目前，市场上急缺IPM和MOSFET这一类的功率器件物料，IGBT类高压大电流产品反而不缺。国际电子商情询问被动元件分销商了解到，国内IPM智能功率器件供应链，由于新能源汽车、充电桩变频器起量，不用单独设计IGBT驱动和保护电路，可靠性和稳定性比较强，加上选型较多，价格不是特别敏感，厂商订单塞爆。ROHM、英飞凌等原厂优先投产IGBT，导致IPM产能保守过去，出现缺货涨价。过去，通用的IPM智能功率模块45-100RMB不等；现在，已经涨到75-125RMB不等。MOSFET这块主要是做小功率电路保护，电源开关频率高，加上智能手机快充普及千元机器，在消费电子领域、白家电和新能源市场应用广泛，部分品种出现供不应求情况。

功率半导体市场趋势

根据IC Insights最新的调查报告，全球分立式功率晶体管市场在2012年受到整体经济形势的影响出现大幅下滑之后，2013年在低谷基础上强势反弹，到2017年，全球分立式功率晶体管市场的营收将每年以8.5%左右的速度成长。

随着新的燃油经济性标准和日趋严格的环境法规的推出，电动汽车(EV)/混合动力汽车(HEV)迎来高速发展，汽车功能电子化趋势日益增强，汽车电子市场未来3年CAGR预计将达19%，增长潜力巨大。功率器件作为提高能源转换效率的关键部件，将在当中发挥重要的作用。

2006~2020年全球功率器件市场趋势(单位：百万美元)

根据赛迪顾问的报告，功率半导体占到新能源汽车新增半导体用量的76%、新能源整车半导体用量的50%。未来几年新能源汽车及充电桩市场将进入爆发期，功率半导体作为其核心器件也将迎来黄金发展期。 

家用电器以及小功率工业传动设备能效提升的全球性趋势导致了IPM产品领域的增长。根据应用的不同，使用IPM的变频电机消耗的能量仅有简单通断控制电机的一半左右。在冰箱这样的家电中，使用一台或多台变频电机获得的能效提升能降低外壳绝缘要求，这可改善设计灵活性并降低材料成本。

IPM产品在紧凑、可靠的单一封装内整合了功率半导体（此种情况下是IGBT）和集成电路（IC）组件。IHS Technology的研究人员估计，在2015年到2020年期间，IPM产品全球市场的复合年均增长率接近10%，同期消费领域的年均复合增长率预计达到15.5%。在未来几年，新能源和白家电有望成为该领域的增长推动器。

数据显示，2015年国际IGBT市场规模约为48亿美元，预计到2020年市场规模可以达到80亿美元，年复合增长率约10%。

目前，国内IPM、MOSFET和IGBT功率器件厂商在电力牵引、智能电网、高铁和地铁、电动车和充电桩、变频家电和变频空调、机器人和运动控制、保障性安居工程、节能设备以及城市基础设施项目等市场带动下，将迎来长足发展。

全球主要功率器件供应商

MOSFET电源控制管理器件是提升电子设施及产品省电效能的首要关键，应用领域包括智能手机、个人电脑、云端运算服务器、大尺寸超薄型LED显示屏、LED TV、及LED照明、DC-DC转换等。随着瑞萨、英飞凌、Fairchild、Vishay相继退出中低端产品线，采用开发Sic方案走向大电流、小体积高端产品。中小功率的MOSFET芯片已产业化，目前国产替代率最高的功率器件，国外知名原厂有APM、FM、APPC，国产厂商知名的有士兰微、Nexperia、闸能科技、成启半导体等。

智能功率模块(IPM)，是指集成驱动和保护电路到单个封装的模块化方案，较分立方案减少占板空间，提升系统可靠性，简化设计和加速产品面市时间。应用于工业、汽车和消费等应用，具有显著的能效、尺寸、成本、可靠性等优势，价格优势明显。IPM老牌供应商为：ROHM、三菱电机、东芝、安森美、英飞凌（美国国际整流器）、日本新电元等功率器件大厂。

IGBT适合高压大电流应用，开关频率不高，一般低于20K，也有新型IGBT可以高开关频率，一般来用的话开关频率不高。选型方面，IGBT的驱动要求比较高，需要负压关断，最好是软关断避免高的DV/DT损坏管子。IGBT器件受限于工艺，平均价格居高不下，中国的现状仍是进口芯片封装为主，主要在日美欧大厂手中。三菱自1968年提出IGBT概念后，至今已经开发到第7代IGBT产品。 

国际厂商起步早，研发投入大，形成了较高的专利壁垒。美国功率器件处于世界领先地位，拥有一批具有全球影响力的厂商，例如TI、Fairchild、NS、Linear、IR、Maxim、ADI、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay等厂商。欧洲拥有Infineon、ST和NXP三家全球半导体大厂。日本功率器件厂商主要有Toshiba、Renesas、NEC、Ricoh、Sanke、Seiko、Sanyo、Sharp、Fujitsu、Toshiba、Rohm、Matsushita、Fuji Electric等等。中国台湾的功率芯片市场发展较快，拥有立锜、富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等一批厂商。台湾厂商主要偏重于DC/DC领域，主要产品包括线性稳压器、PWMIC（Pulse Width Modulation IC，脉宽调制集成电路）和功率MOSFET，从事前两种IC产品开发的公司居多。

国内方面，华虹宏力是全球首家、最大的功率分立器件200mm代工厂，在功率器件产品稳定量产上拥有15年的经验。公司提供独特的、富有竞争力的超级结MOSFET（Super Junction，SJNFET）和场截止型（Field Stop，FS）IGBT工艺。其中先进的第二代SJNFET和新一代的600V~1200V FS IGBT已实现量产。

国内首条、世界上第二条8英寸IGBT专业芯片线已于2014年下半年在中国南车株洲所下线投产，标志着我国开始打破英飞凌、ABB、三菱电机等国外公司在高端IGBT芯片技术上的垄断。IGBT模块的封装技术也上了一个大台阶，采用国产芯片的4500V、6500V／600A～1200A的IGBT模块进入小批量的量产阶段。

功率器件原厂动态和策略

功率半导体主要在以Si、GaN、SiC三种材料为衬底开发，由于各自的性能不同，Si、SiC和GaN功率器件各有不同的应用市场。国内外各大厂商看好SiC与GaN功率半导体的未来发展前景，早已有所布局。

策略上，ST认为，在工业和家电市场上，IGBT是一个高成本效益的解决方案，但是，在逆变器市场上，碳化硅MOSFET将接替IGBT成为新的霸主，因为逆变器市场对能效要求很高。在电机控制市场上，IGBT将要面临一场卫冕战。Littelfuse投入了大量的研发力量开发SiC产品，如SiC肖特极二极管。强茂股份表示，SiC肖特基的成本高出Si数倍，将慢取代现有的Si组件。

原厂也看好功率器件在新兴市场的表现，安森美通过并购Fairchild，以补足其在中、高压功率器件上的不足。瑞萨则通过收购Intersil巩固其在汽车电子市场的地位。英飞凌以8.5亿美元收购了Cree旗下Wolfspeed功率和射频业务部，包括相关的功率和射频功率器件碳化硅晶圆衬底业务。三菱电机的功率半导体模块（包括其在美国合资企业Powerex）约占全球总销量的23%，位居功率模块市场首位。

刚从NXP标准产品部门独立出来成立的Nexperia，最大优势是现有工厂能够进行前后端生产，IDM模式可缩短产品周期快速上市，日前宣布推出尺寸减小80%的汽车用功率MOSFET封装。

另外，具ICZOOM消息称，此前有从F原厂中国区功率部门出来的一个团队，自己在做一个新品牌，主要生产制造替代MOSFET电源管理器件，已大量出货。

MOSFET介绍

金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”（工作载流子）的极性不同，可分为“N型”与“P型” 的两种类型，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS、PMOS等。

各种常见的MOSFET技术

双栅极MOSFET

双栅极（dual-gate）MOSFET通常用在射频（Radio Frequency,RF）集成电路中，这种MOSFET的两个栅极都可以控制电流大小。在射频电路的应用上，双栅极MOSFET的第二个栅极大多数用来做增益、混频器或是频率转换的控制。

耗尽型MOSFET

一般而言，耗尽型（depletion mode）MOSFET比前述的增强型（enhancement mode）MOSFET少见。耗尽型MOSFET在制造过程中改变掺杂到通道的杂质浓度，使得这种MOSFET的栅极就算没有加电压，通道仍然存在。如果想要关闭通道，则必须在栅极施加负电压。耗尽型MOSFET最大的应用是在“常闭型”（normally-off）的开关，而相对的，加强式MOSFET则用在“常开型”（normally-on）的开关上。

NMOS逻辑

同样驱动能力的NMOS通常比PMOS所占用的面积小，因此如果只在逻辑门的设计上使用NMOS的话也能缩小芯片面积。不过NMOS逻辑虽然占的面积小，却无法像CMOS逻辑一样做到不消耗静态功率，因此在1980年代中期后已经渐渐退出市场。

功率MOSFET

功率晶体管单元的截面图。通常一个市售的功率晶体管都包含了数千个这样的单元。主条目：功率晶体管

功率MOSFET和前述的MOSFET元件在结构上就有著显著的差异。一般集成电路里的MOSFET都是平面式（planar）的结构，晶体管内的各端点都离芯片表面只有几个微米的距离。而所有的功率元件都是垂直式（vertical）的结构，让元件可以同时承受高电压与高电流的工作环境。一个功率MOSFET能耐受的电压是杂质掺杂浓度与N型磊晶层（epitaxial layer）厚度的函数，而能通过

的电流则和元件的通道宽度有关，通道越宽则能容纳越多电流。对于一个平面结构的MOSFET而言，能承受的电流以及崩溃电压的多寡都和其通道的长宽大小有关。对垂直结构的MOSFET来说，元件的面积和其能容纳的电流成大约成正比，磊晶层厚度则和其崩溃电压成正比。

功率MOSFET的工作原理

截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。

导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子—电子吸引到栅极下面的P区表面

当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。

值得一提的是采用平面式结构的功率MOSFET也并非不存在，这类元件主要用在高级的音响放大器中。平面式的功率MOSFET在饱和区的特性比垂直结构的MOSFET更好。垂直式功率MOSFET则取其导通电阻（turn-on resistance）非常小的优点，多半用来做开关切换之用。

DMOS

DMOS是双重扩散MOSFET（double-Diffused MOSFET）的缩写，它主要用于高压，属于高压MOS管范畴。

以MOSFET实现模拟开关

MOSFET在导通时的通道电阻低，而截止时的电阻近乎无限大，所以适合作为模拟信号的开关（信号的能量不会因为开关的电阻而损失太多）。MOSFET作为开关时，其源极与漏极的分别和其他的应用是不太相同的，因为信号可以从MOSFET栅极以外的任一端进出。对NMOS开关而言，电压最负的一端就是源极，PMOS则正好相反，电压最正的一端是源极。MOSFET开关能传输的信号会受到其栅极—源极、栅极—漏极，以及漏极到源极的电压限制，如果超过了电压的上限可能会导致MOSFET烧毁。

MOSFET开关的应用范围很广，举凡需要用到取样持有电路（sample-and-hold circuits）或是截波电路（chopper circuits）的设计，例如类比数位转换器（A/D converter）或是切换电容滤波器（switch-capacitor filter）上都可以见到MOSFET开关的踪影。

单一MOSFET开关

当NMOS用来做开关时，其基极接地，栅极为控制开关的端点。当栅极电压减去源极电压超过其导通的临界电压时，此开关的状态为导通。栅极电压继续升高，则NMOS能通过的电流就更大。NMOS做开关时操作在线性区，因为源极与漏极的电压在开关为导通时会趋向一致。

PMOS做开关时，其基极接至电路里电位最高的地方，通常是电源。栅极的电压比源极低、超过其临界电压时，PMOS开关会打开。

NMOS开关能容许通过的电压上限为（Vgate-Vthn），而PMOS开关则为（Vgate+Vthp），这个值通常不是信号原本的电压振幅，也就是说单一MOSFET开关会有让信号振幅变小、信号失真的缺点。

双重MOSFET（CMOS）开关

为了改善前述单一MOSFET开关造成信号失真的缺点，于是使用一个PMOS加上一个NMOS的CMOS开关成为目前最普遍的做法。CMOS开关将PMOS与NMOS的源极与漏极分别连接在一起，而基极的接法则和NMOS与PMOS的传统接法相同。当输入电压在（VDD-Vthn）和（VSS+Vthp）时，PMOS与NMOS都导通，而输入小于（VSS+Vthp）时，只有NMOS导通，输入大于（VDD-Vthn）时只有PMOS导通。这样做的好处是在大部分的输入电压下，PMOS与NMOS皆同时导通，如果任一边的导通电阻上升，则另一边的导通电阻就会下降，所以开关的电阻几乎可以保持定值，减少信号失真。

功率模块

扩展: 智能功率模块是以IGBT为内核的先进混合集成功率部件，由高速低功耗管芯（IGBT）和优化的门极驱动电路，以及快速保护电路构成。IPM内的IGBT管芯都选用高速型的，而且驱动电路紧靠IGBT，驱动延时小，所以IPM开关速度快，损耗小。IPM内部集成了能连续检测IGBT电流和温度的实时检测电路，当发生严重过载甚至直接短路时，以及温度过热时，IGBT将被有控制地软关断，同时发出故障信号。此外IPM还具有桥臂对管互锁、驱动电源欠压保护等功能。尽管IPM价格高一些，但由于集成的驱动、保护功能使IPM与单纯的IGBT相比具有结构紧凑、可靠性高、易于使用等优点。

检测判断方法: 功率模块输入的直流电压（P、N之间）一般为260V-310V左右，而输出的交流电压为一般不应高于220V。如果功率模块的输入端无310V直流电压，则表明该机的整流滤波电路有问题，而与功率模块无关；如果有310V直流电压输入，而U、V、W三相间无低于220V均等的交流电压输出或U、V、W三相输出的电压不均等，则可初步判断功率模块有故障。