2024年我國車規(guī)級功率半導(dǎo)體模塊散熱基板行業(yè)基本情況及市場規(guī)模研究分析
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報告發(fā)布方：中金企信國際咨詢《銷量認證：車規(guī)級功率半導(dǎo)體模塊散熱基板全球及中國企業(yè)市場占有率證明報告（2024版）》
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（1）行業(yè)概況
良好的熱管理對于功率模塊穩(wěn)定性和可靠性尤為重要，相較于其他應(yīng)用領(lǐng)域，新能源汽車電機控制器用功率半導(dǎo)體模塊面臨著更為復(fù)雜的使用環(huán)境和特殊的應(yīng)用工況：一是車載工況功率等級高、循環(huán)波動極其復(fù)雜，功率模塊溫度快速變化，經(jīng)常處于“極熱”或“極冷”狀態(tài)，消費級半導(dǎo)體溫度可承受區(qū)間一般為-20℃—70℃，而車規(guī)級半導(dǎo)體一般要求溫度可承受區(qū)間達到-40℃—175℃，此外，在對抗?jié)穸?、粉塵、鹽堿自然環(huán)境、有害氣體侵蝕等方面，車規(guī)級半導(dǎo)體也有更高要求；二是汽車行駛過程中會存在振動與顛簸，功率模塊長期處于高震動的工作環(huán)境，要求功率模塊各組成部分具有足夠的機械強度，能夠在強震動環(huán)境下正常運行；三是必須確保超長使用壽命和零容錯率，整車設(shè)計壽命通常在15年及以上，遠高于消費電子產(chǎn)品的壽命需求，在失效率方面，整車廠對車規(guī)級半導(dǎo)體的要求通常是零失效；四是裝配體積、重量和制造成本有嚴格限制。
（2）產(chǎn)品發(fā)展歷程
從基板材料和生產(chǎn)工藝角度，其配套的針式散熱基板已經(jīng)經(jīng)歷了四次演變，從基板材料看，散熱基板經(jīng)歷了從鋁碳化硅到銅粉、銅塊的演進；從生產(chǎn)工藝看，散熱基板經(jīng)歷了從粉末冶金到熱精密鍛造，再到冷精密鍛造的演進。隨著產(chǎn)品階段的演進，散熱基板性能逐漸優(yōu)化，產(chǎn)品性價比逐步提高。
1）基板材料
散熱基板作為整個功率模塊的力學(xué)支撐與重要的散熱通道，對其綜合性能有較高要求，需要具備高熱導(dǎo)率、與芯片及覆銅陶瓷基板相近的熱膨脹系數(shù)和一定的硬度，同時還要兼具性價比。
熱導(dǎo)率與熱膨脹系數(shù)是散熱基板最重要的兩項性能指標。熱導(dǎo)率越高，材料導(dǎo)熱性能越好。此外，由于功率模塊由不同材料封裝而成，芯片、覆銅陶瓷基板、散熱基板等具有不同的熱膨脹系數(shù)，高溫條件下具有不同熱膨脹系數(shù)的材料會在結(jié)合界面產(chǎn)生熱應(yīng)力，當熱應(yīng)力超過材料的極限閾值，將會導(dǎo)致材料結(jié)合界面斷裂或損傷，因此散熱基板需要具有與芯片、覆銅陶瓷基板相接近的熱膨脹系數(shù)，以提高模塊熱循環(huán)可靠性。
2）生產(chǎn)工藝
針翅結(jié)構(gòu)的銅散熱基板，是一種成形難度高且精度高的精密結(jié)構(gòu)件，對生產(chǎn)工藝要求嚴格，目前主要包括粉末冶金技術(shù)和精密鍛造技術(shù)，其中精密鍛造又可分為熱精鍛與冷精鍛。
A.粉末冶金技術(shù)
金屬粉末注射成型技術(shù)（以下簡稱“MIM”）是將現(xiàn)代塑料注射成型技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而形成的一門新型粉末冶金近凈成形技術(shù)，其基本工藝過程是：選取符合MIM要求的金屬粉末和粘結(jié)劑，在一定溫度下采用適當?shù)姆椒▽⒎勰┖驼辰Y(jié)劑混合成均勻的喂料，經(jīng)制粒后注射成型，獲得的成型坯經(jīng)過脫脂處理后燒結(jié)致密化成為最終成品。
B.精密鍛造技術(shù)
精密鍛造成形技術(shù)是指零件成形后，僅需要少量加工或不再加工，就可以用作機械構(gòu)件的成形技術(shù)，即制造接近零件形狀和尺寸要求的毛坯，目前該技術(shù)廣泛運用于大批量生產(chǎn)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的零部件。
熱精鍛成形是指在再結(jié)晶溫度以上進行鍛造的精鍛工藝。因為變形溫度高，在進行鍛造時材料的變形抗力低，塑性好，所以易于成形幾何形狀復(fù)雜的零件。熱精密鍛造的優(yōu)缺點較為明顯，其優(yōu)勢在于高溫可減少金屬的變形抗力，因而減少壞料變形所需的鍛壓力，對處理較硬的金屬時較為高效，對模具設(shè)計要求不高。同時熱鍛使鍛壓設(shè)備噸位大為減少，可節(jié)約設(shè)備購置成本。熱精鍛劣勢在于鍛件冷卻過程存在熱脹冷縮現(xiàn)象，影響鍛件精度；高溫下鍛件表面易產(chǎn)生氧化或燒損缺陷，影響產(chǎn)品表面質(zhì)量；鍛造過程能耗高，增加能耗成本。
（3）市場規(guī)模
受益于下游新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，車規(guī)級功率半導(dǎo)體模塊散熱基板需求快速增長，但目前尚無該細分領(lǐng)域市場規(guī)模的公開統(tǒng)計數(shù)據(jù)?？紤]到散熱基板終端配套為新能源汽車，兩者具有直接相關(guān)性，故采用新能源汽車銷量測算散熱基板的需求量。
據(jù)此，全球車規(guī)級功率半導(dǎo)體模塊散熱基板市場規(guī)模測算如下：
數(shù)據(jù)整理：中金企信國際咨詢
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