芯耀
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經國務院同意，1月17日，工業(yè)和信息化部等六部門聯(lián)合發(fā)布《關于推動能源電子產業(yè)發(fā)展的指導意見》，提出促進“光儲端信”深度融合和創(chuàng)新應用，引發(fā)業(yè)界熱議?！吨袊娮訄蟆凡稍L權威專家學者和龍頭企業(yè)，探討能源電子產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)如何抓住電子信息與新能源深度融合帶來的巨大市場機遇，敬請關注。
為推動能源電子成為實現(xiàn)碳達峰碳中和的關鍵力量，近日，工業(yè)和信息化部等六部門聯(lián)合發(fā)布《關于推動能源電子產業(yè)發(fā)展的指導意見》（以下簡稱《指導意見》）?！吨笇б庖姟穼?a class="article-link" target="_blank" href="/e/1714306.html">功率半導體器件、敏感元件及傳感類器件等視為發(fā)展能源電子的關鍵信息技術產品，同時給出了相關發(fā)展建議。
對于能源電子產業(yè)而言，功率半導體與傳感類器件就像建造摩天大樓的磚瓦，前者決定了能源轉換效率，后者影響到能源管理智能化水平。賽迪顧問集成電路研究中心研究員楊俊剛在接受《中國電子報》記者采訪時表示，在能源電子應用中，高品質功率半導體能夠更好地提升能量轉換效率；而傳感器的主要功能是監(jiān)測、控制位置、溫度、濕度、圖像、加速度及電磁等信息，可保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行。
提高國產功率半導體產能
將直流電轉化為交流電，是光伏、風電等新型能源在使用過程中的必要過程，逆變模塊便是實現(xiàn)這一過程的必要器件。這一過程轉化效率的高低，直接影響到能源利用效率和各新能源發(fā)電站的現(xiàn)實收益。楊俊剛稱，目前全球電能的有效轉化率為80%，還有很大部分的能量損耗。而逆變模塊中功率半導體器件的品質，可直接關系到能源的轉化效率。
全球IGBT市場規(guī)模
數據來源：公開資料
當前，市面上用于直流電轉化為交流電的功率半導體器件主要有三種：硅基IGBT最為常用，市場占有率最高；碳化硅MOSFET正在逐漸進入市場；氮化鎵HEMT作為未來可能會成為替代前二者的新型產品，仍處于試用階段。從當前已量產產品的市場占有率來看，能源轉化效率較高的產品仍多來自海外大廠。國內廠商如斯達半導、株洲中車、比亞迪半導體等在硅基IGBT領域已有一定市場份額，但在碳化硅MOSFET領域，國產產品僅有零散出貨，表現(xiàn)并不特別突出。
當前國產功率半導體產品市占率低的主要原因是在電路設計和制造工藝上與海外大廠相比仍存在差距，許多產品的技術參數上仍不如海外產品。在當前情況下，要發(fā)展我國能源電子產業(yè)，芯謀研究總監(jiān)李國強認為，國內功率半導體企業(yè)需要在加大研發(fā)投入和擴大產能兩方面同時開攻。
近兩年，國內功率半導體企業(yè)已經在逐步擴充產能。2022年10月，華潤微電子深圳12英寸項目開工，預計2024年年底實現(xiàn)通線投產，滿產后形成年產48萬片12英寸功率芯片的生產能力。2023年1月，華虹半導體及其全資子公司華虹宏力、國家集成電路產業(yè)基金二期、無錫市實體訂立合營協(xié)議，將合營公司注冊資本增至40.2億美元，從事65/55nm至40nm工藝的12英寸晶圓的制造及銷售。以大功率IGBT模塊、MOSFET IPM模塊和其他系統(tǒng)級集成封裝為主營業(yè)務的中芯紹興二期項目將投資61.3億元，實施項目擴產，預計產能將提升至每月10萬片。
在李國強看來，用于能源電子的功率半導體品類集中、用量大，存在較大的增長空間，當前仍可繼續(xù)擴張其產能，鼓勵廠商加大研發(fā)投入，提高產品制造工藝和設計能力，同時鼓勵終端產品支持國產功率半導體，以逐步提升國內功率產品的市場份額。
豐富傳感器產品類型
相較于功率半導體器件，用于能源電子產業(yè)的傳感類器件具有種類龐雜的特點。《指導意見》指出，要“發(fā)展小型化、低功耗、集成化、高靈敏度的敏感元件，集成多維度信息采集能力的高端傳感器，新型MEMS傳感器和智能傳感器，突破微型化、智能化的電聲器件和圖像傳感器件” 。
而之所以要發(fā)展此類器件，與電網系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢密切相關：為提升能源系統(tǒng)的能源利用效率，電力行業(yè)正在進行智能化改造。在發(fā)電環(huán)節(jié)，利用智能傳感器進行優(yōu)化，可提高單位時間內的發(fā)電效率。舉個簡單的例子，將感光傳感器安裝在光伏太陽能電池板上，讓電池板根據當天日照情況調整角度，便可提升其單位時間內發(fā)電量。在能源管理環(huán)節(jié)，電力行業(yè)正在逐漸改變原本粗放的管理方式，管理系統(tǒng)的智能化程度對于能源管理效果來說更加重要。多維度信息采集能力、電量整體調配能力影響到整個電網系統(tǒng)的能源利用效率，也需要基于智能傳感器的信息采集高準確度。
長期以來，電力網絡管理系統(tǒng)建設智能化程度較低，用于該領域的傳感器數量少，使得國內該領域的傳感器技術發(fā)展相對滯后。加之傳感器市場本身存在單件產品附加值低、產品類型多樣化的特點，國內生產企業(yè)大多規(guī)模較小，覆蓋到的產品類型也較為有限。相比之下，海外大廠的產品類型則更為豐富，其資產規(guī)模也更大。
漢威科技集團研究院常務副院長武傳偉在接受《中國電子報》記者采訪時亦表示，傳感器領域存在行業(yè)松散、體系不全、檢測認證機構稀缺等問題。
為解決此類問題，李國強認為，應該發(fā)揮規(guī)模效益。一方面，鼓勵設計公司提高產品質量和性能，在把握國內市場的基礎上開拓全球市場，進而實現(xiàn)以高營收支持企業(yè)長期發(fā)展；另一方面，為拓展企業(yè)產品類型，降低單一企業(yè)研發(fā)成本，鼓勵企業(yè)通過合作、并購等方式組成更大的經濟實體，從而提高公司整體效益。
制定行業(yè)統(tǒng)一標準
“如果能源管理是離散的，沒有完整的體系、統(tǒng)一的標準，則能源管理效果無從談起。” 中國傳感器與物聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟常務副理事長郭源生在接受《中國電子報》記者采訪時表達了這樣的觀點，“相關部門應當從能源信息化問題入手，針對能源產生、輸送、管理和使用四個環(huán)節(jié)，進行系統(tǒng)性診斷，分析與判斷，提供完整的信息化戰(zhàn)略定位與頂層設計，以問題為導向，制定全產業(yè)鏈技術創(chuàng)新方案與智能化發(fā)展路線圖，避免形成新的信息‘孤島化’、‘碎片化’問題，以實現(xiàn)基礎產業(yè)發(fā)展的市場有效性和技術創(chuàng)新的可持續(xù)性。”
對于能源電子相關功率半導體與傳感器產業(yè)來說，同樣要保持系統(tǒng)思維，以目標為導向，協(xié)調各方發(fā)展。以功率半導體產業(yè)為例，當前高品質功率半導體產品國產化率低是業(yè)界公認的現(xiàn)存問題。提高國內產品產量僅能夠解決供應的問題，而要提高終端市場對國產功率半導體產品的認可度，還需要借助給予終端廠商相應補貼等措施，提高其對國內產品的信心，從而為國內產品迭代提供更多空間。
在郭源生看來，行業(yè)主管部門作為協(xié)調者、管理者，要對能源的數字化信息化進行明確的戰(zhàn)略定位和頂層設計，同時要建立系統(tǒng)規(guī)范的標準體系，從而指導企業(yè)進行有序的、科學的、精準的面向市場的創(chuàng)新。標準不統(tǒng)一是以傳感器為代表的行業(yè)最為突出的問題，給行業(yè)發(fā)展帶來很大阻力。因此，郭源生認為應該在明確市場戰(zhàn)略定位的基礎上，聯(lián)合政府部門與相關企業(yè)，制定技術路線與技術標準，制定產品目錄清單。由此，既可以給優(yōu)質產品以認證肯定，又可以將不符合標準的、劣質的產品“拒之門外”。
《指導意見》涉及多種類型的元器件，覆蓋推進重點終端市場應用、高度重視產業(yè)安全規(guī)范和有序發(fā)展、強化組織保障措施等多個方面。郭源生強調，《指導意見》為推動能源產業(yè)與電子信息產業(yè)深度融合與協(xié)同發(fā)展提供了政策性指導，在《指導意見》具體落地時，相關單位要發(fā)揮好主體作用和協(xié)同作用，避免在政策設計、標準制定與完善、產業(yè)化應用和市場對接中的錯位、和缺失問題。
