| 随着电子产品和设备的小型化，内部系统的集成化，对相关功率和电源管理器件效能的要求也越来越高。在未来几年，随着便携式产品、通信与网络系统、工业与汽车电子市场的快速增长，功率和电源管理器件市场的增长速度甚至超过终端设备市场。 功率器件长盛不衰 从市场面分析，功率半导体在伴随整个半导体产业2001年的低谷之后，在2002年时其恢复增长速度达到整个半导体行业的4～6倍,充分反映了电源产品市场在政府、行业组织针对节能制定标准和规定，以及电子产品性能不断发展趋势下对于稳定、高效电源需求的增长态势。此外,功率产品的模拟属性和相较于数字集成电路产品而言较长的产品生命周期（一般可有几年而数字集成电路产品的生命周期一般为几个月至一年）、对生产设备和工艺相对宽松的要求带来的近乎节省10%的制造成本和稳定性价格都使得相关产业具有很强的连续发展动力。在全球功率半导体市场格局中,Fairchild、IR、ST、ON、Toshiba、Mitsubishi、Infineon、Vishay、Hitachi等在分立功率半导体市场居于领先位置；Texas Instrument、ST、Analog Devices、ON、National Semi、Linear Tech、Maxim，Sanken、Fairchild等则在功率模拟集成电路市场中占据领先。 虽然由于库存上升和市场下滑，去年(2003)年底的时候分立功率半导体供应商曾面临低价格和盈利不足的挑战,但市场研究公司Frost & Sullivan仍然预期2006年分立功率半导体市场将由2002年的86.8亿美元增长至109.6亿美元。另据iSuppli预计，全球功率半导体营收到2007年将达233亿美元，年复合增长率为10.9%。其中分立功率器件将从2002年的78亿美元增长到2007年的118亿美元，年复合增长率为9%；功率模拟集成电路从2002年的61亿美元增长到2007年的115亿美元，年复合增长率为14%左右。 目前，包含整流器和晶闸管的器件和三极管型（包含功率双极晶体管、MOSFET和IGBT）器件的市场份额约为3：7，其中三极管型约占70%。IGBT(insulated-gate bipolar transistors)和MOSFET等类型产品的不断改进正在持续刺激市场，在开关电源(switch mode power supply)等应用方面IGBT的需求增长尤其显著，而出色的性价比，也使得IGBT和MOSFET占据了很大的市场份额。另外在亚洲，便携式和消费电子产品销售强劲增长将在未来一段时间内促进功率半导体亚洲市场销售额的高速增长。 虽然市场前景看好，但是功率器件销售额的增长目前正面临价格不断下跌的阻碍，制造商正在通过改变生产模式和降低生产成本来解决这个问题，如削减外包费用，将工厂向人力和安装生产成本较低的亚洲转移以及扩大产品组合等。功率器件面临的成本压力也直接改变着生产模式，而多类型功率半导体封装产品需求的急剧增长，也促进了业务模式的改变，其中封装外包趋势具有代表性的体现了这一点：模块和分立功率半导体制造商正更多的寻求外部合同封装厂商合作，外包趋势将迅速增长，从而改变以往功率半导体封装领域在业界没有很大的吸引力，未能产生大量利润的局面。 功率半导体封装相关的营收增长速度将高于整体功率半导体市场的增长速度，封装外包趋势在需要高成本新封装方式的高端功率半导体产品领域尤为明显，并且成为外包市场中的下一个热点。iSuppli的报告显示功率半导体封装市场2001-2006年的复合年度增长率为36.6%，2006年将接近17亿美元，其中功率半导体封装外包业务将占功率半导体封装总市场的近25%，2003和2004年是该业务增长最快的年份，此类外包业务在整个功率半导体封装市场中所占的份额则将从2002年的10.9%增长到2006年的25%。
无铅化工艺正在进入功率半导体产品封装领域，进而在未来几年影响供应商的市场格局,如东芝美国电子元件公司日前宣布该公司功率半导体的很多类型都将采用无铅封装或无铅涂层进行生产,这些功率产品包含高功率的IGBT模块和采用压力包装(pressure packs)的产品以及各种中等功率的产品(包括 MOSFET、双极晶体管、肖特基势垒二极管、智能型功率模块、硅控整流器与三端双向可控硅开关以及其他多种整流器)。
除了业务模式和工艺的改进，对功率器件材料的突破也是供应商下一个竞争筹码，目前比较热门的是碳化硅材料。碳化硅材料具有通态电阻低并且散热性好的特性。碳化硅的能带间隔为硅的2.8倍(宽禁带),达到3.09电子伏特。其绝缘击穿场强为硅的5.3倍,高达3.2MV/cm.其导热率是硅的3.3倍,为49w/cm.k。由碳化硅制成的肖特基二极管及MOS场效应晶体管,与相同耐压的硅器件相比,其漂移电阻区的厚度薄了一个数量级,其杂质浓度可为硅的2个数量级,由此,碳化硅器件的单位面积的阻抗仅为硅器件的100分之一。此外,碳化硅器件的漂移电阻几乎就等于器件的全部电阻。因而碳化硅器件的发热量极低。近年利用碳化硅材料制作的IGBT(绝缘栅双极晶体管)等功率器件采用先进工艺,可将通态阻抗降至通常硅器件的十分之一。可以说，碳化硅材料成为减少功率器件体积和降低电路损耗的理想选择。
目前,德国Infineon公司已经推出碳化硅肖特基势垒二极管产品,全球其他功率半导体公司也纷纷开发降低碳化硅器件沟道电阻并且降低整个器件功耗的技术。预计2006年后这些先进器件可在市场上出售。虽然目前碳化硅材料晶圆还面临高价和良率不稳的问题,但相信这些问题到2010年将基本彻底解决,届时碳化硅器件将主宰功率器件的市场。 电源管理前景火爆 从市场趋势看，近几年来，移动电话、数码相机、视频、音频、影像、控制、电信和安全等应用领域以及其它消费电子产品的快速增长为电源管理产品带来了巨大的市场，而2004年，无线多媒体通信和计算机市场的增长将成为电源管理产品增长最为显着的两大应用领域。 据美国风险发展公司(VDC)估计，2004年电源管理IC的销售收入将超过75亿美元，平均年增长速率将超过16%。专业电源管理IC市场调研公司Darnell Group也预测，仅通信设备电源管理IC的全球销售额就将由2003年的44亿美元上升到2008年的58亿美元，年复合增长率高达5.5%，以发货量计算，估计同期内的复合年均增长率可达11.2%。来自iSuppli的分析报告则指出，随着电子设备市场的广泛复苏，电源管理半导体器件市场增长强劲，2003年市场达到149亿美元，与2002年的135亿美元相比增加了10.3%，这也是自2001年以来该市场重新恢复两位数的增长，营收增长也达到13.5%，销售额超过158亿美元，2004年还将在2003年的基础上再增15%。 从应用趋势上看，产品的传统界限正在打破，如原本只是在输出功率超过250W的电源中应用的PFC(功率因子校正)，近年来也更多的应用到具有更小输出功率的电源中，有些电源的输出功率甚至低于100W，包括笔记本电脑的AC适配器。在工业和汽车电子领域，开关电源(SMPS)和智能功率模块(IPM)产品的应用也得到了极大的促进。在2004年，某些工业应用的特殊电源管理产品，如大电压分立器件和高功率大封装器件，甚至可能会供不应求。相较于全球市场，中国市场的地位正呈上升的态势，IMS公司的统计数据显示，2002年中国大陆市场在全球电源管理市场中所占的比例已经达到12%，而在今后几年这个比例将保持年均13%的增长速度。 从技术趋势上看，首先，高效低耗、更小尺寸、更多功能，突破散热瓶颈是电源管理设计的主旨。在新一代电源解决安全和商业化应用的问题之前，电源管理和系统结构设计正在朝提高电池功率转换效率、提高负载器件的功率利用效率、分布式电源体系结构(DPA)的主流化和模块化、半模块化及分立式解决方案四个趋势发展。在可携式设备的电源设计中，多功能、长时间、散热佳、低功耗、安全性并维持轻薄尺寸的需求趋势，都对电源设计带来了低功耗、高效能，以及因应小体积的薄型化封装等设计挑战，其电源管理产品的设计要求转向了系统化，如更低的功耗、更简单的设计、对高电流与低电压的支持，以及能够更精确、更有效、更安全的实现电源转化等。电源IC供应商越来越注重定制化服务满足差异化需求并越来越倾向于系统地考虑和制定未来产品的规划。电池管理向智能化迈进，显示和背光驱动电源管理产品比重则正在向白光LED和OLED转移。 随着半导体制造和封装工艺的不断升级，降低成本、加快原型设计及系统开发过程成为电源管理产品设计下一阶段面临的主要问题。在后段的封装部分，电源IC正面临着尺寸、热电源、功耗以及成本四个方面的挑战，小型化封装成为趋势，目前以小型而散热效率高的LLP封装及分层式CSP封装为主流，而最新的封装技术Microfil，其体积将比传统封装小4至7倍，集中应用于高脚数芯片。日前在加州结束的半导体设计论坛会议也显示，半导体产业进入90纳米工艺以后，电源管理将是设计商所需面对的首要课题。ARM首席研究主管Krisztian Flautner表示该公司将电源使用的有效性列为该公司至为重要的议题。当前消费性电子市场都要求延长手机等产品的电池寿命，现在的市场趋势要求手机的连续通话时间可高达4小时以上，并至少有240小时的待机时间。Agere Systems设计研究主管Donald Friedberg则指出，该公司认为，不仅电路的消耗相当要紧，为达到更佳的电源管理，更必须将整体系统电源管理同时列为考虑议题。就当前而言，嵌入式系统有相当大部分要靠软件来达到电源管理目标，因此，使用以电源管理为导向的软件系统，将可为设计业者带来重要的影响。国家半导体（NS）模拟产品部门科技官Dennis Monticelli指出，即使是模拟芯片设计者也需处理漏电或电源不稳定的问题。他强调，不仅在90纳米工艺时，电源管理会是对设计者一大挑战，进入65纳米工艺后，电源管理问题可能更为棘手。（转自 亚太资源） |
