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分立功率器件芯片封装材料市场和技术趋势-2019版

分立功率器件封装市场:增长缓慢,预计2024年将达到37亿美元

据麦姆斯咨询介绍,分立功率器件(整流器、MOSFET、IGBT、双极晶体管和晶闸管)是一个稳固的成熟市场,2018年市场规模为135亿美元,预计2018~2024年的复合年增长率为2.9%。分立功率器件产业的关键特性和需求包括器件的低成本、产品和供应商的大量选择、以及经过用户验证的高度标准化产品和技术(含封装技术)。事实上,分立功率器件封装技术(引线框架、芯片贴装、电气互连和封装)应具有上述特性。因此,很难将“设备集成商要求的大批量、标准化、低成本产品”与“创新的封装技术产生的额外成本”匹配起来。

不同封装解决方案的市场增长和市场规模是许多不同变量的复杂作用结果,包括器件需求演变、芯片尺寸、封装类型和使用的互连方法、缩小尺寸趋势、每个封装器件的半导体内容等。其中一些因素有利于市场增长,另一些则造成市场下滑,或形成平稳的市场演变。根据Yole分析,分立功率器件封装市场的发展将保持相当平稳,2018~2014年其市场复合年增长率为1.1%。预计到2024年,全球分立功率器件封装市场将达到37亿美元。

2018~2024年全球分立功率器件封装市场

由于越来越多地采用铜制弹片(copper clips)作为传统导线和引线带楔焊键合的替代品,所以封装解决方案的主要变化体现在电气互联层面。预计电气互联市场将在2018年至2024年实现2.5%的复合年增长率。

封装创新者的焦点正在远离分立功率器件

封装解决方案和半导体芯片的选择越来越相关。采用宽带隙半导体芯片技术(SiC和GaN)为开发商带来了新的希望,使得创新的封装解决方案(高温环氧树脂、低电感电气互连、银烧结芯片键合等)的商业化变成可能。然而,硅(Si)、SiC、GaN功率器件封装的大多数技术发展都集中在其它器件类型上,根据定义,它们不属于分立器件类型:这些器件包括电源模块和集成器件,如片上系统(SoC)和系统级封装(SiP)。在这些器件之中,封装比分立器件更重要。创新的封装解决方案开发人员专注于这些集成器件,因为它们有更强的需求,并能提供更高的客户附加值和更强的差异化价值。

封装创新聚焦集成器件,因为它比分立器件提供更高的附加值

电动汽车/混合电动汽车应用中的分立SiC器件正在向SiC模块逐步过渡,嵌入式芯片封装系统以及多芯片系统中的GaN器件集成只是这种发展趋势的几个例子。尽管采用宽带隙器件需要创新的封装解决方案,但是由于与硅相比,SiC和GaN技术的市场份额仍然很小,而且芯片尺寸较小,因此它们对封装材料市场的影响相当有限。综上所述,创新的封装技术解决方案只会对分类功率器件封装市场产生轻微影响。

分立功率器件封装仍然为材料供应商和封装厂商提供了机会

分立器件制造商(如英飞凌安森美半导体、罗姆、富士电机)可以在其内部生产功率器件,或者可以将封装外包给半导体封测厂商(OSAT)。器件制造商和OSAT都希望为其客户提供创新的封装解决方案。通常,在第一项技术应用阶段,创新产品是在内部制造的。一旦需求变得重要,器件制造商就将该技术许可给其它公司或具有强大制造能力的OSAT。芯片键合材料、环氧树脂模塑化合物和互连材料通常由同一家材料供应商提供,这些供应商也将此解决方案提供给其它市场(功率模块、多芯片器件等)。引线框架主要由众多亚洲材料供应商提供,因为低成本和高产量是重要因素。随着应用需求的增加(例如电动汽车的热循环能力),以及减小器件尺寸和增加器件封装设计的复杂性,器件制造商越来越多地寻求能够提供特定解决方案,并能确保大批量生产中严格的角度和尺寸公差的封装厂商。

分立功率器件封装解决方案厂商

安靠(Amkor)、日月光(ASE)、嘉盛(Carsem)、UTAC等先进封装厂商在智能手机和微电子应用的各种复杂器件封装方面拥有丰富的经验。功率产品,特别是低功率和中等功率范围,为他们提供了一个机会:可以将先进封装解决方案转移至功率器件,从而扩大他们的产品和客户组合。先进封装解决方案的最高附加值不是在“相当简单”的分立器件,而是在复杂的集成器件。然而,值得关注的是先进封装向功率器件的转型趋势,以便不要错过分立功率器件封装中不断增长的商机。

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