在 Yole Développement发布的年度电力电子报告“功率模块封装产业现状”中,功率模块作为功率转换器和逆变器的关键元件之一,其市场将在2019-2025年期间以9.1%的复合年增长率持续扩张,规模达到76亿美元。
在过去,功率模块封装需求主要由工业应用驱动,但如今电动汽车和混合动力汽车(EV/HEV)成了主要驱动源泉。Yole的技术与市场分析师Shalu Agarwal说:“EV / HEV的批量生产改变了游戏规则,电动汽车正在推动功率模块封装市场的增长。仅靠技术是不够的,低成本越来越重要。” 实际上,到2025年,EV/HEV将成为最大的功率模块市场,价值近34亿美元。光明的市场前景也为功率模块封装材料市场提供了有利条件,该市场规模将从2019年的14.7亿美元增长到2025年的27.1亿美元,复合年增长率为10.7%。
2019年,封装材料约占功率模块成本的31%。基板是份额最大的封装材料细分市场,其次是衬底。第二大细分市场是衬底贴装及芯片贴装。因此,这些领域的主要技术选择对整个功率模块封装市场的影响立竿见影。例如,在EV/HEVs的推动下,氮化银作为基材的市场份额正在增加。这项技术比传统的氧化铝基材更加昂贵。因此,在2019年至2025年之间,基材市场的复合年增长率为12.6%,远高于其他细分市场。
功率器件市场中巨大的商机正吸引着功率电子和汽车产业链中的各位玩家。随着对功率模块的高度关注,商业模式的变化以及供应链的变革都有望实现,特别是在动态多变的功率模块封装市场中。
汽车一级零件供应商和汽车原始设备制造商(OEM)越来越多地参与功率模块的设计和制造中。Yole指出,由于半导体器件的功率模块封装对于系统和汽车制造商来说是一个相对较新的概念,因此开发高产能、低成本的功率模块需要花费时间。
一些汽车一级零件供应商和OEM倾向聚焦于新型碳化硅(SiC)MOSFET技术,而不是面对功率模块制造商的竞争,而功率模块制造商在已经成熟的硅绝缘栅双极晶体管(IGBT)汽车功率模块中拥有丰富的经验。从Tesla Model 3和BYD 汉车辆的主逆变器采用SiC模块开始,这种对SiC功率模块的关注就在持续增加。
中国政府通过发放补贴,支持中国公司在当地拥有尽可能多的供应链。但许多中国公司在开发功率模块封装解决方案时,基本都在采用欧洲,日本和美国公司提供的功率管芯。大多数中国封装公司专注于工业应用的功率模块,封装解决方案比较常见,因此对封装技术的要求不那么严格。只有这些在技术上难以竞争的中国公司才能提供具有成本竞争力的产品。
但是,中国玩家的步伐非常快。在领先的材料供应商和设备制造商的帮助下,中国企业正在评估和测试不同的创新解决方案,例如主要针对EV / HEV应用的烧结SiC封装。
功率模块封装技术不仅仅涉及引线键合,焊接和封装,封装技术是复杂且专业的 - 特别是对功率密度,性能和可靠性有高要求的工业应用。受益于碳化硅和氮化镓的技术优势,对模块材料和封装设计进行持续改进是非常必要的。一些功率模块封装领域的新玩家,最初的目标是性能和可靠性,但他们低估了封装技术的复杂性,因此正在努力将其封装概念用于商业生产。
如今,为了实现“足够好”的性能和可靠性,同时满足成品率和产量,许多企业将工作重心重新放在制造工艺和材料选择上,从而降低制造成本。Yole指出,我们非常欢迎拥有所需专业知识的外部合作伙伴加入我们,加快开发速度并早日将产品推向市场。
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