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《栅极驱动器市场及技术趋势-2017版》

MEMS  · 公众号  ·  · 2017-05-11 07:07

正文

栅极驱动器IC将面临更高的集成要求以及GaN(氮化镓)、SiC(碳化硅)所带来的挑战。

栅极驱动器IC市场将从稳定增长的功率半导体产业中获益

近年来,大部分家用电器、电动汽车、混合动力汽车(包括轻度混合动力汽车)以及可再生能源产品已经开始应用专门的板载功率半导体器件。这些应用大多采用功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和IGBT(绝缘栅双极晶体管)作为功率开关,但是IGBT和MOSFET的栅极驱动器采用率和应用各不相同。2016年,电力应用中有超过60%的栅极驱动器与MOSFET有关。不过,MOSFET和IGBT之间栅极驱动器的营收差距正在快速缩小。

Yole预测,栅极驱动器IC将从功率半导体产业的稳定增长(2017~2022期间的复合年增长率(CAGR)预计将达6.1%)中获益。2016年,全球栅极驱动器IC的市场营收为12亿美元,预计2017~2022年期间的复合年增长率为5.1%。

基于Yole的研究分析,由于隔离集成技术的需求,单通道和半桥栅极驱动器IC将在未来几年持续增长。2016年,半桥栅极驱动器IC预计在整个栅极驱动器市场营收中的占比,已经超过了40%。单侧栅极驱动器IC是第二位最受欢迎的拓扑结构,约占整体市场营收的30%。全桥和三相栅极驱动器大多应用于马达控制和中低功率的逆变器。

在本报告中,Yole详解了栅极驱动器拓扑结构的区别,并按类型(单通道、半桥、全桥及三相)分析了市场规模。本报告还按照应用对市场进行了细分,包括汽车、消费类、工业、计算机及通讯;以及按照电压范围进行了细分,包括小于400V、400~1200V以及大于1200V。本报告深入分析了与栅极驱动器IC相关的市场细分领域、机遇、业务模式及技术趋势。


栅极驱动器IC市场规模及预测

与隔离技术相关的技术要求,以及应用GaN和SiC的功率晶体管,正推动先进驱动器IC技术的发展

近年来,所有主要厂商都开始提供隔离集成产品,无核变压器成为最主要的类型。在相同封装内的隔离,为驱动器IC提供了更高的集成度,这正是许多系统制造商所追求的。本报告对脉冲变压器、电平移位器、光隔离器和无核变压器等多种主流隔离技术进行了深入地技术分析,还包括它们的主要应用、优缺点,以及厂商对这些技术的应用定位和开发。

除了隔离技术,高温运行等其它恶劣环境要求的利基应用,为栅极驱动器带来了额外的增长机遇。SiC功率开关具备高Tj和Te性能特性,且能够耐受高温环境。Cissoid和X-Rel Semiconductor等公司正寻求这些利基应用中SiC的潜在投资机遇。

GaN场效应晶体管相比硅基MOSFET能够以更高频率进行开关切换。更高的切换频率在带来优势的同时,也带来了挑战。Yole以Navitas作为案例进行了研究,Navitas正在尝试将GaN场效应晶体管和GaN控制器集成在同一个基板上。这种集成功率晶体管及其驱动器的单片解决方案,体现了多家GaN和SiC厂商的参与,以获得足够的驱动器促进宽带隙器件在下一代变频器中的应用。


高功率和中低功率应用的栅极驱动器技术发展路径图

受更高的集成度需求推动,以及对更完整的产品解决方案的需求增长,栅极驱动器供应链正在形成

除了栅极驱动器IC制造商,其它厂商正随供应链的发展而逐渐兴起,为各种电源管理需求提供替代解决方案。其中,两个主要的解决方案是智能电源模组(IPM)和即插即用栅极驱动器板。一款智能电源模组在一个封装中集成了控制、保护、栅极驱动器和功率切换器件,以满足紧凑、高效要求,以及特定应用的电源管理需求。超过70%的智能电源模组应用于白色家电和马达控制。Mitsubishi(三菱)、ON Semiconductor(安森美)、Semikron(西门康)以及Infineon(英飞凌)等著名厂商在智能电源模组市场正展开激烈的竞争。基于Yole的分析,高压智能电源管理模组,预计将在多个重要市场逐渐缓慢取代分立解决方案,例如汽车、工业及消费类市场。

栅极驱动器竞争环境中的商业模式发展

本报告详细介绍了未来几年栅极驱动器市场的竞争环境和供应链发展。主要的信息包括:

排名前五位的栅极驱动器IC供应商控制了超过50%的市场,它们大多还在功率半导体市场展开竞争,包括NXP(恩智浦)、Infineon(英飞凌)以及STMicroelectronics(意法半导体)。相比存储、CPU和传感器等其它半导体市场,功率半导体细分领域相对还没有固化,仍为具备好的商业模式和战略的厂商提供了市场增长机遇。

在栅极驱动器市场,多种商业模式都能够成功的满足各种各样的客户需求。厂商通过周期性地改变商业模式来满足快速增长的市场。例如,传统IC供应商Texas Instruments(德州仪器),开始专注于通过在一个封装或基板上集成多个芯片来提供系统级解决方案。

SiC和GaN等新材料将提高集成度。SiC和GaN都已经应用多年。为了收回成本,并实现利益最大化,厂商正从提供组件转向提供系统级解决方案。其它过去没有在这两种材料上投入的厂商,可以通过并购其它厂商而获得产品线和专业技术。

最后,本报告还提供了Broadcom(博通)、Infineon(英飞凌)、Renesas(瑞萨)、NXP(恩智浦)、Texas Instruments(德州仪器)等其它顶级供应商的公司简介、栅极驱动器产品以及营收分析。本报告旨在提供栅极驱动器、功率半导体、竞争环境及主要功率应用的最新信息。

本报告涉及的部分公司:Broadcom Limited, Infineon, Renesas, STMicroelectronics, ON Semiconductor, NXP, Mitsubishi, Panasonic, MediaTek, RichTek, Sanken Electric, Toshiba, ROHM, Cassoid, X-Rel, Wolfspeed, Dialog semiconductor, Navitas, Texas Instruments, Agile Switch, Analog Devices, Silicon Labs, NVE corporation, ABB, GaN Systems, EPC, GE...


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