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Tre punti di svolta nel nord l Ricerca sugli investimenti nelle fabbriche di wafer | Il mistero della valutazione nel Nord | I tre moschettieri delle attrezzature

I semiconduttori di potenza appartengono al settore dei circuiti analogici. Sono beni di consumo essenziali. Come le persone hanno bisogno di "legna da ardere, riso, petrolio e sale", così anche le macchine necessitano di dispositivi di alimentazione. I semiconduttori di potenza sono necessari ovunque sia coinvolta la conversione dell'energia elettrica. Le fluttuazioni del settore seguono l'andamento delle materie prime e i prodotti sono strettamente correlati all'andamento del PIL globale. Le fluttuazioni del settore su un periodo di 4-5 anni sono molto simili al ciclo dei semiconduttori.

L'aumento del contenuto di silicio nelle singole macchine guida lo sviluppo industriale, mentre una maggiore efficienza e un miglior rapporto costo-prestazioni guidano lo sviluppo tecnologico. La domanda proviene da tutti i settori e l'aumento del contenuto di semiconduttori (silicio) in una singola macchina è la regola fondamentale. Tutti i progressi tecnologici puntano a: 1) maggiore potenza, 2) dimensioni ridotte, 3) minori perdite, 4) miglior rapporto costo-prestazioni. I principali produttori che partecipano alla competizione seguono tutti i modelli IDM, basati su: 1) Qualità a condizione che la produzione sia scalabile, 2) Miglioramento dell'efficienza a condizione che il costo di ciascun prodotto venga ottimizzato ogni anno.

Le innovazioni nel campo dei materiali hanno portato l'industria a uno sviluppo più profondo. La forma dei prodotti si è evoluta da singoli diodi e transistor MOS a IGBT integrati, e dai substrati di silicio ai substrati di semiconduttori a banda proibita ampia. La banda proibita più ampia migliora di gran lunga le prestazioni e l'efficienza dei prodotti rispetto ai dispositivi di potenza su substrato di silicio, ma attualmente non è molto vantaggiosa in termini di rapporto costo-prestazioni. Tendenze future: con la diminuzione dei costi di produzione dei semiconduttori composti, è imminente la sostituzione dei dispositivi a semiconduttore di potenza basati sul silicio, con i loro vantaggi.

I prodotti ad alto valore aggiunto sono da tempo monopolizzati da produttori europei e americani, e la sostituzione con prodotti nazionali è imminente. Esistono pochissimi stabilimenti nazionali che adottano il modello IDM (Integrated Design Manufacturer). I processi chiave sono tutti gestiti internamente da produttori europei e americani, che si affidano al vantaggio competitivo dei loro prodotti per controllare i tempi di consegna e, di conseguenza, il sistema dei prezzi dell'intero settore. In particolare, per i MOS ad alta tensione e gli IGBT ad alta potenza, i tempi di consegna superano spesso le 50 settimane e i prezzi sono sostanzialmente in aumento dal 2016.

Il modello IDM offre maggiori vantaggi e il settore fabless si sta espandendo più rapidamente. Le opportunità di investimento nel 2020 deriveranno dal contesto macroeconomico di 3-4 anni, in cui il ciclo dei semiconduttori è in ripresa e in crescita. Le aziende che adottano il modello IDM presentano maggiori vantaggi in termini di costi rispetto alle aziende fabless. Si consiglia di prestare attenzione ai seguenti target della catena industriale: Wingtech Technology (600745), Jiejie Microelectronics (300623), Yangjie Technology (300373), Taiji Technology (300046), China Microelectronics (600360), Star Semiconductor (603290), New Energy Saving (A18105), China Resources Microelectronics (A19303).

Avvertimento rischio

1) I progressi nella produzione nazionale di chip sono inferiori alle aspettative;

2) Il sostegno politico all'industria dei circuiti integrati si è indebolito;

3) Le aziende straniere produttrici di apparecchiature per semiconduttori impongono un embargo sulle apparecchiature destinate alle aziende nazionali.

I dispositivi di potenza a semiconduttore si riferiscono a componenti circuitali di base con una singola funzione, che consiste principalmente nel realizzare l'elaborazione e la conversione dell'energia elettrica.

Il diodo ha una struttura semplice, ma può essere utilizzato solo per la rettificazione e non può essere controllato per accendersi o spegnersi. I dispositivi di commutazione controllati in corrente, come i transistor di potenza e i tiristori, sono dispositivi di commutazione controllati in tensione. MOSFET e IGBT sono dispositivi di commutazione controllati in tensione, facili da pilotare, con velocità di commutazione elevata e basse perdite.

I semiconduttori di potenza sono il cuore della conversione di potenza e del controllo dei circuiti nei dispositivi elettronici. Vengono utilizzati principalmente per modificare tensione e frequenza, convertire corrente continua in corrente alternata, ecc. I dispositivi di potenza sono impiegati in qualsiasi sistema circuitale che preveda la conversione di corrente, tensione e fase. La funzione principale di MOSFET e IGBT è quella di convertire l'"elettricità grezza", caratterizzata da tensioni e frequenze irregolari, generata dalle apparecchiature di produzione di energia, attraverso una serie di modulazioni di conversione, in "elettricità di qualità" con parametri energetici specifici e terminali di alimentazione con domanda e offerta variabili. Sono uno dei componenti fondamentali dei dispositivi elettronici di conversione di potenza.

Nel processo di sviluppo dei dispositivi discreti, negli anni '1950, furono introdotti i diodi di potenza e i transistor di potenza, che vennero poi utilizzati nei sistemi industriali e di alimentazione.

Dagli anni '1960 agli anni '1970, i dispositivi di potenza a semiconduttore come i tiristori si sono sviluppati rapidamente.

Alla fine degli anni '1970, vennero sviluppati i MOSFET di potenza planari;

Alla fine degli anni '1980, i MOSFET di potenza a trincea e gli IGBT divennero gradualmente disponibili e i dispositivi di potenza a semiconduttore entrarono ufficialmente nell'era delle applicazioni elettroniche.

Negli anni '1990, sono gradualmente comparsi i MOSFET a supergiunzione, che hanno superato i tradizionali "limiti del silicio" per soddisfare le esigenze delle applicazioni ad alta potenza e alta frequenza.

Nel 2008, Infineon ha assunto un ruolo di primo piano nel lancio del MOSFET di potenza a gate schermato, migliorando ulteriormente le prestazioni dei dispositivi di potenza a semiconduttore.

Per il mercato interno, la maggior parte dei dispositivi discreti come diodi di potenza, triodi di potenza e tiristori sono prodotti a livello nazionale. Tuttavia, dispositivi discreti come MOSFET e IGBT dipendono ancora in larga misura dalle importazioni a causa della loro tecnologia e dei processi avanzati. Esiste un ampio margine per la sostituzione delle importazioni in futuro.

Negli ultimi anni, i campi di applicazione dei semiconduttori di potenza si sono estesi dal controllo industriale e dall'elettronica di consumo alle nuove energie, al trasporto ferroviario, alle reti intelligenti, agli elettrodomestici a conversione di frequenza e a molti altri mercati, e le dimensioni del mercato hanno mostrato una crescita costante. Secondo le previsioni di IHS Markit, le dimensioni del mercato globale dei dispositivi di potenza nel 2018 erano di circa 39.1 miliardi di dollari e si prevede che cresceranno fino a 44.1 miliardi di dollari entro il 2021, con un tasso di crescita annuale del 4.1%.

Attualmente, la filiera produttiva nazionale dei semiconduttori di potenza sta diventando sempre più efficiente e la tecnologia sta compiendo passi da gigante. Allo stesso tempo, la Cina è anche il più grande consumatore mondiale di semiconduttori di potenza. Nel 2018, la domanda di mercato ha raggiunto i 13.8 miliardi di dollari, con un tasso di crescita del 9.5%, rappresentando il 35% della domanda globale. Si prevede che il mercato cinese dei semiconduttori di potenza continuerà a mantenere un elevato tasso di crescita in futuro, con una dimensione di mercato che dovrebbe raggiungere i 15.9 miliardi di dollari nel 2021, con un tasso di crescita annuo del 4.8%.

La società di ricerche di mercato IC Insights ha evidenziato che, tra le varie tipologie di componenti per dispositivi di potenza a semiconduttore, i prodotti con la maggiore crescita futura saranno i moduli MOSFET e IGBT.

Il MOSFET è un transistor a effetto di campo ampiamente utilizzato nei circuiti analogici e digitali. Presenta i vantaggi di una bassa resistenza di conduzione, basse perdite, un circuito di pilotaggio semplice e buone caratteristiche di resistenza termica. È particolarmente adatto per l'impiego in settori quali il controllo di potenza, come computer, telefoni cellulari, power bank, sistemi di navigazione per veicoli, veicoli elettrici e gruppi di continuità (UPS).

Nel 2016, il mercato globale dei MOSFET ha raggiunto i 6.2 miliardi di dollari e si prevede che il tasso di crescita annuo composto del mercato dei MOSFET raggiungerà il 3.4% dal 2016 al 2022; si prevede che entro il 2022 il mercato globale dei MOSFET si avvicinerà ai 7.5 miliardi di dollari.

Secondo le statistiche di IHSMarkit, nel 2018 il mercato dei MOSFET nel mio Paese valeva 2.792 miliardi di dollari, con un tasso di crescita annuo composto del 15.03% dal 2016 al 2018. Con la crescente diffusione dei veicoli a energia alternativa a livello globale, si prevede che la domanda di MOSFET per applicazioni automobilistiche crescerà rapidamente a un tasso di crescita annuo composto del 5.1% dal 2016 al 2022; entro il 2022, la domanda nel settore automobilistico supererà quella dei computer e dei sistemi di archiviazione dati, rappresentando il 22% del mercato complessivo.

L'IGBT è un dispositivo di potenza a semiconduttore completamente controllato e pilotato in tensione, composto da un triodo bipolare (BJT) e un MOSFET. Presenta i vantaggi sia dell'elevata impedenza di ingresso del MOSFET sia della bassa caduta di tensione di conduzione del triodo bipolare (BJT). La potenza di pilotaggio dell'IGBT è ridotta e la tensione di saturazione è contenuta. È particolarmente adatto per l'utilizzo in sistemi di conversione con tensione continua pari o superiore a 600 V, come motori a corrente alternata, inverter, alimentatori switching, circuiti di illuminazione, azionamenti di trazione, ecc.

Secondo i dati del China Industry Information Network, il mercato globale dei transistor IGBT a singolo tubo raggiungerà circa 6 miliardi di dollari entro il 2020, una dimensione di mercato enorme. Si prevede che il mercato cinese dei veicoli a nuova energia e delle stazioni di ricarica guiderà la domanda interna di moduli IGBT, con un valore di 20 miliardi di yuan nei prossimi cinque anni. Sempre secondo i dati del China Industry Information Network, il mercato interno degli IGBT ha raggiunto i 16.19 miliardi di yuan nel 2018, con un tasso di crescita composto del 14.77% dal 2010 al 2018; tuttavia, il mercato cinese degli IGBT è partito tardi e c'è un enorme potenziale di sostituzione delle importazioni in futuro.

I dispositivi di potenza a semiconduttore includono principalmente diodi di potenza, transistor di potenza, tiristori, MOSFET, IGBT, ecc., utilizzati in quasi tutti i settori della produzione elettronica, tra cui computer, reti di comunicazione, elettronica di consumo, elettronica automobilistica, elettronica industriale e altri settori elettronici. Inoltre, campi di applicazione emergenti come veicoli/stazioni di ricarica a energia alternativa, produzione di apparecchiature intelligenti, Internet delle cose e energia fotovoltaica sono gradualmente diventati importanti mercati di applicazione per i dispositivi di potenza a semiconduttore, guidandone così la crescita della domanda. Nel mercato globale dei semiconduttori di potenza, il controllo industriale rappresenta il 34%, l'industria automobilistica il 23%, l'elettronica di consumo il 20% e le comunicazioni il 23%.

Secondo le statistiche della Consumer Electronics Association, nel 2013 il mercato cinese dell'elettronica di consumo ha raggiunto un valore complessivo di 1,632.5 miliardi di yuan, diventando il più grande al mondo. Secondo il 3C Industry Report del 2017, il mercato cinese dell'elettronica di consumo supererà i 2 miliardi di yuan nel 2017, con una crescita prevista del 7.1%.

La protezione ESD è necessaria per tutte le interfacce del telefono cellulare, come microfoni, auricolari, cuffie, altoparlanti, schede SIM, Micro SD, antenne NFC, antenne GPS, antenne WiFi, touchscreen, antenne RF 2G/3G/4G, interfacce USB, batterie al litio e pulsanti di accensione. La maggior parte dei telefoni cellulari ne utilizza più di 20, e pochi ne utilizzano più di 10.

Con l'aumento graduale delle esigenze degli utenti in termini di efficienza di ricarica, è emersa la modalità di "ricarica rapida" per i telefoni cellulari, che consente di ottenere una ricarica ad alta corrente e alta potenza aumentando la tensione. Tuttavia, l'alta tensione presenta rischi per la sicurezza e richiede l'aggiunta di transistor MOS di rettifica sincrona per la regolazione;

In seguito, è emersa una modalità di "ricarica rapida" più sicura, che consente una ricarica ad alta velocità tramite bassa tensione e corrente elevata. Questa modalità richiede transistor MOS a rettifica sincrona più performanti. Attualmente, il transistor più comune è il GaN FET, che permette di ottenere prestazioni ottimali in termini di minore produzione di calore e dimensioni ridotte.

L'elettronica automobilistica occupa una posizione molto importante nel settore automobilistico. Dal punto di vista della struttura dei costi, è ancora più rilevante per le automobili di fascia medio-alta, i veicoli elettrici, ecc.

Dalle auto tradizionali a quelle a energia pulita, il maggiore incremento di valore riguarda i semiconduttori di potenza. Nei veicoli tradizionali a carburante, i semiconduttori di potenza sono utilizzati principalmente nei sistemi di avviamento, frenata e sicurezza, rappresentando solo il 20% del totale. Considerando che il valore di un semiconduttore in una bicicletta tradizionale è di 350 dollari, il valore dei dispositivi di potenza è di 70 dollari. Il modulo batteria dei veicoli a energia pulita richiede una grande quantità di componenti di potenza, tutti contenenti semiconduttori di potenza. I dispositivi di potenza dei veicoli ibridi rappresentano il 40% del totale, mentre quelli dei veicoli elettrici puri il 55%. Basandosi sul valore di un semiconduttore in una bicicletta elettrica pura, pari a 750 dollari, il valore di un semiconduttore di potenza in una bicicletta è di 413 dollari. La quantità di semiconduttori di potenza utilizzati nei veicoli a energia pulita è sette volte superiore a quella impiegata nei veicoli tradizionali.

Poiché i veicoli a energia pulita non necessitano più di componenti meccanici come i motori, la struttura dell'auto diventerà molto più semplice. La struttura dell'auto è composta principalmente da batterie, motori e controlli elettronici. I sistemi elettronici dei veicoli a energia pulita includono principalmente sistemi di gestione della batteria, controllori del motore, caricabatterie di bordo, convertitori, inverter, sistemi di sterzo, relè e componenti passivi.

Nelle applicazioni pratiche, poiché ogni modulo dell'auto utilizza corrente alternata, la corrente di ingresso della batteria al litio è continua e le tensioni delle varie apparecchiature elettriche sono differenti, è necessario un sistema di conversione di potenza adeguato. In base alle diverse sequenze di conversione della corrente continua (CC) e della corrente alternata (CA), la conversione di potenza si suddivide in 4 modalità: trasformatore (CA-CA), raddrizzatore (CA-CC), convertitore (CC-CC) e inverter (CC-CA).

Trasformatore (AC-AC): La tensione di ingresso di una batteria al litio per auto è compresa tra 12V e 36V, mentre la tensione di rete è di 220V. È necessario un trasformatore per convertire la tensione di rete nella tensione di ingresso.

Raddrizzatore (CA-CC): Le batterie al litio devono essere caricate con corrente continua (CC), mentre la colonnina di ricarica fornisce corrente alternata (CA), quindi il caricabatterie per auto deve utilizzare un convertitore CC.

Convertitore CC-CC: l'ingresso è una tensione continua (CC) fissa proveniente dalla batteria al litio, mentre l'uscita è una tensione continua (CC) variabile. Nei veicoli elettrici, viene utilizzato principalmente per la conversione step-up da 300 V a 650 V per la trasmissione di energia elettrica, per la conversione step-down per alimentare circuiti a 12 V e per la stabilizzazione della tensione necessaria all'accumulo di energia nella batteria.

Inverter (CC-CA): I veicoli a energia alternativa sono dotati di batterie al litio ricaricabili, che utilizzano l'energia elettrica immagazzinata per azionare il motore e alimentare il veicolo. La funzione dell'inverter è quella di convertire la corrente continua (CC) a 12 V della batteria ricaricabile in corrente alternata (CA) trifase a 220 V del motore, fornendo la forza motrice di base per i veicoli a energia alternativa.

Dal 2014 al 2021, le vendite globali annuali di veicoli a combustione sono aumentate da oltre 87 milioni di unità a oltre 98 milioni di unità, con un tasso di crescita medio annuo del 2%; i veicoli a energia alternativa (inclusi i veicoli elettrici e ibridi) sono aumentati da 270,000 unità a 4.7 milioni di unità, con un tasso di crescita medio annuo del 50%. Il loro tasso di penetrazione è aumentato da solo lo 0.3% nel 2014 al 4.0% nel 2021.

Negli ultimi anni, la produzione e le vendite di veicoli a energia alternativa nel mio Paese sono aumentate significativamente e il tasso di penetrazione ha continuato a crescere. Secondo i dati della China Passenger Car Association, le vendite di veicoli passeggeri a energia alternativa nel mio Paese sono aumentate rapidamente da 100,000 unità nel 2014 a 1.25 milioni di unità nel 2018, con un tasso di crescita annuo composto del 91%. Secondo i dati della China Association of Automobile Manufacturers, le vendite di veicoli a energia alternativa in Cina nel primo trimestre del 2019 sono state pari a 250,000 unità, con un aumento di oltre il 117% rispetto all'anno precedente. Si prevede che la produzione di veicoli a energia alternativa quest'anno possa superare 1.6 milioni di unità.

Si prevede che il mercato dei semiconduttori di potenza per il settore automobilistico raggiungerà gli 8 miliardi di dollari, con un tasso di crescita annuo composto del 7%. Nel 2018, le vendite globali di automobili sono state pari a 97.5 milioni di unità, di cui 2 milioni di veicoli a nuova energia. Ipotizzando che le vendite di veicoli a carburante tradizionale aumenteranno del 2% all'anno e le vendite di veicoli a nuova energia aumenteranno del 30% nei prossimi tre anni, il valore dei semiconduttori di potenza per i veicoli a carburante tradizionale è di 56 miliardi di dollari, per i veicoli ibridi è di 240 miliardi di dollari e per i veicoli elettrici è di 413 miliardi di dollari. Si può prevedere che entro il 2022 il volume delle vendite di veicoli a carburante sarà di 99.2 milioni di unità e il volume delle vendite di veicoli a nuova energia sarà di 5.8 milioni di unità. Si prevede che il mercato dei semiconduttori di potenza per il settore automobilistico raggiungerà gli 8 miliardi di dollari, con un tasso di crescita annuo composto del 7%.

Alla fine del 2017, la capacità di generazione di energia fotovoltaica di nuova installazione nel mio Paese ammontava a 53.06 milioni di kilowatt, con una capacità installata cumulativa di 130 milioni di kilowatt. Sia la nuova capacità installata che quella cumulativa si sono classificate al primo posto nel mondo, includendo 33.62 milioni di kilowatt di centrali fotovoltaiche, con un incremento dell'11% rispetto all'anno precedente; e 19.44 milioni di kilowatt di fotovoltaico distribuito, con un incremento di 3.7 volte rispetto all'anno precedente.

L'inverter per la generazione di energia eolica è in grado di convertire la corrente continua a 12 V (DC) presente nella batteria in corrente alternata a 220 V (AC), equivalente alla corrente di rete. L'inverter è composto principalmente da un transistor a effetto di campo MOS e da un trasformatore di potenza, e il suo funzionamento si basa su circuiti analogici. Dal 2016 al 2018, la capacità installata di energia eolica nel mio Paese è aumentata da 18.73 GW a 21 GW. Nei primi cinque mesi del 2019, la capacità installata è aumentata di 6.88 GW, evidenziando una rapida crescita.

In tutti gli aspetti della rete intelligente, i raddrizzatori, gli inverter e la tecnologia di trasmissione flessibile FACTS nella trasmissione in corrente continua ad altissima tensione richiedono un gran numero di dispositivi di potenza come gli IGBT. Secondo i dati pubblicati dal China Industry Information Network, si prevede che il volume degli investimenti nel settore delle reti intelligenti del mio paese raggiungerà quasi 2.3 trilioni di yuan entro il 2021.

Esistono molti tipi di semiconduttori di potenza, ampiamente utilizzati nell'elettronica di consumo, nei treni ad alta velocità, nelle automobili e nelle reti elettriche. Si dividono principalmente in tipi unipolari e bipolari. Tipi bipolari: diodo di potenza, tiristore, BJT (triodo bipolare), transistor di potenza (GTR), IGBT. Tipi unipolari: MOSFET, diodo Schottky. In base alle diverse proprietà fisiche di ciascun prodotto segmentato, i diversi dispositivi di potenza vengono utilizzati in diverse aree di tensione e frequenza.

I diodi di potenza sono dispositivi di potenza di base, caratterizzati da una struttura semplice e un'elevata affidabilità. Sono ampiamente utilizzati in diversi settori, come l'industria e l'elettronica, e svolgono funzioni di stabilizzazione, rettifica e commutazione della tensione.

I diodi si dividono in diodi raddrizzatori, diodi Zener e diodi ad alta frequenza.

Tra questi, i diodi raddrizzatori e i diodi Zener sono semiconduttori di potenza.

I diodi raddrizzatori sono utilizzati principalmente per la rettificazione, la commutazione, la conversione (diodo Schottky SBD) e l'inversione (diodo a recupero rapido FRD).

Il MOSFET è una sottocategoria dei dispositivi di potenza, ovvero MOS (Metal Oxide Semiconductor) e FET (Field Effect Transistor), che sono transistor a effetto di campo che utilizzano il gate dello strato metallico (M) attraverso lo strato di ossido (O) per controllare il semiconduttore (S) sfruttando l'effetto del campo elettrico.

I MOSFET di potenza sono componenti semiconduttori fondamentali per la conversione e il controllo dell'energia. I MOSFET di potenza sono caratterizzati da rapidità di funzionamento, bassi tassi di guasto, ridotte perdite di commutazione e buona scalabilità. Sono adatti ad ambienti a bassa tensione e alta corrente e richiedono frequenze operative più elevate rispetto ad altri dispositivi di potenza.

Nelle automobili, i MOSFET sono utilizzati principalmente nei caricabatterie (AC-DC) e nei convertitori (DC-DC) del sistema di alimentazione. Il mercato globale dei MOSFET di potenza per autoveicoli ha raggiunto un valore di 2.45 miliardi di dollari nel 2018 e stimiamo che raggiungerà i 3.16 miliardi di dollari nel 2022. Tra questi, i prodotti MOSFET ad alta tensione, con tensioni superiori a 600 V, sono i più utilizzati.

La quota maggiore del mercato dei MOSFET è detenuta da Infineon. Secondo i dati HIS, la quota di mercato complessiva di tutti i prodotti Infineon è del 27%, seguita da ON Semiconductor con il 13% e Renesas con il 9%. Nel settore dei MOSFET ad alta tensione e ad alto valore, Infineon è leader tra tutti i concorrenti con una quota di mercato del 36%.

Come nuovo tipo di dispositivo elettronico di potenza, l'IGBT è riconosciuto a livello internazionale come il prodotto più rappresentativo della terza rivoluzione tecnologica dell'elettronica di potenza. È un componente fondamentale nel campo del controllo industriale e dell'automazione. La sua funzione è simile a quella del cuore umano: è in grado di regolare tensione, corrente, frequenza, fase, ecc. nel circuito in base alle istruzioni di segnale provenienti dal dispositivo industriale, consentendo un controllo preciso. Per questo motivo, l'IGBT è considerato la "CPU" dell'industria dell'elettronica di potenza ed è ampiamente utilizzato nel risparmio energetico dei motori, nel trasporto ferroviario, nelle reti intelligenti, nell'industria aerospaziale, negli elettrodomestici, nell'elettronica automobilistica, nella generazione di energia da fonti rinnovabili, nei veicoli a energia pulita e in molti altri settori.

Dalla sua prima applicazione industriale alla fine degli anni '1980, l'IGBT si è sviluppato rapidamente. Non solo ha sostituito MOSFET e GTR nelle applicazioni industriali, ma si è diffuso anche in applicazioni ad alta potenza dove SCR e GTO sono predominanti. Ha inoltre sostituito numerosi dispositivi di potenza come BJT e MOSFET in diversi settori dell'elettronica di consumo.

Nelle applicazioni automobilistiche, gli IGBT sono utilizzati principalmente nei sistemi di azionamento elettrico, nei sistemi di alimentazione e nelle colonnine di ricarica in ambienti ad alta tensione. Il campo di applicazione comprende generalmente aree con una tensione di tenuta superiore a 600 V, una corrente superiore a 10 A e una frequenza superiore a 1 kHz.

Sistema di azionamento elettrico: utilizzato principalmente in un inverter (CC-CA) per convertire la corrente continua (CC) a 12 V della batteria ricaricabile in corrente alternata (CA) a 220 V che aziona il motore. È il cuore del sistema di azionamento del motore. Il sistema di controllo del motore richiede decine di IGBT. Ad esempio, il motore asincrono trifase CA di Tesla utilizza 28 IGBT per fase, per un totale di 84. Altri motori hanno 12 IGBT. Tesla ne utilizza un totale di 96.

Sistema di alimentazione: utilizzato principalmente nei caricabatterie per veicoli (AC-DC) e nei convertitori (DC-DC) per consentire la ricarica delle batterie al litio e la conversione di potenza al livello di tensione richiesto.

Pile di ricarica: L'elettricità nella rete è tutta in corrente alternata (CA) e le piazzole di ricarica si dividono in piazzole di ricarica rapida in corrente continua (CC) e piazzole di ricarica lenta in corrente alternata (CA). Gli IGBT sono utilizzati principalmente nelle piazzole di ricarica rapida in corrente continua.

Nel 2018, il mercato globale degli IGBT per il settore automobilistico aveva una capacità di 1.84 miliardi di dollari, e stimiamo che nel 2020 raggiungerà i 2.08 miliardi di dollari.

Infineon, Mitsubishi e Fuji Electric sono leader nel mercato globale degli IGBT. ON Semiconductor (Fairchild) è principalmente concentrata nel settore dell'elettronica di consumo a bassa tensione, con tensioni inferiori a 600 V, mentre i settori a media e alta tensione, superiori a 1700 V, sono utilizzati principalmente in treni ad alta velocità, automobili, reti intelligenti, ecc., e sono sostanzialmente monopolizzati da Infineon, ABB e Mitsubishi.

I semiconduttori di potenza appartengono al settore dei circuiti analogici. Sono beni di consumo essenziali. Come le persone hanno bisogno di "legna da ardere, riso, petrolio e sale", così anche le macchine necessitano di dispositivi di alimentazione. I semiconduttori di potenza sono necessari ovunque sia coinvolta la conversione dell'energia elettrica. Le fluttuazioni del settore seguono l'andamento delle materie prime e i prodotti sono strettamente correlati all'andamento del PIL globale. Le fluttuazioni del settore su un periodo di 4-5 anni sono molto simili al ciclo dei semiconduttori.

I prodotti ad alto valore aggiunto sono da tempo monopolizzati da produttori europei e americani, e la sostituzione con prodotti nazionali è imminente. Esistono pochissimi stabilimenti nazionali che adottano il modello IDM (Integrated Design Manufacturer). I processi chiave sono tutti gestiti internamente da produttori europei e americani, che si affidano al vantaggio competitivo dei loro prodotti per controllare i tempi di consegna e, di conseguenza, il sistema dei prezzi dell'intero settore. In particolare, per i MOS ad alta tensione e gli IGBT ad alta potenza, i tempi di consegna superano spesso le 50 settimane e i prezzi sono sostanzialmente in aumento dal 2016.

Le opportunità di investimento nel 2020 deriveranno dal contesto macroeconomico di 3-4 anni, in cui il ciclo dei semiconduttori è in ripresa e in crescita. Le aziende con modello IDM (Integrated Design Manufacturing) presentano maggiori vantaggi in termini di costi rispetto alle aziende fabless. Si consiglia di prestare attenzione ai seguenti target della catena industriale: Wingtech Technology (600745), Jiejie Microelectronics (300623), Yangjie Technology (300373), Taiji Technology (300046), China Microelectronics (600360), Star Semiconductor (603290), New Energy Saving (A18105), China Resources Microelectronics (A19303).

Avvertimento rischio

1) I progressi nella produzione nazionale di chip sono inferiori alle aspettative;

2) Il sostegno politico all'industria dei circuiti integrati si è indebolito;

3) Le aziende straniere produttrici di apparecchiature per semiconduttori impongono un embargo sulle apparecchiature destinate alle aziende nazionali.

Nota: questo articolo è una ristampa da "Semiconductor Wind Vane", che sostiene la tutela dei diritti di proprietà intellettuale. Si prega di indicare la fonte originale e l'autore della ristampa. In caso di violazione del copyright, si prega di contattarci per la rimozione.

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