यह लेख आउटसोर्स की गई रिपोर्ट से लिया गया है। कृपया अस्वीकरण और जोखिम संबंधी शर्तों के लिए नीचे देखें।

संस्थापक प्रौद्योगिकी·अनुसंधान ढांचा:

डिस्प्ले पैनल चक्र l नेटवर्क सुरक्षा फ्रेमवर्क | कैमरा फ्रेमवर्क | ओडीएम | श्याओमी

OLED l आरएफ चिप l आरआईएससी·वी l सेमीकंडक्टर उपकरण | 5जी | हुआवेई डेप्थ

अर्धचालक विनिर्माण l पावर सेमीकंडक्टर | इंटरनेट फ्रेमवर्क | टेक्नोलॉजी ब्लू चिप | 5G

सेमीकंडक्टर·डेप्थ सीरीज़:

विंगटेक टेक्नोलॉजी l वीयर शेयर्स | गीगाडिवाइस इनोवेशन | झुओ शेंगवेई l झोंगवेई एल सानन

उत्तरी हुआचुआंग l गुडिक्स एल ज़िगुआंग एल चांगडियन एल शेंगबैंग एल लांकी एल बीओई

लक्सशेयर lपेंग डिंग एललाभ | समृद्ध परिवार |ध्वनि संचरण l लेक्सिन एल गुआंगफेंग एल हुआक्सिंग एल अंजी

कंप्यूटर ·डेप्थ सीरीज़:

नास्टार l नानयांग कंपनी लिमिटेड | अनहेंग सूचना | डिजिटल चीन | चीन की महान दीवार

चीनी सॉफ्टवेयर l किंगसॉफ्ट ऑफिस | यूएफआईडीए नेटवर्क | इंस्पुर सूचना | हुंडसन ​​इलेक्ट्रॉनिक्स

WPS l फ्लश | वीनिंग हेल्थ | हिकविजन | दहुआ | किंगसॉफ्ट l गोंगफू

उत्तरी हुआचुआंग·गहराई श्रृंखला:

उत्तरी बनाम चीन माइक्रो वन l उत्तरी बनाम चीन माइक्रो, भाग 2 | उत्तरी हुआचुआंग पृष्ठ 185 | चीन माइक्रो

उत्तर में तीन महत्वपूर्ण मोड़ l वेफर फैब इन्वेस्टमेंट रिसर्च | उत्तरी मूल्यांकन का रहस्य | उपकरण के तीन महापुरुष

पावर सेमीकंडक्टर सर्वव्यापी एनालॉग सर्किट के क्षेत्र में आते हैं। पावर सेमीकंडक्टर आवश्यक उपभोक्ता वस्तुएं हैं। मनुष्य को "लकड़ी, चावल, तेल और नमक" की आवश्यकता होती है। मशीनों को भी बिजली की आवश्यकता होती है। विद्युत ऊर्जा रूपांतरण से संबंधित किसी भी क्षेत्र में पावर सेमीकंडक्टर की आवश्यकता होती है। उद्योग में उतार-चढ़ाव वस्तुओं के रुझान के अनुरूप होते हैं, और उत्पाद वैश्विक जीडीपी रुझानों से निकटता से संबंधित होते हैं। पिछले 4-5 वर्षों में उद्योग में होने वाले उतार-चढ़ाव सेमीकंडक्टर चक्र के साथ काफी हद तक मेल खाते हैं।

मशीनों में सिलिकॉन की मात्रा बढ़ने से उद्योग का विकास होता है, और उच्च दक्षता और बेहतर लागत प्रदर्शन से तकनीकी विकास को गति मिलती है। उद्योग जगत के सभी क्षेत्रों से इसकी मांग है, और मशीनों में सेमीकंडक्टर (सिलिकॉन) की मात्रा बढ़ाना इसका मूल सिद्धांत है। सभी तकनीकी प्रगति का तात्पर्य है: 1) अधिक शक्ति, 2) छोटा आकार, 3) कम हानि, 4) बेहतर लागत प्रदर्शन। प्रतिस्पर्धा में भाग लेने वाले प्रमुख निर्माता सभी आईडीएम मॉडल का अनुसरण करते हैं, जिनका सिद्धांत है: 1) बड़े पैमाने पर उत्पादन के आधार पर गुणवत्ता, 2) प्रत्येक उत्पाद की लागत को प्रतिवर्ष अनुकूलित करते हुए दक्षता में सुधार।

सामग्रियों में हुई अभूतपूर्व प्रगति ने उद्योग को और अधिक विकास की ओर अग्रसर किया है। उत्पाद का स्वरूप एकल डायोड और एमओएस ट्यूब से विकसित होकर एकीकृत आईजीबीटी (IGBT) तक पहुँच गया है, और सिलिकॉन सब्सट्रेट से लेकर वाइड बैंडगैप सेमीकंडक्टर सब्सट्रेट तक विकसित हो गया है। वाइड बैंडगैप के कारण उत्पाद का प्रदर्शन और दक्षता सिलिकॉन सब्सट्रेट पावर उपकरणों की तुलना में कहीं बेहतर है, लेकिन वर्तमान में लागत के लिहाज से यह उतना लाभदायक नहीं है। भविष्य के रुझान: जैसे-जैसे मिश्रित सेमीकंडक्टर निर्माण की लागत कम होती जाएगी, सिलिकॉन-आधारित पावर सेमीकंडक्टर उपकरणों को उनके लाभों के कारण प्रतिस्थापित करना निकट भविष्य की बात हो जाएगी।

उच्च मूल्यवर्धित उत्पादों पर लंबे समय से यूरोपीय और अमेरिकी निर्माताओं का एकाधिकार रहा है, और घरेलू स्तर पर इनका प्रतिस्थापन होना तय है। घरेलू स्तर पर आईडीएम मॉडल के कारखाने बहुत कम हैं। सभी मुख्य प्रक्रियाएं यूरोपीय और अमेरिकी निर्माताओं द्वारा स्वयं ही की जाती हैं। वे अपने उत्पाद लाभों के बल पर वितरण चक्र को नियंत्रित करते हैं और इस प्रकार पूरे उद्योग की मूल्य प्रणाली पर अपना नियंत्रण रखते हैं। विशेष रूप से उच्च-वोल्टेज एमओएस और उच्च-शक्ति आईजीबीटी के लिए, उत्पाद वितरण चक्र अक्सर 50 सप्ताह से अधिक होता है, और 2016 से कीमतों में लगातार वृद्धि हो रही है।

आईडीएम मॉडल के कई फायदे हैं और फैबलेस कंपनियां तेजी से विस्तार कर रही हैं। 2020 में निवेश के अवसर 3-4 साल के मैक्रो चक्र के माहौल से आएंगे, जहां सेमीकंडक्टर चक्र में सुधार हो रहा है और यह बढ़ रहा है। आईडीएम मॉडल वाली कंपनियों को फैबलेस कंपनियों की तुलना में लागत के मामले में अधिक लाभ है। संबंधित उद्योग श्रृंखला के लक्ष्यों पर ध्यान देने की सलाह दी जाती है: विंगटेक टेक्नोलॉजी (600745), जिएजी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स (300623), यांगजी टेक्नोलॉजी (300373), ताइजी टेक्नोलॉजी (300046), चाइना माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स (600360), स्टार सेमीकंडक्टर (603290), न्यू एनर्जी सेविंग (A18105), चाइना रिसोर्सेज माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स (A19303)।

जोखिम चेतावनी

1) घरेलू स्तर पर उत्पादित चिप्स की प्रगति अपेक्षा से कम है;

2) एकीकृत सर्किट उद्योग के लिए नीतिगत समर्थन कमजोर हो गया है;

3) विदेशी सेमीकंडक्टर उपकरण कंपनियां घरेलू कंपनियों को उपकरण उपलब्ध कराने पर प्रतिबंध लगाती हैं।

सेमीकंडक्टर पावर डिवाइस से तात्पर्य एकल कार्य वाले बुनियादी सर्किट घटकों से है, जो मुख्य रूप से विद्युत ऊर्जा के प्रसंस्करण और रूपांतरण को साकार करते हैं।

डायोड की संरचना सरल होती है, लेकिन इसका उपयोग केवल रेक्टिफिकेशन के लिए किया जा सकता है और इसे चालू या बंद करने के लिए नियंत्रित नहीं किया जा सकता है। पावर ट्रांजिस्टर और थायरिस्टर जैसे उपकरण करंट को नियंत्रित करने वाले स्विचिंग उपकरण हैं। MOSFET और IGBT वोल्टेज-नियंत्रित स्विचिंग उपकरण हैं, जिन्हें चलाना आसान होता है, इनकी स्विचिंग गति तेज होती है और इनमें कम हानि होती है।

विद्युत उपकरणों में विद्युत रूपांतरण और परिपथ नियंत्रण के लिए विद्युत अर्धचालक (पावर सेमीकंडक्टर) मूलभूत घटक हैं। इनका उपयोग मुख्य रूप से विद्युत उपकरणों में वोल्टेज और आवृत्ति परिवर्तन, डीसी से एसी रूपांतरण आदि के लिए किया जाता है। विद्युत उपकरण किसी भी परिपथ प्रणाली में उपयोग किए जाते हैं जिसमें धारा, वोल्टेज और चरण रूपांतरण की आवश्यकता होती है। MOSFET और IGBT का मुख्य कार्य विद्युत उत्पादन उपकरणों द्वारा उत्पन्न अव्यवस्थित वोल्टेज और आवृत्तियों वाली "मोटी विद्युत" को रूपांतरण मॉड्यूलेशन की एक श्रृंखला के माध्यम से विशिष्ट विद्युत ऊर्जा मापदंडों और बदलती आपूर्ति और मांग वाले विद्युत टर्मिनलों वाली "परिष्कृत विद्युत" में परिवर्तित करना है। ये इलेक्ट्रॉनिक विद्युत रूपांतरण उपकरणों के प्रमुख घटकों में से एक हैं।

असतत उपकरणों के विकास की प्रक्रिया में, 1950 के दशक में, पावर डायोड और पावर ट्रांजिस्टर को औद्योगिक और विद्युत प्रणालियों में पेश किया गया और उनका उपयोग किया गया।

1960 के दशक से लेकर 1970 के दशक तक, थायरिस्टर जैसे अर्धचालक विद्युत उपकरणों का तेजी से विकास हुआ।

1970 के दशक के उत्तरार्ध में, प्लानर पावर MOSFETs विकसित किए गए थे;

1980 के दशक के उत्तरार्ध में, ट्रेंच पावर एमओएसएफईटी और आईजीबीटी धीरे-धीरे उपलब्ध होने लगे, और अर्धचालक पावर डिवाइस आधिकारिक तौर पर इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के युग में प्रवेश कर गए।

1990 के दशक में, सुपरजंक्शन एमओएसएफईटी धीरे-धीरे सामने आए, जिन्होंने उच्च-शक्ति और उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पारंपरिक "सिलिकॉन सीमाओं" को तोड़ दिया।

2008 में, इन्फिनियन ने शील्डेड गेट पावर एमओएसएफईटी को लॉन्च करने में अग्रणी भूमिका निभाई, जिससे सेमीकंडक्टर पावर उपकरणों के प्रदर्शन में और सुधार हुआ।

घरेलू बाजार के लिए, पावर डायोड, पावर ट्रायोड और थायरिस्टर जैसे अधिकांश असतत उपकरण उत्पाद देश में ही उत्पादित किए जाते हैं। हालांकि, MOSFET और IGBT जैसे असतत उपकरण उत्पाद अपनी उन्नत तकनीक और प्रक्रियाओं के कारण अभी भी काफी हद तक आयात पर निर्भर हैं। भविष्य में आयात प्रतिस्थापन की अपार संभावनाएं हैं।

हाल के वर्षों में, पावर सेमीकंडक्टर्स के अनुप्रयोग क्षेत्र औद्योगिक नियंत्रण और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर नई ऊर्जा, रेल परिवहन, स्मार्ट ग्रिड, आवृत्ति रूपांतरण घरेलू उपकरण और कई अन्य बाजारों तक विस्तारित हुए हैं, और बाजार के आकार में लगातार वृद्धि देखी गई है। आईएचएस मार्किट के पूर्वानुमान के अनुसार, 2018 में वैश्विक पावर डिवाइस बाजार का आकार लगभग 39.1 बिलियन अमेरिकी डॉलर था, और 2021 तक 4.1% की वार्षिक वृद्धि दर के साथ इसके बढ़कर 44.1 बिलियन अमेरिकी डॉलर होने की उम्मीद है।

वर्तमान में, घरेलू पावर सेमीकंडक्टर उद्योग श्रृंखला लगातार परिपूर्ण होती जा रही है और प्रौद्योगिकी में भी अभूतपूर्व प्रगति हो रही है। साथ ही, चीन पावर सेमीकंडक्टर का विश्व का सबसे बड़ा उपभोक्ता भी है। 2018 में, बाजार की मांग 9.5% की वृद्धि दर के साथ 13.8 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंच गई, जो वैश्विक मांग का 35% है। उम्मीद है कि चीन में पावर सेमीकंडक्टर की वृद्धि दर भविष्य में भी उच्च बनी रहेगी और 2021 तक बाजार का आकार 4.8% की वार्षिक वृद्धि दर के साथ 15.9 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने का अनुमान है।

बाजार अनुसंधान संगठन आईसी इनसाइट्स ने बताया कि विभिन्न प्रकार के सेमीकंडक्टर पावर डिवाइस घटकों में से, भविष्य में सबसे मजबूत वृद्धि वाले उत्पाद एमओएसएफईटी और आईजीबीटी मॉड्यूल होंगे।

MOSFET एक फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर है जिसका उपयोग एनालॉग और डिजिटल सर्किट दोनों में व्यापक रूप से किया जा सकता है। इसमें कम ऑन-रेज़िस्टेंस, कम हानि, सरल ड्राइव सर्किट और अच्छी थर्मल प्रतिरोध क्षमता जैसे गुण हैं। यह कंप्यूटर, मोबाइल फोन, मोबाइल पावर सप्लाई, वाहन नेविगेशन, इलेक्ट्रिक वाहन और UPS पावर सप्लाई जैसे पावर कंट्रोल क्षेत्रों में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।

2016 में, वैश्विक MOSFET बाजार 6.2 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंच गया था, और 2016 से 2022 तक MOSFET बाजार की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर 3.4% तक पहुंचने की उम्मीद है; यह अनुमान है कि 2022 तक, वैश्विक MOSFET बाजार 7.5 बिलियन अमेरिकी डॉलर के करीब होगा।

आईएचएसमार्किट के आंकड़ों के अनुसार, 2018 में मेरे देश के एमओएसएफईटी बाजार का आकार 2.792 बिलियन अमेरिकी डॉलर था, जिसमें 2016 से 2018 तक 15.03% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर दर्ज की गई। वैश्विक स्तर पर नई ऊर्जा वाहनों के बढ़ते पैमाने के साथ, ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में एमओएसएफईटी की बाजार मांग में 2016 से 2022 तक 5.1% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर से तेजी से वृद्धि होने की उम्मीद है; 2022 तक, ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में इसकी मांग कंप्यूटर और डेटा स्टोरेज क्षेत्रों को पीछे छोड़ देगी, जो कुल मांग बाजार का 22% हिस्सा होगी।

IGBT एक मिश्रित पूर्णतः नियंत्रित वोल्टेज-चालित अर्धचालक विद्युत उपकरण है जो एक द्विध्रुवीय ट्रायोड (BJT) और एक MOSFET से मिलकर बना होता है। इसमें MOSFET की उच्च इनपुट प्रतिबाधा और द्विध्रुवीय ट्रायोड (BJT) के निम्न चालन वोल्टेज ड्रॉप दोनों के लाभ मौजूद हैं। IGBT की चालक शक्ति कम होती है और संतृप्ति वोल्टेज भी कम होता है। यह 600V और उससे अधिक के DC वोल्टेज वाले कनवर्टर सिस्टम में उपयोग के लिए अत्यंत उपयुक्त है, जैसे कि AC मोटर, इन्वर्टर, स्विचिंग पावर सप्लाई, प्रकाश सर्किट, ट्रैक्शन ड्राइव आदि।

चाइना इंडस्ट्री इंफॉर्मेशन नेटवर्क के आंकड़ों के अनुसार, वैश्विक आईजीबीटी सिंगल-ट्यूब बाजार 2020 तक लगभग 6 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंच जाएगा, जो एक विशाल बाजार है। उम्मीद है कि मेरे देश के नए ऊर्जा वाहन और चार्जिंग पाइल बाजार से अगले पांच वर्षों में आईजीबीटी मॉड्यूल की घरेलू मांग में 20 अरब युआन की वृद्धि होगी। चाइना इंडस्ट्री इंफॉर्मेशन नेटवर्क के आंकड़ों के अनुसार, घरेलू आईजीबीटी बाजार का आकार 2018 तक 16.19 अरब युआन तक पहुंच गया था, जिसमें 2010 से 2018 तक 14.77% की चक्रवृद्धि वृद्धि दर दर्ज की गई थी; हालांकि, मेरे देश में आईजीबीटी की शुरुआत देर से हुई है, और भविष्य में आयात प्रतिस्थापन की अपार संभावनाएं हैं।

सेमीकंडक्टर पावर डिवाइसों में मुख्य रूप से पावर डायोड, पावर ट्रांजिस्टर, थायरिस्टर, MOSFET, IGBT आदि शामिल हैं, जिनका उपयोग कंप्यूटर, नेटवर्क संचार, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य इलेक्ट्रॉनिक उद्योगों सहित लगभग सभी इलेक्ट्रॉनिक विनिर्माण उद्योगों में किया जाता है। इसके अलावा, नई ऊर्जा वाहन/चार्जिंग पैड, स्मार्ट उपकरण निर्माण, इंटरनेट ऑफ थिंग्स और फोटोवोल्टिक नई ऊर्जा जैसे उभरते अनुप्रयोग क्षेत्र धीरे-धीरे सेमीकंडक्टर पावर डिवाइसों के लिए महत्वपूर्ण अनुप्रयोग बाजार बन गए हैं, जिससे इनकी मांग में वृद्धि हो रही है। वैश्विक पावर सेमीकंडक्टर बाजार में, औद्योगिक नियंत्रण का हिस्सा 34%, ऑटोमोबाइल का 23%, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स का 20% और संचार का 23% है।

उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स एसोसिएशन के आंकड़ों के अनुसार, 2013 में चीन के उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार का कुल आकार 1,632.5 बिलियन युआन तक पहुंच गया, जिससे यह दुनिया का सबसे बड़ा उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार बन गया। 2017 की 3C उद्योग रिपोर्ट के अनुसार, चीन का उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार 2017 में 2 ट्रिलियन युआन से अधिक हो जाएगा, जिसमें 7.1% की अनुमानित वृद्धि होगी।

मोबाइल फोन के सभी इंटरफेस, जैसे माइक्रोफोन, इयरपीस, हेडफोन, स्पीकर, सिम कार्ड, माइक्रो एसडी, एनएफसी एंटेना, जीपीएस एंटेना, वाईफाई एंटेना, टच स्क्रीन, 2जी/3जी/4जी आरएफ एंटेना, यूएसबी इंटरफेस, लिथियम बैटरी और पावर बटन, के लिए ईएसडी सुरक्षा आवश्यक है। अधिकांश मोबाइल फोन 20 से अधिक इंटरफेस का उपयोग करते हैं, और कुछ ही फोन 10 से अधिक इंटरफेस का उपयोग करते हैं।

जैसे-जैसे चार्जिंग दक्षता के लिए लोगों की आवश्यकताएं धीरे-धीरे बढ़ती जा रही हैं, मोबाइल फोन चार्जिंग के लिए एक "फास्ट चार्जिंग" मोड सामने आया है, जो वोल्टेज बढ़ाकर उच्च-करंट और उच्च-शक्ति चार्जिंग प्राप्त करता है। हालांकि, उच्च वोल्टेज में सुरक्षा संबंधी खतरे होते हैं और समायोजन के लिए सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन एमओएस ट्यूबों को जोड़ने की आवश्यकता होती है;

बाद में, एक अधिक सुरक्षित "फ्लैश चार्ज" मोड सामने आया, जो कम वोल्टेज और उच्च धारा के माध्यम से उच्च गति चार्जिंग प्राप्त करता है। इसके लिए सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOS ट्रांजिस्टर की उच्च आवश्यकता होती है। वर्तमान में, GaN FET सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, जो कम ऊष्मा और छोटे आकार के उद्देश्य को पूरा करता है।

ऑटोमोबाइल उद्योग में ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स का बहुत महत्वपूर्ण स्थान है। लागत संरचना के दृष्टिकोण से, यह मध्यम से उच्च श्रेणी की कारों, इलेक्ट्रिक वाहनों आदि के लिए अधिक महत्वपूर्ण है।

पारंपरिक कारों से लेकर नई ऊर्जा वाली कारों तक, सबसे अधिक मूल्य वृद्धि पावर सेमीकंडक्टरों में देखी गई है। पारंपरिक ईंधन वाहनों में, पावर सेमीकंडक्टरों का उपयोग मुख्य रूप से स्टार्ट, स्टॉप और सुरक्षा के क्षेत्र में होता है, जो केवल 20% है। पारंपरिक वाहन में सेमीकंडक्टर साइकिल के मूल्य के अनुसार, इसकी कीमत 350 अमेरिकी डॉलर है, और पावर उपकरणों का मूल्य 70 अमेरिकी डॉलर है। नई ऊर्जा वाली वाहनों के बैटरी पावर मॉड्यूल में बड़ी मात्रा में पावर उपकरणों की आवश्यकता होती है, जिनमें सभी में पावर सेमीकंडक्टर होते हैं। हाइब्रिड वाहनों के पावर उपकरण 40% हैं, और शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों के पावर उपकरण 55% हैं। 750 अमेरिकी डॉलर के शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहन सेमीकंडक्टर साइकिल के मूल्य के आधार पर, पावर सेमीकंडक्टर साइकिल का मूल्य 413 अमेरिकी डॉलर है। नई ऊर्जा वाली वाहनों में उपयोग किए जाने वाले पावर सेमीकंडक्टरों की संख्या पारंपरिक वाहनों की तुलना में सात गुना अधिक है।

नई ऊर्जा से चलने वाले वाहनों में अब इंजन जैसे यांत्रिक घटकों की आवश्यकता नहीं होती, इसलिए कार की संरचना बहुत सरल हो जाएगी। कार की संरचना मुख्य रूप से बैटरी, मोटर और इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रणों से बनी होती है। नई ऊर्जा से चलने वाले वाहनों के इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में मुख्य रूप से बैटरी प्रबंधन प्रणाली, मोटर नियंत्रक, ऑन-बोर्ड चार्जर, कनवर्टर, इनवर्टर, स्टीयरिंग सिस्टम, रिले और निष्क्रिय घटक शामिल होते हैं।

वास्तविक अनुप्रयोग परिदृश्यों में, चूंकि कार का प्रत्येक मॉड्यूल प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करता है, लिथियम बैटरी की इनपुट धारा प्रत्यक्ष धारा होती है, और विभिन्न विद्युत उपकरणों के वोल्टेज अलग-अलग होते हैं, इसलिए एक उपयुक्त विद्युत रूपांतरण प्रणाली की आवश्यकता होती है। प्रत्यक्ष धारा (DC) और प्रत्यावर्ती धारा (AC) के विभिन्न रूपांतरण अनुक्रमों के अनुसार, विद्युत रूपांतरण को 4 मोड में विभाजित किया गया है: ट्रांसफार्मर (AC-AC), रेक्टिफायर (AC-DC), कनवर्टर (DC-DC) और इन्वर्टर (DC-AC)।

ट्रांसफार्मर (एसी-एसी): कार की लिथियम बैटरी का इनपुट वोल्टेज 12V-36V के बीच होता है, जबकि आम लोगों के लिए वोल्टेज 220V होता है। आम लोगों के वोल्टेज को इनपुट वोल्टेज में बदलने के लिए ट्रांसफार्मर की आवश्यकता होती है।

रेक्टिफायर (एसी-डीसी): लिथियम बैटरी को डायरेक्ट करंट (डीसी) पावर से चार्ज करने की आवश्यकता होती है, और चार्जिंग पाइल अल्टरनेटिंग करंट (एसी) पावर प्रदान करती है, इसलिए कार चार्जर को डीसी कनवर्टर का उपयोग करना चाहिए।

डीसी-डीसी कनवर्टर: इसमें लिथियम बैटरी से प्राप्त एक स्थिर डायरेक्ट करंट (डीसी) वोल्टेज इनपुट के रूप में लिया जाता है, जबकि आउटपुट एक परिवर्तनीय डायरेक्ट करंट (डीसी) वोल्टेज होता है। इलेक्ट्रिक वाहनों में इसका उपयोग मुख्य रूप से विद्युत शक्ति संचरण के लिए 300V से 650V तक वोल्टेज बढ़ाने, 12V सर्किट को पावर देने के लिए वोल्टेज घटाने और बैटरी ऊर्जा भंडारण के लिए वोल्टेज स्थिरीकरण रूपांतरण में किया जाता है।

इन्वर्टर (DC-AC): नई ऊर्जा से चलने वाले वाहनों में रिचार्जेबल लिथियम बैटरी लगी होती हैं, जो वाहन को चलाने के लिए मोटर में संग्रहित विद्युत ऊर्जा का उपयोग करती हैं। इन्वर्टर का कार्य रिचार्जेबल बैटरी की 12V डायरेक्ट करंट (DC) शक्ति को ड्राइव मोटर की 220V थ्री-फेज अल्टरनेटिंग करंट (AC) शक्ति में परिवर्तित करना है, जो नई ऊर्जा से चलने वाले वाहनों के लिए मूलभूत प्रेरक शक्ति प्रदान करता है।

2014 से 2021 तक, ईंधन से चलने वाले वाहनों की वैश्विक वार्षिक बिक्री 87 मिलियन यूनिट से बढ़कर 98 मिलियन यूनिट से अधिक हो गई, जिसकी औसत वार्षिक वृद्धि दर 2% रही। वहीं, नई ऊर्जा वाहनों (जिनमें शुद्ध इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड वाहन शामिल हैं) की बिक्री 270,000 यूनिट से बढ़कर 4.7 लाख यूनिट हो गई, जिसकी औसत वार्षिक वृद्धि दर 50% रही। इनकी पैठ दर 2014 में मात्र 0.3% से बढ़कर 2021 में 4.0% हो गई।

हाल के वर्षों में, मेरे देश में नई ऊर्जा वाहनों के उत्पादन और बिक्री में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है, और इनकी पैठ दर लगातार बढ़ रही है। चाइना पैसेंजर कार एसोसिएशन के आंकड़ों के अनुसार, मेरे देश में नई ऊर्जा यात्री वाहनों की बिक्री 2014 में 100,000 यूनिट से बढ़कर 2018 में 1.25 मिलियन यूनिट हो गई, जिसकी वार्षिक चक्रवृद्धि वृद्धि दर 91% रही। चाइना एसोसिएशन ऑफ ऑटोमोबाइल मैन्युफैक्चरर्स के आंकड़ों के अनुसार, 2019 की पहली तिमाही में चीन में नई ऊर्जा वाहनों की बिक्री 250,000 यूनिट रही, जो पिछले वर्ष की तुलना में 117% से अधिक की वृद्धि है। उम्मीद है कि इस वर्ष नई ऊर्जा वाहनों का उत्पादन 1.6 लाख यूनिट से अधिक हो सकता है।

ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टर बाजार के 7% की वार्षिक चक्रवृद्धि वृद्धि दर के साथ 8 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है। 2018 में, वैश्विक कार बिक्री 97.5 मिलियन थी, जिसमें 2 मिलियन नई ऊर्जा वाहन शामिल थे। यह मानते हुए कि अगले तीन वर्षों में पारंपरिक ईंधन वाहनों की बिक्री में सालाना 2% और नई ऊर्जा वाहनों की बिक्री में 30% की वृद्धि होगी, पारंपरिक ईंधन वाहनों के पावर सेमीकंडक्टर का मूल्य 56 अमेरिकी डॉलर, हाइब्रिड वाहनों के पावर सेमीकंडक्टर का मूल्य 240 अमेरिकी डॉलर और शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों के पावर सेमीकंडक्टर का मूल्य 413 अमेरिकी डॉलर होगा। यह अनुमान लगाया जा सकता है कि 2022 तक, ईंधन वाहनों की बिक्री 99.2 मिलियन यूनिट और नई ऊर्जा वाहनों की बिक्री 5.8 मिलियन यूनिट होगी। ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टर बाजार के 7% की वार्षिक चक्रवृद्धि वृद्धि दर के साथ 8 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है।

2017 के अंत तक, मेरे देश की नवस्थापित फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन क्षमता 53.06 मिलियन किलोवाट थी, जबकि कुल स्थापित क्षमता 130 मिलियन किलोवाट थी। नई और कुल स्थापित क्षमता दोनों ही विश्व में प्रथम स्थान पर थीं, जिसमें 33.62 मिलियन किलोवाट के फोटोवोल्टिक विद्युत स्टेशन शामिल हैं, जो पिछले वर्ष की तुलना में 11% की वृद्धि है; और 19.44 मिलियन किलोवाट की वितरित फोटोवोल्टिक क्षमता है, जो पिछले वर्ष की तुलना में 3.7 गुना अधिक है।

पवन ऊर्जा उत्पादन के इन्वर्टर उपकरण बैटरी में मौजूद 12V DC डायरेक्ट करंट को 220V AC अल्टरनेटिंग करंट में परिवर्तित कर सकते हैं, जो मुख्य बिजली आपूर्ति के समान होता है। इन्वर्टर मुख्य रूप से MOS फील्ड इफेक्ट ट्यूब और पावर ट्रांसफार्मर से बना होता है, और एनालॉग सर्किट तकनीक के माध्यम से जुड़ा होता है। 2016 से 2018 तक, हमारे देश की पवन ऊर्जा स्थापित क्षमता 18.73 गीगावाट से बढ़कर 21 गीगावाट हो गई। अकेले 2019 के पहले पांच महीनों में ही स्थापित क्षमता में 6.88 गीगावाट की वृद्धि हुई, जो तीव्र वृद्धि का रुझान दर्शाती है।

स्मार्ट ग्रिड के सभी पहलुओं में, अल्ट्रा हाई-स्पीड डीसी ट्रांसमिशन में रेक्टिफायर, इन्वर्टर और एफएसीटीएस फ्लेक्सिबल ट्रांसमिशन तकनीक के लिए आईजीबीटी जैसे बड़ी संख्या में पावर उपकरणों की आवश्यकता होती है। चाइना इंडस्ट्री इंफॉर्मेशन नेटवर्क द्वारा जारी आंकड़ों के अनुसार, यह अनुमान है कि 2021 तक हमारे देश के स्मार्ट ग्रिड उद्योग में निवेश का पैमाना लगभग 2.3 ट्रिलियन युआन तक पहुंच जाएगा।

कई प्रकार के विद्युत अर्धचालक होते हैं, जिनका व्यापक रूप से उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, हाई-स्पीड रेल, ऑटोमोबाइल और विद्युत ग्रिड में उपयोग किया जाता है। इन्हें मुख्य रूप से एकध्रुवीय और द्विध्रुवीय प्रकारों में विभाजित किया गया है। द्विध्रुवीय प्रकार में विद्युत डायोड, थायरिस्टर, बीजीटी (द्विध्रुवीय ट्रायोड), विद्युत ट्रांजिस्टर (जीटीआर), आईजीबीटी शामिल हैं। एकध्रुवीय प्रकार में एमओएसएफईटी और शॉटकी डायोड शामिल हैं। प्रत्येक प्रकार के अर्धचालकों के भौतिक गुणों में भिन्नता के कारण, विभिन्न वोल्टेज और आवृत्ति क्षेत्रों में विभिन्न विद्युत उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

पावर डायोड सरल संरचना और उच्च विश्वसनीयता वाले बुनियादी पावर उपकरण हैं। इनका व्यापक रूप से उद्योग और इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है और ये वोल्टेज स्थिरीकरण, रेक्टिफिकेशन और स्विचिंग की भूमिका निभाते हैं।

डायोड को रेक्टिफायर डायोड, ज़ेनर डायोड और उच्च आवृत्ति डायोड में विभाजित किया जाता है।

इनमें से रेक्टिफायर डायोड और जेनर डायोड पावर सेमीकंडक्टर हैं।

रेक्टिफायर डायोड का उपयोग मुख्य रूप से रेक्टिफिकेशन, स्विचिंग, रूपांतरण (शॉटकी डायोड एसबीडी) और इनवर्जन (फास्ट रिकवरी डायोड एफआरडी) के लिए किया जाता है।

MOSFET विद्युत उपकरणों का एक उपसमूह है, जिसमें MOS (मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर) और FET (फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर) शामिल हैं, जो फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर हैं और विद्युत क्षेत्र के प्रभाव का उपयोग करके सेमीकंडक्टर (S) को नियंत्रित करने के लिए ऑक्साइड परत (O) के पार धातु परत (M) के गेट का उपयोग करते हैं।

पावर MOSFET उपकरण विद्युत रूपांतरण और नियंत्रण के लिए प्रमुख अर्धचालक उपकरण हैं। पावर MOSFET उपकरण तेजी से कार्य करते हैं, इनमें विफलता दर कम होती है, स्विचिंग हानि कम होती है और ये अच्छी तरह से स्केलेबल होते हैं। ये कम वोल्टेज और उच्च धारा वाले वातावरण के लिए उपयुक्त हैं और अन्य विद्युत उपकरणों की तुलना में इन्हें उच्च परिचालन आवृत्ति की आवश्यकता होती है।

ऑटोमोबाइल में, इनका उपयोग मुख्य रूप से पावर सप्लाई सिस्टम में चार्जर (AC-DC) और कन्वर्टर (DC-DC) में किया जाता है। वैश्विक ऑटोमोटिव पावर MOSFET बाजार की क्षमता 2018 में 2.45 बिलियन अमेरिकी डॉलर थी, और हमारा अनुमान है कि 2022 तक यह 3.16 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंच जाएगी। इनमें से, 600V से अधिक वोल्टेज वाले हाई-वोल्टेज MOSFET उत्पादों का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है।

MOSFET बाजार में सबसे बड़ा हिस्सा Infineon का है। HIS के आंकड़ों के अनुसार, Infineon के सभी उत्पादों की कुल बाजार हिस्सेदारी 27% है, इसके बाद ON Semiconductor की 13% और Renesas की 9% हिस्सेदारी है। उच्च-मूल्य वाले उच्च-वोल्टेज MOSFET के क्षेत्र में, Infineon 36% बाजार हिस्सेदारी के साथ सभी प्रतिस्पर्धियों से आगे है।

एक नए प्रकार के विद्युत इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के रूप में, IGBT को अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर विद्युत इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी की तीसरी क्रांति के सबसे प्रतिनिधि उत्पाद के रूप में मान्यता प्राप्त है। यह औद्योगिक नियंत्रण और स्वचालन के क्षेत्र में एक प्रमुख घटक है। इसका कार्य मानव हृदय के समान है। यह औद्योगिक उपकरण में सिग्नल निर्देशों के अनुसार परिपथ में वोल्टेज, धारा, आवृत्ति, चरण आदि को समायोजित करके सटीक नियंत्रण प्राप्त कर सकता है। इसलिए, विद्युत इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में IGBT को "CPU" कहा जाता है और इसका व्यापक रूप से मोटर ऊर्जा बचत, रेल परिवहन, स्मार्ट ग्रिड, एयरोस्पेस, घरेलू उपकरण, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, नई ऊर्जा विद्युत उत्पादन, नई ऊर्जा वाहन और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

1980 के दशक के उत्तरार्ध में औद्योगिक अनुप्रयोग शुरू होने के बाद से IGBT का तेजी से विकास हुआ है। इसने न केवल औद्योगिक अनुप्रयोगों में MOSFET और GTR को प्रतिस्थापित किया है, बल्कि उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में भी अपनी पैठ बनाई है, जहाँ SCR और GTO का प्रभुत्व है। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों में इसने BJT और MOSFET जैसे कई विद्युत उपकरणों के अनुप्रयोग क्षेत्रों को भी प्रतिस्थापित कर दिया है।

ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में, IGBT का उपयोग मुख्य रूप से उच्च-वोल्टेज वातावरण में इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम, पावर सिस्टम और चार्जिंग पाइल में किया जाता है। इसका उपयोग आमतौर पर 600V से अधिक वोल्टेज, 10A से अधिक करंट और 1KHz से अधिक आवृत्ति वाले क्षेत्रों में होता है।

इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम: मुख्य रूप से इन्वर्टर (DC-AC) में रिचार्जेबल बैटरी की 12V डायरेक्ट करंट (DC) पावर को 220V अल्टरनेटिंग करंट (AC) पावर में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किया जाता है, जो मोटर को चलाता है। यह मोटर ड्राइव का मूल भाग है। मोटर कंट्रोल सिस्टम में दर्जनों IGBT की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, टेस्ला की तीन-फेज AC अतुल्यकालिक मोटर में प्रति फेज 28 IGBT का उपयोग होता है, कुल मिलाकर 84। अन्य मोटरों में 12 IGBT होते हैं। टेस्ला कुल 96 IGBT का उपयोग करती है।

विद्युत आपूर्ति प्रणाली: मुख्य रूप से वाहन चार्जर (एसी-डीसी) और कन्वर्टर (डीसी-डीसी) में लिथियम बैटरी चार्जिंग और आवश्यक वोल्टेज स्तर पर विद्युत रूपांतरण प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाती है।

चार्जिंग पाइल: ग्रिड में बिजली पूरी तरह से प्रत्यावर्ती धारा (एसी) होती है, और चार्जिंग पाइल को फास्ट-चार्जिंग डीसी चार्जिंग पाइल और स्लो-चार्जिंग एसी चार्जिंग पाइल में विभाजित किया गया है। आईजीबीटी का उपयोग मुख्य रूप से डीसी फास्ट-चार्जिंग चार्जिंग पाइल में किया जाता है।

2018 में वैश्विक ऑटोमोटिव आईजीबीटी बाजार की क्षमता 1.84 बिलियन अमेरिकी डॉलर थी, और हमारा अनुमान है कि 2020 में ऑटोमोटिव आईजीबीटी बाजार की क्षमता 2.08 बिलियन अमेरिकी डॉलर होगी।

वैश्विक आईजीबीटी बाजार में इंफिनियन, मित्सुबिशी और फुजी इलेक्ट्रिक अग्रणी स्थान पर हैं। ओएन सेमीकंडक्टर (फेयरचाइल्ड) मुख्य रूप से 600V से कम वोल्टेज वाले उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में केंद्रित है, जबकि 1700V से अधिक के मध्यम और उच्च वोल्टेज क्षेत्र मुख्य रूप से हाई-स्पीड रेल, ऑटोमोबाइल, स्मार्ट ग्रिड आदि में उपयोग किए जाते हैं, और इन क्षेत्रों पर मूल रूप से इंफिनियन, एबीबी और मित्सुबिशी का एकाधिकार है।

पावर सेमीकंडक्टर सर्वव्यापी एनालॉग सर्किट के क्षेत्र में आते हैं। पावर सेमीकंडक्टर आवश्यक उपभोक्ता वस्तुएं हैं। मनुष्य को "लकड़ी, चावल, तेल और नमक" की आवश्यकता होती है। मशीनों को भी बिजली की आवश्यकता होती है। विद्युत ऊर्जा रूपांतरण से संबंधित किसी भी क्षेत्र में पावर सेमीकंडक्टर की आवश्यकता होती है। उद्योग में उतार-चढ़ाव वस्तुओं के रुझान के अनुरूप होते हैं, और उत्पाद वैश्विक जीडीपी रुझानों से निकटता से संबंधित होते हैं। पिछले 4-5 वर्षों में उद्योग में होने वाले उतार-चढ़ाव सेमीकंडक्टर चक्र के साथ काफी हद तक मेल खाते हैं।

उच्च मूल्यवर्धित उत्पादों पर लंबे समय से यूरोपीय और अमेरिकी निर्माताओं का एकाधिकार रहा है, और घरेलू स्तर पर इनका प्रतिस्थापन होना तय है। घरेलू स्तर पर आईडीएम मॉडल के कारखाने बहुत कम हैं। सभी मुख्य प्रक्रियाएं यूरोपीय और अमेरिकी निर्माताओं द्वारा स्वयं ही की जाती हैं। वे अपने उत्पाद लाभों के बल पर वितरण चक्र को नियंत्रित करते हैं और इस प्रकार पूरे उद्योग की मूल्य प्रणाली पर अपना नियंत्रण रखते हैं। विशेष रूप से उच्च-वोल्टेज एमओएस और उच्च-शक्ति आईजीबीटी के लिए, उत्पाद वितरण चक्र अक्सर 50 सप्ताह से अधिक होता है, और 2016 से कीमतों में लगातार वृद्धि हो रही है।

2020 में निवेश के अवसर 3-4 साल के मैक्रो चक्र के माहौल से आएंगे, जहां सेमीकंडक्टर चक्र में सुधार हो रहा है और यह बढ़ रहा है। IDM मॉडल वाली कंपनियों को फैबलेस कंपनियों की तुलना में लागत के मामले में अधिक लाभ है। संबंधित उद्योग श्रृंखला के लक्ष्यों पर ध्यान देने की सलाह दी जाती है: विंगटेक टेक्नोलॉजी (600745), जिएजी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स (300623), यांगजी टेक्नोलॉजी (300373), ताइजी टेक्नोलॉजी (300046), चाइना माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स (600360), स्टार सेमीकंडक्टर (603290), न्यू एनर्जी सेविंग (A18105), चाइना रिसोर्सेज माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स (A19303)।

जोखिम चेतावनी

1) घरेलू स्तर पर उत्पादित चिप्स की प्रगति अपेक्षा से कम है;

2) एकीकृत सर्किट उद्योग के लिए नीतिगत समर्थन कमजोर हो गया है;

3) विदेशी सेमीकंडक्टर उपकरण कंपनियां घरेलू कंपनियों को उपकरण उपलब्ध कराने पर प्रतिबंध लगाती हैं।

नोट: यह लेख "सेमीकंडक्टर विंड वेन" से पुनर्प्रकाशित किया गया है, जो बौद्धिक संपदा अधिकारों के संरक्षण का समर्थन करता है। कृपया पुनर्प्रकाशन के मूल स्रोत और लेखक का उल्लेख करें। यदि कोई उल्लंघन होता है, तो कृपया इसे हटाने के लिए हमसे संपर्क करें।

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