半导体分立器件应用分析及测试方案

天士立 2024-05-17 15:09:08

 

一、分立器件应用领域

半导体分立器件是电子电路的基础元器件,是各类电子产品线路中不可或缺的重要组件。近年来,我国半导体分立器件制造企业通过持续的引进消化吸收再创新以及自主创新,产品技术含量及性能水平大幅提高。部分优质企业在细分产品领域的技术工艺水平已经达到国际先进水平,并凭借其成本、技术优势逐步实现进口替代。

1、家用电器领域

半导体分立器件可以对驱动家用电器的电能进行控制和转换,是家用电器的关键零部件,直接影响到家用电器的性能和品质。在我国家用电器整体升级、市场扩展的大背景下,半导体分立器件将随着家电行业的发展而具有稳定的市场发展前景。

2、电源及充电器领域

电源市场是半导体分立器件重要的应用领域,电源作为电子设备不可或缺的动力来源,广泛应用于各行各业。

(1)充电器领域 充电器是智能电子产品的重要配件之一,通过交流直流转换给智能电子产品充电,从而促使其便携易用。近年来,智能电子设备发展快速,尤其是智能手机领域。为满足不同充电场景的需要,部分手机用户可能会多配置一到两个手机充电器。由此可见,庞大的智能手机市场对充电器类核心配件形成规模巨大的市场需求。 未来随着全球智能手机渗透率在新兴市场的不断提高,以及智能手机更新换代速度的不断加快,全球智能手机市场前景广阔。智能手机市场快速发展必将带动对充电器产品的需求,而半导体分立器件作为充电器产品主要元器件,未来仍有较大的市场发展空间。

(2)电脑电源适配器 近年来,电脑产品在全球的出货量保持相对稳定,但总体容量巨大,作为电脑标配产品的电源适配器也保持相对稳定。而半导体分立器件在电源适配器中有着广泛的应用,主要起到整流、稳压等作用,从而依托于电脑市场的发展而保持长期稳定发展。

(3)工业类电源 工业电源广泛应用于机械、电力、铁路、航空、石化和医疗等行业。近年来,为满足工业产品不断向个性化、多样化、复杂化发展,信息化和智能化制造成为工业领域的发展热点。为满足工业产品的发展要求,工业制造不断融合物联网、大数据、自动化、机电一体化以及嵌入式软件等新技术。 新技术的引入需要将更多的机电控制设备应用于工业制造领域中,从而也需要相应的电源转化,而半导体分立器件是实现电源转化的核心元器件,促进了分立器件行业的发展。

3、绿色照明领域

(1)全球绿色照明现状及前景 在照明领域,半导体照明(简称LED)作为一种新型的绿色光源产品,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,并广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。目前,LED已经成为性价比较高的生态光源,全面进入照明替代市场,在全球淘汰白炽灯和限制荧光灯(含汞)使用的大趋势下,全球半导体照明市场呈现爆发式增长。

(2)我国绿色照明现状及发展前景 我国是照明产业大国,近年来LED照明增长迅速。未来,国家政策鼓励、LED渗透率提升以及应用领域扩展,将推动我国半导体照明发展,进而推动对半导体分立器件产品需求的不断增长。此外,半导体照明在农业、医疗、通讯、安全等领域的应用市场也在不断拓展。下游应用领域的不断拓宽,将带动半导体分立器件产品的发展。

4、网络与通信领域

半导体分立器件在网络通信市场主要应用于路由器产品。在移动互联网时代,人们通过互联网获取资讯,进行网上娱乐和消费的需求越来越大。随着WiFi终端设备的日益普及,加大了用户对无线路由的使用频率,用户可以摆脱固有的上网模式,随时随地享受移动宽带的乐趣。移动终端为用户上网提供便利,而移动路由器则为这些移动终端能完成自己的使命提供了保障,移动路由器市场前景广阔。 未来几年电信行业将是推动路由器市场增长的主力,全球路由器市场将在2022年达到727.7亿美元。以路由器为代表的网络通信设备需求的快速增长,为半导体分立器件又提供了一个空间广阔的应用市场。

5、汽车电子领域

半导体分立器件作为内嵌于汽车电子产品中的基础元器件,存在着巨大的刚性需求空间。伴随着汽车电子朝向智能化、信息化、网络化方向发展,以及各种LED节能型灯具在汽车主灯、指示灯、照明灯、装饰灯等方面的普及,半导体分立器件在汽车电子产品中的应用有广阔的发展空间。 汽车电子化程度的高低,已成为衡量轿车综合性能和现代化水平的重要标志,许多工业发达国家都已形成了独立的汽车电子产品。我国汽车产业目前处于快速发展阶段,汽车电子化程度也在不断提高,将进一步推动分立器件产品需求增长。

6、智能电表及仪器

电表是居家必备之品,24小时运转记录用户用电数据。智能电表中需要二极管和桥式整流器来实现电路的数据处理,因此智能电表市场的发展将带动半导体分立器件产品的市场需求。 近年来随着智能电网的快速发展,作为智能电网的重要“终端产品”,智能电表的市场渗透率也在逐渐上升。随着智能电网在全球范围内快速发展以及相关技术的不断革新,世界各国已经逐步制订并开展智能电网的发展规划和战略部署。由此,作为智能电网建设的重要基础设备,智能电表行业在未来几年将表现出巨大的发展潜力,其市场空间也将随着各国智能电网的需求增加而变得更加广阔。

7、物联网及VR/AR应用领域

半导体分立器件是电子电路的基础元器件,物联网作为利用各种信息传感设备将所有物品与互联网相连接的媒介,其发展离不开半导体分立器件等基础元器件产品。物联网广阔的市场前景将带动对分立器件产品的市场需求。 在VR/AR(虚拟现实/增强现实)的世界中,计算机的操作方式变成了人们非常熟悉的手势和画面,并且还能为人们提供更大的视野,如同之前的PC和智能手机,VR/AR有潜力成为下一个重要的计算平台。目前VR/AR的市场存量小,发展空间大,随着技术改进、价格下滑,以及相关应用的产生和推广,未来VR/AR市场将出现高增长、高弹性。VR/AR市场的快速发展势必推动作为其基础元器件的分立器件产品需求的增长。

二、分立器件行业现状

近年来,基于国家对半导体产业的重视,政策推动着包括分立器件在内的半导体产业快速发展,国内分立器件生产企业逐步形成中低端产品的国产替代,行业规模持续扩张。我国已经成为全球重要的半导体分立器件制造基地和全球最大的半导体分立器件市场,2021年我国半导体分立器件市场规模已达到3037亿元,同比增长9.92%,预计2024年将达4200亿元。

从行业产量方面来看,得益于行业规模的持续扩张及下游需求的不断增长,近年来我国半导体分立器件产量也随之不断增加。近年来,半导体分立器件的下游物联网、可穿戴设备等新兴应用领域成为新增长点,2021年我国半导体分立器产量为7868亿只,同比增长7.53%,预计2024年将达9800亿只。

受益于国家产业政策扶持和行业技术水平提升等多重利好因素,我国MOSFET企业通过产品的高性价比持续提高市场占有率,国产化水平不断提升。功率MOSFET特别是超级结MOSFET高端分立器件产品由于其技术及工艺的复杂度,还较大程度上依赖进口,未来进口替代空间巨大。中国MOSFET行业市场规模也保持稳定扩张趋势,增速高于全球市场增速。2021年中国MOSFET市场规模约为46.6亿美元,同比增长37.87%,预计2024年将达70亿美元。

三、分立器件应用中的问题及解决方案

随着近几年来以美国为首的西方集团对我国半导体实行技术封锁和所谓制裁,我国制定了2025半导体发展蓝皮书,举全国之力发展半导体产业,经过5年多的大力发展,我国半导体产业取得了飞速的发展,从材料到器件及设备,都有了质的飞跃,功率器件和集成电路产业更是发展迅速,短短几年我国中低端功率器件和IC基本实现国产化,正在向高端芯片发出进攻,然而因为我国半导体基础相对薄弱,加上美国的封锁,高端进口生产及测试设备短缺,造成芯片品质良莠不齐,以至于在市场应用过程中还存在一定的阻碍,此时器件及芯片测试开始变得越来越重要,只要通过测试才能检验器件和芯片的性能指标,不至于盲目使用造成安全隐患和市场负面影响。

针对分立器件测试,目前主要集中在晶圆中测和封装成测,测试参数主要是基于器件规格书上的动静态参数及曲线测试。目前除了国际大厂如泰克,是德,岩崎,冠魁,国内已经涌现出多家分立器件测试设备厂家,所生产的设备已经达到国际先进水平,并且已经跨出国门,推向国际市场。比如陕西天士立科技有限公司推出的STD2000半导体分立器件静态参数测试系统,能测试多种电子元器件的静态直流参数,覆盖7大类别26分类,包括“二极管类”“三极管类”“保护类器件”“稳压集成类”“继电器类”“光耦类”“传感监测类”等品类的繁多的电子元器件。高压源1400V(选配2KV),高流源40A(选配 100A,200A,500A),栅极电压40V/100mA,分辨率最高至1.5uV / 1.5pA,精度最高可至0.1%,除静态参数还可测试“结电容” ,支持“脉冲式自动加热”和“分选机连接”,能够很好地解决客户在器件研发,来料检验,选型配对,失效分析等场合的测试需求,一机多用,堪称行业里的经典机型!只有通过测试才能真正解决国产分立器件的信任危机,让国产分立器件快速取代进口,早日实现芯片自给率80%以上,让我国早日成为半导体强国!

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天士立

简介:分享半导体测试行业相关知识