美的麦满权说:“我们面临的挑战来自三个方面。”首先不能再将所有的分立功率器件视为标准产品,安森美必须开发新器件时全盘了解客户要求,设计客户需要的产品。其次,终端产品越来越小、越来越复杂,安森美需要提供更先进的封装和硅性能,生产高质量、高可靠性的器件,免除消费者和客户的后顾之优。第三个来自环保节能方面的挑战,安森美需要采用环保材料,制造“绿色”器件,同时满足客户高电源能效的需求。

飞兆半导体公司的Hamza Yilmaz也认为:“目前,半导体行业面临的主要挑战是:在DPAK等大尺寸封装的基片连接中,禁止使用含铅软焊料,并限制使用任何焊球。”但在对于应用于汽车等领域的分立功率器件来说,很难达到完全无铅且可靠。时下,只有少数无铅软焊料能够替代含铅焊料进行基片连接,这对分立功率器件厂商是个挑战。

为了应对挑战,安森美不断推出新品,满足客户需要。据了解,安森美最新推出的分立器件包括H系列肖特基整流器、超微封装SOD723的静电放电(ESD)保护二极管和低VCE(sat)双极结晶体管(BJT)。其中,H系列高压通用单片式双裸片TO220封装的肖特基整流器(如:MBR10H100CT、MBR20H100CT、MBR41H100CT、MBR60H100CT),具有低正向导通电压、高浪涌的性能,优点是优异分享电流、更低的正向功耗和更低的转换功耗,适用于开关电源(SMPS)的输出整流。

而安森美超微封装SOD723的EDS保护二极管的PCB占位面积仅为1.4mmx0.6mm,高度最高只为0.5mm,超越了ESD保护的最高标准;能提供3.3V、5.0V和12V的分立电压,电容为60pF,适用于无线应用领域(如手机、PDA手机)、消费电子(如数字相机、DV摄录影机、PDA、MP3)和一般通用低压或低分立应用。据悉,安森美刚推出的超微封装SOD923,体积仅为1.0×0.6×0.4mm。

安森美高性能的VCE(sat)双极结晶体管(BJT)可降低电路总成本,并为各种便携式应用如手机、PDA、媒体播放器、笔记本电脑和数码相机,提供更高的电源效率和更长的电池寿命。此创新的低VCE(sat)BJT为微型的表面贴装器件,具有超低饱和电压(VCE(sat))和高电流增益能力的特性,专为负担得起且能效控制要求高的低压高速开关应用而设计。理想的应用包括电源管理、电池充电、低压降稳压、振荡器电机、LED背光、电池管理、磁盘驱动器控制和照相机闪光灯。安森美采用经加强的硅技术和先进封装,开发了这全新系列的小型、高性价比BJT,其所提供的低饱和电压性能与较昂贵的分立解决方案的RDS(on)性能相当。

同样为了应对挑战,飞兆半导体不断提高产品的性能和效率。为了满足照明设备制造商的空间局限性和能效要求,飞兆半导体最近推出了采用DPAK封装的600V SuperFETTM MOSFET。Hamza Yilmaz表示:“飞兆半导体专有的SuperFET技术可以让SuperFET器件采用更小的裸片尺寸,达到只有传统平面MOSFET三分之一的导通电阻,以适应更小型电子镇流器的市场趋势。”

此外,飞兆半导体还推出了用于大功率感应加热/电磁加热(IH)电器的600V到1500V分立式IGBT。为了满足感应加热器具的系统可靠性和延长寿命的需求,飞兆半导体开发了FGA15N120ANTD这款1200V/15A NPT-Trench IGBT,能够耐受高达300mJ的雪崩能量。这种出色的雪崩性能十分重要,因为微波炉和电饭煲等IH电器易受异常雪崩模式情况的影响,而强大的雪崩性能可保证系统稳健的"故障安全"操作。

未来发展方向

Hamza Yilmaz:禁止使用含铅软焊料是半导体行业的一大挑战

作为半导体产业的两大分支之一,分立功率器件应用广泛,其中大分立、大电流、高反压、高频、高速、高灵敏度、低噪声分立器件由于不易集成或集成成本高,因此目前具有更大的发展空间,即使是容易集成的小信号晶体管,由于其具有明显的价格优势,因而也具有稳定的市场空间。

目前国内分立器件产品的市场应用结构看,其应用领域涵盖消费电子、计算机及外设、网络通信,电子专用设备与仪器仪表、汽车电子、LED显示屏以及电子照明等多个方面。消费电子、计算机与外设和网络通信仍是最主要的三大应用市场。

安森美半导体的麦满权认为:“未来中国分立器件市场需求仍将集中在便携消费电子、计算机与外设、网络通信、家电、电信等传统领域。与此同时,节能灯、工业自动化、仪器仪表、汽车电子、电子显示等行业正在成为分立器件的新兴应用市场。”由于终端应用的产品和功能如手机、数字消费电子愈趋复杂,它们要求的电源能效也由一般的65%提升至85%至90%,这对全球的分立电源元件带来增长的潜质,特别是中国的市场。

此外,麦满权相信:“半导体分立器件发展具备以下发展趋势:即高性能硅含量会愈高,功能会愈多,封装趋向更小,从而更多的非IC元件集成为一个分立元件。”正是从这一发展趋势出发,安森美半导体的MicroIntegrationTM技术已成功把2~3颗裸片集成为一个ESD保护元件,并且把2~3颗裸片集成为一个电磁干扰(EMI)滤波器。预期分立元件的下一步发展路径,将是MicroIntegrationTM把无源元件集成起来,如滤波器、阵列等。

飞兆半导体的Hamza Yilmaz认为:“受制造成本的限制,分立式功率器件需要进一步提高性能并降低系统成本。”另外,分立功率器件将成为"功率子系统"的关键元件。Hamza Yilmaz还表示,使用WL-CSP和QFN封装类型的产品需求量大增,其销售将有增无减。一些成熟的高压功率MOSFET产品的利润空间相当低,由于许多供应商的退出或者限产,生产能力将受到限制。未来,由于低端分立功率器件市场的进入门槛并不高,所以将会有更多的中国本土企业加入该低端市场,竞争将日益激烈。而在中高端分立功率器件的应用领域,能够满足高端客户需求,生产出高可靠性分立器件的厂商并不是很多,因此在该领域将继续由国际厂商主导。

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