功率半導(dǎo)體，沉默中爆發(fā)

文 | 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

功率半導(dǎo)體廠商正處于十字路口。

Yole Group最新報(bào)告給功率半導(dǎo)體行業(yè)畫了一張清晰的坐標(biāo)系：全球電力電子市場(chǎng)將以7.1%的復(fù)合年增長(zhǎng)率從2025年增長(zhǎng)至2031年，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到413億美元。榜單上，英飛凌以覆蓋硅、碳化硅和氮化鎵的全產(chǎn)品組合遙遙領(lǐng)先，安森美和意法半導(dǎo)體分列二三位。五家日本公司緊隨其后，五家中國(guó)制造商——華潤(rùn)微電子（第九）、士蘭微電子（第十）、聞泰科技旗下Nexperia（第十一）、比亞迪半導(dǎo)體（第十三）和中國(guó)中車（第二十）——躋身前二十。

比排名更值得關(guān)注的是一個(gè)判斷：經(jīng)過多年快速擴(kuò)張，功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入整合期，競(jìng)爭(zhēng)重心從技術(shù)創(chuàng)新本身轉(zhuǎn)向市場(chǎng)領(lǐng)先產(chǎn)品、客戶獲取和銷售能力。

各大廠商近期的產(chǎn)品布局和戰(zhàn)略動(dòng)向，恰好為這個(gè)判斷提供了一線注腳。當(dāng)行業(yè)從"everyone is growing"轉(zhuǎn)向"who wins what"，分化的主線正在浮出水面。

01 AI供電：千安級(jí)電流催生新賽道

數(shù)據(jù)中心電源（包括AI相關(guān)應(yīng)用）被列為驅(qū)動(dòng)413億美元市場(chǎng)的核心增長(zhǎng)引擎之一。

英飛凌給出了量化的路線圖：AI機(jī)架功率正在經(jīng)歷三年三級(jí)跳——第一代200kW、第二代500kW、第三代1000kW將在一到兩年內(nèi)到來。對(duì)應(yīng)到營(yíng)收，AI數(shù)據(jù)中心電源方案從2026財(cái)年約15億歐元預(yù)計(jì)增長(zhǎng)至2027財(cái)年的25億歐元。圣邦微展示了最高支持1200A輸出的AI算力板供電方案，AI手機(jī)端的SGM64040也需支持20A穩(wěn)態(tài)/30A瞬態(tài)——AI設(shè)備對(duì)供電電流的需求已經(jīng)從安培級(jí)跨入千安級(jí)。

TI則展示了完整的800V供電鏈路：從電網(wǎng)輸入到PSU、熱插拔保護(hù)、電容儲(chǔ)能、高壓DC/DC、再到板側(cè)GPU內(nèi)核供電，每個(gè)環(huán)節(jié)都有對(duì)應(yīng)方案。其中800V到6V的DC/DC峰值效率達(dá)97.6%、功率密度2kW/in3，30kW AC/DC PSU峰值效率98.5%。這些硬數(shù)據(jù)量化了AI供電的效率天花板，也說明系統(tǒng)電壓向800V演進(jìn)的必然性——Yole同樣注意到了這個(gè)趨勢(shì)，指出電動(dòng)汽車從400V提升至800V、太陽能從1000V提升至1500V、AI數(shù)據(jù)中心也在向800V架構(gòu)發(fā)展。

國(guó)內(nèi)方面，圣邦微的AI算力板供電方案最高支持1200A輸出；東微半導(dǎo)的募資方向中，3300V至10kV SiC MOSFET明確面向固態(tài)變壓器等超高耐壓場(chǎng)景。三家廠商從不同角度交叉印證，意味著SST正從概念驗(yàn)證進(jìn)入工程實(shí)現(xiàn)階段。傳統(tǒng)變壓器全球缺貨已兩年，銅價(jià)持續(xù)上漲推高成本，替代窗口正在打開。

AI供電不是單一芯片的問題，而是從隔離、轉(zhuǎn)換、實(shí)時(shí)控制到配電架構(gòu)的全鏈路升級(jí)。誰能在這一鏈條上提供更完整的方案，誰就能在"客戶獲取"階段占據(jù)先機(jī)。

02 SiC：替代不可逆

Yole預(yù)測(cè)，到2031年碳化硅和氮化鎵將占整個(gè)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的31%。這個(gè)數(shù)字本身說明第三代半導(dǎo)體的滲透趨勢(shì)不可逆。但Yole同時(shí)給出了一個(gè)判斷：BEV市場(chǎng)放緩導(dǎo)致SiC供應(yīng)過剩，加劇了整個(gè)供應(yīng)鏈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，而中國(guó)制造商的價(jià)格戰(zhàn)進(jìn)一步加速了SiC價(jià)格下跌。

擺在碳化硅玩家面前的難題是：技術(shù)替代在加速，但市場(chǎng)價(jià)格在下跌。

東微半導(dǎo)第二代、第三代650V和1200V已穩(wěn)定交付，1700V通過客戶測(cè)試并獲訂單，第四代650V/750V/1200V已研發(fā)成功推進(jìn)驗(yàn)證。方正微電子的650V至2300V全系列SiC MOSFET與SBD，覆蓋插件、貼片、頂部散熱和大功率模塊全封裝形態(tài)。6英寸向8英寸晶圓的轉(zhuǎn)型推動(dòng)制造成本快速下探，650V以上高壓段對(duì)硅基IGBT的替代已經(jīng)不可逆。

隨著SiC的應(yīng)用重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)中心、樓宇儲(chǔ)能系統(tǒng)、大規(guī)模交通運(yùn)輸、國(guó)防和超高壓系統(tǒng)等高附加值領(lǐng)域，SiC將經(jīng)歷一次應(yīng)用場(chǎng)景的分流：在電動(dòng)汽車主驅(qū)等大眾市場(chǎng)，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)將愈發(fā)激烈；而在數(shù)據(jù)中心供電、固態(tài)變壓器等高附加值場(chǎng)景，SiC的技術(shù)溢價(jià)仍然成立。

價(jià)格戰(zhàn)是一把雙刃劍。華潤(rùn)微、士蘭微、比亞迪半導(dǎo)體等入圍全球前二十，說明規(guī)模優(yōu)勢(shì)已經(jīng)建立。但從器件供應(yīng)商向系統(tǒng)方案商轉(zhuǎn)型才能真正決定能否在整合期存活的關(guān)鍵。

相比SiC的過剩爭(zhēng)議，GaN正處于一個(gè)更清晰的上升通道。Yole指出GaN應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大，主要集中在消費(fèi)電子電源、快速充電器、數(shù)據(jù)中心電源以及小型高頻轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域。但同時(shí)提醒，高壓器件的可靠性、生態(tài)系統(tǒng)成熟度和供應(yīng)狀況仍然是其在汽車和高功率應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的挑戰(zhàn)。

近期的技術(shù)突破恰好指向了GaN突破瓶頸的關(guān)鍵一步。英飛凌全球首發(fā)300毫米GaN功率半導(dǎo)體晶圓技術(shù)，預(yù)計(jì)2026年底至2027年初量產(chǎn)。從6英寸到12英寸，不是簡(jiǎn)單的尺寸放大，而是單位成本和產(chǎn)能規(guī)模的質(zhì)變——這意味著GaN將從"可用"跨入"規(guī)模可用"階段。東微半導(dǎo)的低壓GaN HEMT也已突破并推進(jìn)量產(chǎn)，正向高壓、中壓、低壓全矩陣完善。TI則以GaN為核心推動(dòng)800V數(shù)據(jù)中心電源小型化，GaN在高頻、高功率密度電源中已成為主流選擇。

由于在高壓器件可靠性方面仍存在挑戰(zhàn)，短期內(nèi)仍將GaN鎖定在中低壓場(chǎng)景。但12英寸量產(chǎn)一旦兌現(xiàn)，消費(fèi)電源和數(shù)據(jù)中心供電兩個(gè)市場(chǎng)就足以撐起GaN的規(guī)模化增長(zhǎng)。

03 競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移：從器件結(jié)構(gòu)到熱管理

對(duì)于功率半導(dǎo)體來講，未來差異化的關(guān)鍵在于技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)正從器件結(jié)構(gòu)本身轉(zhuǎn)向熱管理和先進(jìn)封裝技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)趨勢(shì)包括頂部冷卻、雙面冷卻、銅夾連接、銀燒結(jié)、低電感模塊布局和嵌入式芯片封裝。

各廠商的封裝創(chuàng)新與這個(gè)判斷高度吻合。東芝業(yè)內(nèi)首創(chuàng)DSOP雙面散熱封裝，已在線控底盤大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用；方正微電子走頂部散熱及模塊化封裝路線；英飛凌的Q-DPAK和EasyPACK均為行業(yè)首發(fā)封裝。散熱方案沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，雙面散熱與頂部散熱各有場(chǎng)景適配，但誰能更高效地把熱散出去直接決定功率密度天花板。

這個(gè)趨勢(shì)的深層含義是，當(dāng)器件層面的性能差距縮小，SiC的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗在各家之間已經(jīng)不會(huì)產(chǎn)生數(shù)量級(jí)差異，競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)就轉(zhuǎn)移到了封裝和熱管理。誰能在一顆芯片上更高效地散發(fā)掉熱量，誰就能在同樣的體積內(nèi)塞進(jìn)更多功率。

04 本土廠商規(guī)模初現(xiàn)，方案待補(bǔ)

五家中國(guó)制造商躋身全球前二十，是Yole榜單中最值得關(guān)注的結(jié)構(gòu)性變化之一。受全球最大的國(guó)內(nèi)功率器件市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)，中國(guó)制造商正在迅速擴(kuò)大在碳化硅晶圓、分立器件、電動(dòng)汽車功率電子器件和工業(yè)功率模塊領(lǐng)域的市場(chǎng)份額。

本土廠商在細(xì)分賽道的單點(diǎn)突破已經(jīng)證明能力。捷捷微電車規(guī)BMS絕緣檢測(cè)芯片耐高溫125℃、長(zhǎng)壽命；雅創(chuàng)芯和的12通道車規(guī)頭燈驅(qū)動(dòng)和8mΩ低阻4通道高邊驅(qū)動(dòng)填補(bǔ)本土高端空白，目前供不應(yīng)求；芯進(jìn)電子的磁隔離產(chǎn)品在耐壓和抗干擾指標(biāo)上領(lǐng)先同行50%。

面對(duì)國(guó)產(chǎn)功率半導(dǎo)體品牌的快速發(fā)展，國(guó)外巨頭選擇用生態(tài)優(yōu)勢(shì)建立護(hù)城河。英飛凌的"From Grid to Core"全鏈路布局、TI從電網(wǎng)到GPU內(nèi)核的完整供電方案、東芝在線控底盤的系統(tǒng)級(jí)封裝應(yīng)用，這些都不是單顆器件的競(jìng)爭(zhēng)，而是系統(tǒng)級(jí)整合能力的競(jìng)爭(zhēng)。近日，英飛凌50億歐元德累斯頓超級(jí)晶圓廠的投產(chǎn)和TI虛擬一體化工廠的協(xié)同運(yùn)營(yíng)，在產(chǎn)能布局上也拉開了量級(jí)差距。

隨著功率半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入整合期，整個(gè)市場(chǎng)的窗口也在同時(shí)在收窄。本土廠商在細(xì)分賽道的單點(diǎn)突破已經(jīng)證明能力，但從器件到系統(tǒng)方案的轉(zhuǎn)型、從單一產(chǎn)品到全棧覆蓋的跨越，仍需要時(shí)間。

AI供電催生了功率半導(dǎo)體新的增量軸，kA級(jí)電流管理和SST固態(tài)變壓器是下一個(gè)產(chǎn)業(yè)化拐點(diǎn)；SiC替代不可逆但供給已過剩，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)將加速行業(yè)洗牌；GaN在12英寸量產(chǎn)前夜蓄勢(shì)待發(fā)；競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)從器件結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向熱管理和先進(jìn)封裝——這些分化主線共同指向一個(gè)事實(shí)：功率半導(dǎo)體行業(yè)正在從“做大蛋糕”轉(zhuǎn)向“分配蛋糕”。

413億美元的市場(chǎng)盤子足夠大，但增長(zhǎng)不再是普惠式的。真正的較量在量產(chǎn)線上，誰能把技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為客戶綁定，誰就能一直站在牌桌上。