작은 출력 부품, 에너지 절약 탄소 감소 도우미

작은 출력 부품, 에너지 절약 탄소 감소 도우미

광볼트/풍력발전 에너지 저장 시스템, 전기차 및 충전말뚝, 공업 주파수 변환 제어 시스템... 많은 에너지 절약과 탄소 강하 응용이 탄소 도달 탄소 중립 목표를 실현하는 유리한 도구가 되었다.상기 응용된 전자 전력 시스템에서 소모 제어 작용을 발휘하는 것은 바로 작은 출력 반도체 부품이다.

작은 부피, 큰 효과

출력 반도체는 전기 에너지 전환을 실현하는 핵심 부품으로 전압 전류의 운용을 효과적으로 제어할 수 있다. 스위치 상태의 변화를 통해 역변, 정류, 주파수 변환 등 다양한 기능을 실현하고 전자 전력 시스템의 에너지 출력을 제어하며 전체 전자 전력 시스템의 에너지 소모를 최저 범위 내에서 제어하여 에너지에 대한 합리적인 관리를 실현하고 에너지 소모를 낮추며 탄소 배출을 줄일 수 있다.

출력 반도체 부품의 서로 다른 구조는 서로 다른 스위치 주파수, 출력 수준과 격침장의 강도를 결정하기 때문에 서로 다른 유형의 출력 반도체의 사용 장면도 결정한다.IGBT, MOSFET는 현재 시장에서 가장 흔히 볼 수 있는 전력 반도체 부품이다.필요한 구동 전력이 작고 스위치 속도가 빠르기 때문에 실리콘 기반의 MOSFET는 600V 이하의 응용에서 주류를 차지한다.도통 손실이 낮고 스위치 속도가 비교적 빠르며 내압 등급이 높고 작업 결온이 높으며 구동이 편리하기 때문에 실리콘 기반의 IGBT는 600V~6500V 고압 응용 시장을 차지했다.

그 구조와 기능의 특성을 바탕으로 출력반도체는 이미 발전, 송전, 전기 사용 등 여러 분야의 핵심 부품이 되었다.예를 들어 발전된 광볼트 역변기, 풍전 변류기 등 설비, 송전 분야의 직류 환류 밸브, 교직류 차단기 등 설비, 전기 분야의 전기차 드라이브, 전력 기관차 드라이브, 충전기, 저장 환류기, 공업 변주파기 또는 변류기 등 설비에서 출력 반도체는 모두 두드러진 역할을 발휘한다.

이 밖에 출력 반도체는 에너지 절약과 탄소 감소에 새로운 발전 공간을 가져왔다.항힐 세정과학기술그룹유한공사 회장은 중국전자보 기자와의 인터뷰에서"공률반도체는 새로운 전기에너지 생산과 응용 방식을 창조할 수 있다. 예를 들어 전기차, 풍력발전, 광볼트발전, 공업과 민간 분야의 전기화로 화석에너지의 사용을 줄일 수 있다. 출력반도체의 사용은 에너지 효율을 높일 수 있다. 예를 들어 주파수 변환 에너지 절약, 직류 송전으로 에너지 손실을 절약할 수 있다."

IGBT 메인스트림

IGBT는 입력 저항이 높고 제어 출력이 작으며 구동 회로가 간단하며 스위치 속도가 빠르고 통태 전류가 크며 도통 압력이 낮아지고 손실이 적다는 등 여러 가지 장점을 가지기 때문에 현재 시장 환경에서 절대적인 우위를 가진다.

IGBT는 비통즉단 스위치 부품으로 울타리 원극 전압의 변화를 통해 꺼진 상태를 제어하고 신호 지령에 따라 전압, 전류, 주파수, 위상 등을 조절하여 정확한 조절의 목적을 달성할 수 있다.따라서 IGBT는 현재 전력 반도체 시장의 가장 주류가 되는 부품으로 신에너지 발전, 전기차 및 충전기, 전기화 선박, 직류 송전, 저장 에너지, 공업 전기 제어와 에너지 절약 등 여러 분야에서 광범위하게 응용되고 있다.

그러나 전 세계 IGBT 점유율을 장악한 것은 여전히 해외 선두 업체인 잉비링, 미쓰비시, 후지이다. 세 거두가 IGBT 시장의 70%의 점유율을 잠식했다.국내 IGBT 업체들은 이미 구조를 가지고 있지만 기술과 시장의 진일보한 발전을 실현하려면 비교적 큰 도전이 존재한다.텐모 세이디 컨설턴트 집적회로센터장은 중국전자보 기자와의 인터뷰에서 IGBT의 기술 노선은 영비릉이 이끌고 있으며 현재 영비릉의 제품은 7세대까지 발전했고 국내의 IGBT 기술은 현재 영비릉 4세대와 5세대 수준에 불과하다고 말했다.

가능한 한 빨리 해외 선진 수준과의 격차를 좁히기 위해 국내의 출력 반도체 업체들은 IGBT 트랙 배치에 박차를 가하여 제품의 성능을 향상시키고 시장 공간을 넓히기 위해 노력하고 있다.국내 전력 반도체 기업 중 비야디반도체, 화윤미전자, 스란미전자, 스다반도 등 기업의 활약이 비교적 두드러진다.

비야디반도체는 이미 IGBT의 전 산업 사슬 제품을 배치하여 자동차 분야에서 뛰어난 활약을 보이며 국내 신에너지 자동차 시장 점유율의 18%~20%를 차지한다.가흥스다 반도는 시작이 비교적 이르고 2008년부터 시작했으며 기술의 시작점이 비교적 높다. 현재 600V/650V/1200V/1700V/3300V 등 다양한 규격의 IGBT 모듈 제품을 갖추고 있으며 MOSFET, IPM, FRD/정류모듈, 트랜지스터 등 다양한 유형의 제품이 있어 제품 유형이 비교적 풍부하다.그 밖에 주주 중차 시대는 스마트 전기망, 자동차, 신에너지 전기 제어 등 분야에서 계획을 세웠는데 그 시장은 전체 자동차 시장의 약 1% 정도를 차지하고 매우 큰 발전 공간을 갖추고 있다.그 밖에 화윤미와 스란미도 IGBT를 제품 라인의 하나로 배치했다.

이중 구동 최적화 봉인 및 응용 광대역 반도체

우리나라는 전 세계에서 가장 큰 출력 반도체 시장을 가지고 있으며 약 500억 달러의 전 세계 출력 반도체 시장에서 국내 시장은 35%~40%의 점유율을 기여했다.'14, 5'기간에 클라우드 컴퓨팅, 모바일 상호 연결, 빅데이터, 인공지능을 비롯한 차세대 정보 기술의 발전은 전원 관리 제품에 더욱 많은 수요를 창출할 것이다.'탄소 피크','탄소 중화'목표의 제시로 신에너지 발전, 전기차 및 충전기, 공업 전기 제어 등 여러 분야가 신속한 발전에 들어가면 IGBT, MOSFET 산업의 성장을 이끌 것이다.

국내 기업에 대해 말하자면 날로 확대되는 국내 시장은 의심할 여지없이 그 발전에 더욱 넓은 발전 공간을 제공했다.한편, 시장 성장 기회를 어떻게 잡고 산업 돌파를 어떻게 실현하며 제품 성능 향상을 어떻게 실현하는지에 대해 등모는 부품 구조 최적화와 안감 재료 혁신의 이중 구동 방식을 빌릴 수 있다고 주장했다. 이것은 국내 기업의 발전 기회이다.

비야디반도체유한공사 양흠요 부사장은 중국전자보 기자와의 인터뷰에서 "더 높은 출력 밀도, 스위치 주파수, 더 작은 도통 압력강하, 스위치 손실, 칩 사이즈, 모듈 부피는 미래 IGBT의 기술 발전 방향"이라고 말했다.출력 반도체 제품의 성능을 향상시키는 길에서 실리콘 부품은 상승 한계에 직면하고 있다.실리콘 기재 자체의 제한으로 인해 반도체 부품의 출력 수준과 스위치 주파수는 더욱 향상될 수 없다.이때 SiC, GaN 등 광대역 반도체 재료는 더욱 향상된 출력 반도체 성능의 새로운 트랙이 되었다.

현 단계에서 밴드 반도체의 제조가 어렵고 생산 능력이 낮으며 가격이 높기 때문에 주로 차량 등 신뢰성에 대한 요구가 높은 고부가가치 제품에 사용될 것이다. 이런 제품들은'쌍탄소'목표가 가져온 신에너지 발전, 전기차 및 충전기, 공업 전기 제어 등 여러 분야의 발전과 고도로 부합된다.이런 업계는 전원 관리의 안정성에 대한 요구가 높고 출력 반도체의 주파수에 대한 요구가 높기 때문에 광대역 반도체 구조의 핵심 방향이 될 것이다. 국내 IGBT 업계는 광대역 반도체를 빌려'변도 추월'을 실현할 기회가 있을 것이다.

광대역 반도체는 현재 제조의 난이도가 높고 양률이 낮으며 가격이 높다. 제품 가격의 변동에 민감하고 부가가치가 낮은 제품에 대해 출력 반도체 성능의 향상은 봉인 방식을 최적화하는 것에서 착수할 수 있다.더욱 선진적인 모듈화 봉인을 채택하여 산열 성능을 최적화하고 결온을 높이는 등 방식으로 봉인을 최적화하여 모듈의 사용 효율을 높인다.

트렌드포스 집방자문분석가 공서교는 중국전자보 기자와의 인터뷰에서 국내 기업들이 선진 봉인, 광대역 반도체 등 신재료 분야에서 추월 가능성을 갖추고 있다고 주장했다.그는 "산업 특성을 보면 출력반도체는 특색 있는 공예 제품에 속하고 공정 공예, 봉인 디자인과 신재료 교체에 더욱 치중하며 몰의 법칙을 따라잡을 필요가 없기 때문에 국내 기업들이 뒤를 따를 기회가 많다"고 말했다.희효정 기자