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摘要：  據(jù)了解，混合動力車(HEV)與純電動汽車(EV)等新能源車存在巨大潛在市場規(guī)模或將給功率電子業(yè)務領域帶來進一步的變化，原因是HEV及EV需要能夠處理更大功率和更高熱量的技術。其潛在市場規(guī)模吸引力了擁有各種業(yè)務模式的新進企業(yè)，因此將會出現(xiàn)更多的新技術，成本估計也會降低。

關鍵字：  功率器件，半導體，汽車

據(jù)了解，混合動力車(HEV)與純電動汽車(EV)等新能源車存在巨大潛在市場規(guī)?；驅⒔o功率電子業(yè)務領域帶來進一步的變化，原因是HEV及EV需要能夠處理更大功率和更高熱量的技術。其潛在市場規(guī)模吸引力了擁有各種業(yè)務模式的新進企業(yè)，因此將會出現(xiàn)更多的新技術，成本估計也會降低。

新能源車潛在市場為功率電子業(yè)務領域帶來變化

功率模塊的封裝市場規(guī)模目前約為8億美元，今后還會穩(wěn)步增長。目前功率器件市場的規(guī)模為29億美元，預計今后5年內會增長至42億美元。高功率半導體此前一直是以4～6%的年增長率穩(wěn)定增長的市場，但是，2012年的銷售額降到了原來的20～25%。其原因包括，中國的風力發(fā)電與電氣化列車方面的需求急劇縮小、世界各國的光伏發(fā)電政府鼓勵政策停止以及經(jīng)濟低迷導致工廠投資減少等。高功率半導體銷售額下滑是由多種偶然的不利因素造成的，因此今后還會重新回到年增長率4～6%的穩(wěn)步增長軌道。

由于HEV和EV用產品在該市場所占的比例還會增加，今后該市場或許會發(fā)生巨大變化。HEV及EV用功率模塊的銷售額將在2020年之前達到25億美元，占到市場的約一半，該用途的出貨量將首次與消費類產品用途平分秋色。對于現(xiàn)有的半導體供應商和組裝企業(yè)而言，面向汽車用途的業(yè)務也許會變得更具吸引力。

HEV及EV市場將對功率電子器件提出新的技術要求，例如擴大工作溫度范圍和循環(huán)范圍、縮小尺寸、提高冷卻能力。從事汽車、功率器件及材料業(yè)務的大型企業(yè)已開始進行巨額投資，但這種器件如何封裝以及由誰來封裝都不明朗。

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關鍵在于IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)器件。目前，主要廠商基本都是自己單獨進行模塊封裝和組裝作業(yè)，或者利用數(shù)量很少的模塊組裝商中的某一家。最大的模塊供應商——賽米控(Semikron)和丹佛斯(Danfoss)也進行了巨額開發(fā)投資，專業(yè)性很高的組裝作業(yè)基本都在歐洲進行。

受光伏發(fā)電和風力能源泡沫影響，亞洲出現(xiàn)了很多新進企業(yè)，其中就包括中國的無廠和輕廠功率器件廠商。這些廠商利用新出現(xiàn)的為數(shù)眾多的芯片代工企業(yè)及模塊組裝商來生產自己的產品，目前正在探尋新市場。

功率半導體部門的關鍵問題是導致剝離的原因——熱循環(huán)和熱膨脹的不匹配。這些問題激發(fā)了比引線鍵合更為出色的管芯焊接技術、用來安裝管芯的新材料、直接鍵合銅基板的相關研究。

在替代鋁線鍵合方面，銅線鍵合應該是最有力的候選技術。該技術已經(jīng)在通過細線化降低電阻、提高導熱性并延長產品壽命的領域中獲得充分認可。但實際上，以高成品率大量生產細線和小焊盤極為困難，原因是可防止銅污染的管芯金屬化很難實現(xiàn)。

鋁帶鍵合技術目前已被量產線采用。盡管這種技術可通過大焊盤延長熱循環(huán)壽命，但對改善電阻和導熱性沒有明顯效果，而且成本很高。另一個接近實用水平的候選技術是采用銀粒子的燒結技術，該技術可用于銅聚酰亞胺箔或鋁鍵合帶中，有望在保持電阻和導熱性能的同時，大幅延長產品壽命。

另外，為了實現(xiàn)更加出色的耐熱循環(huán)特性，管芯焊接時使用的傳統(tǒng)型焊錫正逐漸被高溫代替品取代。使用銅和錫的共晶焊錫已被英飛凌用于生產。很薄的錫層和銅層重疊在一起，受熱后錫層熔化并擴散至銅層中，這樣便可形成熔點很高的合金。

賽米控目前正在推進使用超細銀粉膏的燒結技術。這種技術可大幅延長熱循環(huán)壽命，但需要采用可均勻保持熱量和壓力的工藝，既費時又麻煩。而使用納米銀粒子的燒結技術需要的溫度和壓力較低，能夠縮短加工時間，但存在的問題是銀粒子會在高溫下移動，而且原料成本高。

此外，要在基板水平實現(xiàn)更出色的熱性能，方法之一是將直接鍵合銅基板中使用的陶瓷材料由Al2O3或者Si3N4換成AlN(氮化鋁)，但這種方法會導致成本進一步增加。更有效的方法是，去掉陶瓷基板，將銅箔直接覆合在散熱片上，增加直接冷卻面積。(特約撰稿人：Jean-Christophe Eloy，Yole Developpement總裁兼首席執(zhí)行官)