三、电力电子器件的市场分析及预测
(一)国际市场分析
当前，国际电力电子器件市场的年平均增长速度在15%左右，2013年市场容量将近1千亿美元，主要供应商集中在美国、日本和欧洲。美国是电力电子器件的发源地，在全球电力电子器件市场中占有重要的位置，主要器件企业有通用电气(GE)、ONSemi等。从上世纪90年代开始，日本成为国际上电力电子器件产业的发达地区，主要器件企业有东芝、富士和三菱等。欧洲也是全球电力电子器件产业的发达地区，主要企业有英飞凌、ABB、Semikron等。国际上SiC电力电子器件的主要供应商有Wolfspeed、英飞凌、罗姆、东芝、富士和三菱等公司;国际上GaN电力电子器件的主要企业有英飞凌、松下、富士通、三星、Transphom、GaNSystem、EPC、Avogy等。
从器件种类看，以硅基功率MOSFET和IGBT为代表的场控型器件是国际电力电子器件市场的主力军，其中IGBT器件的年平均增长率超过30%，远高于其它种类器件。在SiC和GaN电力电子器件领域，由于国际上出现商业化产品的时间较短，并受技术成熟度和成本的制约，该领域尚处于市场开拓的初期阶段，预计将在2018~2020年进入市场爆发式增长阶段。
(二)国内市场分析
“十二五”期间，我国电力电子器件市场在全球市场中所占的份额越来越大，已成为全球最大的大功率电力电子器件需求市场，在此期间我国电力电子器件市场年增长率近20%。在此器件，我国的IGBT芯片实现了量产，600V、1200V、1700V、3300V、4500V、6500V的芯片和模块均能提供产品，并逐步扩大应用领域。但是，我们必须看到，我国IGBT芯片的进口率仍然居高不下，主要市场仍然被国外企业所主导，严重阻碍了我国独立自主IGBT器件产业的健康发展。
随着战略性新兴产业的崛起，电力电子器件及装置在风能、太阳能、热泵、水电、生物质能、绿色建筑、新能源设备等先进制造业中将发挥重要作用。2013年我国的电力电子器件市场总额近2000亿元人民币，由此直接带动的电力电子装置产业的市场超过2万亿元人民币。中国电器工业协会电力电子分会预测，随着新能源革命的推动，我国电力电子器件产业将迎来10~20年的黄金发展期，将保持较高的增长态势，并在投资增量需求与节能环境需求的双重推动，以及下游电力电子装置行业需求高速发展的拉动下，我国电力电子器件市场到2020年预计将超过5000亿元人民币。
(三)市场预测
目前，电力电子器件市场的主力军仍然是硅基功率MOSFET和IGBT等器件。尽管这些器件已趋于成熟，但是未来几年，随着器件新结构的出现和制造工艺水平的不断提高，其性能会得到进一步提升和改良，CoolMOS、各种改进型的IGBT和IGCT仍有很强的生命力和竞争力。在未来一段时间内，以各种电力电子器件为主功率器件的电力电子装置和系统将展开激烈竞争。
超大功率领域，晶闸管类器件在一段时间还有广泛的应用。大功率平板全压接IGBT将在这一领域向晶闸管发起挑战。未来10~15年，这一领域也将面临高压大容量碳化硅电力电子器件的挑战。
在中大功率领域，以硅基IGBT为主功率器件的设备将广泛应用于工业电源、电机变频、通讯电源、不间断电源、工业加热，电镀电源、电焊机等领域。特别是随着我国柔性高压直流输电、轨道交通、新能源开发、电动汽车等技术的发展和市场需求的增加，高电压、大电流的IGBT器件的需求非常紧迫，需求量非常大。在接下来的5~10年内，这一领域的硅基IGBT器件将面临碳化硅电力电子器件的强劲挑战。
在中小功率领域，以MOSFET、IGBT为主功率器件的电力电子系统和设备将在中低功率领域发挥巨大的作用，主要用于消费类领域，如电磁炉、变频空调、变频冰箱等。基于超级结技术的CoolMOS将成为重要的发展方向。在接下来的5~10年内，该领域的硅基MOSFET和IGBT器件将面临氮化镓电力电子器件的强劲挑战。
在SiC和GaN电力电子器件领域，由于受到材料成本较高和材料质量较低以及工艺不完全成熟等因素的影响，国际上仅在650V~1700V的SiC器件和低于650V的GaN器件领域实现了产业化。近年来，全球在SiC和GaN材料和器件的研发投入以及生产规模均迅速增长，产业化技术快速成熟，具有广泛的市场前景。以SiC和GaN材料为代表的宽禁带半导体材料和器件产业已成为高科技领域中的战略性产业，国际领先企业已经开始部署市场，全球新一轮的产业升级已经开始。
四、2016-2020年电力电子发展重点
制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。作为制造业之一的电力电子器件产业，是关系到国计民生的高新基础性产业，在经济发展、国防建设和民生中发挥着重大的作用。电力电子器件产业主要是核心的电力电子芯片和封装的生产，但也离不开半导体和电子材料、关键零部件、制造设备、检测设备等产业的支撑，其发展既需要上游基础的材料产业的支持，又需要下游装置产业的拉动，其产业发展具有投资大、周期较长的特点。
为建立我国独立自主的、具有国际竞争力电力电子器件产业，建议在2016~2020年在以下技术和产业进行重点布局，并制定关键材料和关键器件的相关技术标准。其中，近期发展目标为：在硅基电力电子器件用8英寸高阻区熔中照硅单晶圆片，IGBT封装用平板全压接多台架精密陶瓷结构件、氮化铝覆铜板、铝-碳化硅散热基板，6英寸碳化硅单晶及外延材料，6英寸~8英寸硅基GaN外延材料和4~6英寸碳化硅基GaN外延材料、SiC和GaN耐高温(>300ºC)封装材料等关键材料方面形成生产能力;关键电力电子器件方面，硅基IGBT芯片、模块以及硅基MOSFET、FRD的国内市场占有率达到一定的份额，形成中低压SiC功率二极管、JFET和MOSFET以及低压GaN功率器件等器件生产能力，开发相应功率模块。2020年发展目标为：在关键材料方面，形成硅基电力电子器件所需全部材料、碳化硅6英寸单晶和厚外延材料、6~8英寸硅基GaN外延材料和4~6英寸碳化硅基GaN外延材料、SiC和GaN电力电子器件所需高温(>300ºC)封装材料等的生产能力，并建立相应标准体系和专利保护机制;在关键电力电子器件方面，硅基IGBT、MOSFET、FRD形成系列化产品，综合性能达到国际先进水平，SiC二极管、晶体管及其模块产品和GaN器件产品具有国际竞争力。
(一)关键材料
1.关键半导体材料
(1)提升8英寸区熔中照高阻硅晶圆片技术，其直径≥200mm，满足IGBT芯片生产的需求，中子辐照设备和工艺上有所提高。
(2)开发6英寸4H型SiC单晶及切磨抛圆片技术，实现零微管;开发6英寸4H型SiC同质厚外延片，满足SiC芯片生产的需求。
(3)开发GaN外延材料技术，包括硅基GaN外延材料、碳化硅基GaN外延材料和基于GaN衬底的同质外延材料等，满足GaN芯片生产的需求。
(4)研发基于氮化铝、氧化镓、金刚石等新型半导体材料技术。
2.关键零部件材料
(1)开发平板全压接多台架精密陶瓷结构件材料，满足平板全压接型IGBT制造的需求。
(2)开发氧化铝(Al2O3)陶瓷覆铜板、氮化铝(AlN)陶瓷覆铜板、氮化硅(Si3N4)陶瓷覆铜板、铝-碳化硅(AlSiC)基板、硅凝胶、焊片(焊带)等关键零部件材料，满足焊接型功率模块制造的需求。
(3)开发专用于SiC和GaN器件的封装材料，满足工作温度≥300ºC的需求。
