Embed Size (px)
Citation preview
POWER ELECTRONICS Market & Trends
SEMICON RUSSIA 2016Константин Носов, генеральный директор
www.angstrem.ru2
KEY APPLICATIONS for POWER ELECTRONICSСФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ СИЛОВОЙ
ЭЛЕКТРОНИКИ *
* Доклад подготовлен на основании данных аналитических отчетов Yole Developpement* Report based on Yole Developpement data
www.angstrem.ru3
4
СЕГМЕНТЫ РЫНКА СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
We focus on 6 key applications for power electronics and other ones with large volume market
Сегмент Области применения
Автомобили
Электроприводы и системы заряда для электромобилей и гибридных авто
ИБП ЦОДы, промышленность и здравоохранениеРельсовый
транспортЭлектроприводы для железнодорожного транспорта, трамваев и метро
Солнечнаяэл. энергия Инверторы для систем солнечной
энергетикиИнверторы для ветрогенераторов
Эл. приводыдвигателей
Промышленность (лифты, насосы, вентиляция…), коммерция
Производство
Сварка, индукционный нагрев, силовые установки для судов, тяжелое машиностроение…
Коммерческий
Потребительский сегмент, бытовая техника, освещение…
6 ключевы
х сегменто
в Ветроваяэл. энергия
www.angstrem.ru4
4
POWER ELECTRONICS MARKET SEGMENTATION
We focus on 6 key applications for power electronics and other ones with large volume market
Segment Applications
Automotive
EV/HEV powertrains and chargers
UPS
Data centers, hospitals, industries
Rail
Trains, metros and subways powertrains
Photovoltaics
Photovoltaics inverter and micro-inverters
Wind
Wind turbines inverters (on-shore and off-shore)
Motor drives
Industrial applications (lifts, pumps, fans…), commercial motor drives
Industrial
Welding, Induction heating, Medical,Avionics and marine propulsion, Heavy duty vehicles…
Commercial
Consumer,White goods, Lighting, Cameras…
6 key applicatio
ns for power
electronics
EV – Electric VehicleHEV – Hybrid Electric Vehicle
www.angstrem.ru5
INVERTER MARKETS and DRIVERSИНВЕРТОРЫ: РЫНКИ и ДРАЙВЕРЫ
РОСТА
www.angstrem.ru6
Драйверы инновационного
развития
Снижение габаритов
Снижение веса
Снижение стоимости
• Повышение налогов на выбросы CO2
• Требования и правила в области производства чистой энергии
• Потребности в массовых перевозках
• Эффективность перевозок
• Положения об энергоэффективности
• Рост рынков ЦОД и хранения данных
• Рост нагрузки на электросеть за счет использования чистой энергии
Ветрогенераторы
PV inverter
Motor drives
Rail traction
ИБП
EV/HEV
Рынок инверторов Драйверы роста областей
применения
Повышение эффективности
ДРАЙВЕРЫ РОСТА и РАЗВИТИЯ РЫНКА ИНВЕРТОРОВ
www.angstrem.ru7
We focus on 6 key applications for power electronics and other ones with large volume market
Size reduction
Weight reduction
Efficiency improvement
Cost reduction
• Increase of CO2 emission taxes
• Demand and regulations forclean energy generation
• Need for mass transportation
• Need for efficient transportation
• Regulation on energy efficiency
• Data center and data storage market increase
• Utility grid stress increasing due tothe use of clean energy
Wind turbines
PV inverter
Rail traction
EV/HEV
Inverter marketsDrivers for inverterinnovation
Drivers for application growth
UPS
Motor drives
INVERTER MARKETS and DRIVERS
www.angstrem.ru8
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ОПТИМИЗАЦИИ ИНВЕРТОРОВ – ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ, СНИЖЕНИЕ МАССЫ и ГАБАРИТОВ
В сфере генерации электроэнергии (ветровая и солнечная электроэнергия, ИБП) основная задача – повышение эффективности преобразования.
В сфере связанной с транспортом (электромобили, самолеты, поезда) основная задача – оптимизация веса и габаритов.
www.angstrem.ru9
THE MAIN AREAS FOR IMPROVEMENT ARE INVERTER EFFICIENCIES AND POWER DENSITIES
Power generation applications focus their efforts on improving efficiency, while embedded ‘mobile’ systems are seeking higher
power densities
In general power generation applications including wind, PV and UPS are focused on improving efficiency.
Embedded ‘mobile’ systems, such as EV/HEV, aircraft, and trains have space and weight as their main priority.
www.angstrem.ru10
РАЗВИТИЕ РЫНКА ИНВЕРТОРОВ
www.angstrem.ru11
INVERTER MARKET EVOLUTION
www.angstrem.ru12
РОСТ ДОЛИ РЫНКА ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ
За период 2015 – 2021 ожидается четырехкратный рост рынка электромобилей, соответствующий рынок силовой электроники в области инверторов к 2021 составит $13 Млрд.
Гибридные и электромобили составляли 30% от всего рынка силовых модулей в 2015. К 2021 эта доля ожидается на уровне 50%, что составляет $2.3 Млрд и 13 Mлн авто.
HEV – Hybrid Electric VehiclePHEV – Plug-in Hybrid
Electric VehicleEV – Electric Vehicle
www.angstrem.ru13
ELECTRIFIED CARS ARE GRABBING MARKET SHARE
The electrified vehicles market is expected to quadruple from 2015 – 2021, and the associated power electronics market at inverter level will reach $13B by 2021 too.
EV/HEV represented 30% of the overall power module market in 2015. By 2021 this share is expected to reach almost 50%, meaning a $2.3B market and 13M cars.
HEV – Hybrid Electric VehiclePHEV – Plug-in Hybrid
Electric VehicleEV – Electric Vehicle
www.angstrem.ru14
СФЕРА ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ОТКРЫВАЕТ БОЛЬШИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЛЯ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Инвестиции в возобновляемую энергетику в мире в 2015 году в два раза превысили объем вложений в традиционную.
Рынок инверторов для возобновляемой энергетики 2015 – 2021 (GW)(солнечная энергетика, ветровая и приливная)
www.angstrem.ru15
RENEWABLE ENERGY SOURCES OFFER BIG and SUSTAINABLE OPPORTUNITIES for POWER ELECTRONICS
www.angstrem.ru16
POWER DEVICE MARKET and TECHNOLOGYРЫНОК СИЛОВЫХ УСТРОЙСТВ и
ТЕХНОЛОГИИ
www.angstrem.ru17
РЫНОК СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ(микросхемы и драйверы, модули и дискретные элементы)
К 2020 рынок превысит $17 Млрд, при этом среднегодовой темп роста составит 6.9% за период 2014-2020.
Основной вклад в темпы роста вносят силовые модули IGBT.
Объем рынка силовых полупроводников за период 2010 – 2020 (Млн $)
www.angstrem.ru18
POWER DEVICE MARKET SIZE (power IC, modules and discretes)
The market will surpass $17B by 2020, representing a compound annual growth rate (CAGR) of 6.9% for the period 2014-2020.
IGBT power modules will lead this growth.
www.angstrem.ru19
РЫНОК IGBT
Уже устоявшийся рынок IGBT, стимулируемый рынком электромобилей, имеет хорошую динамику с ожидаемым среднегодовым ростом в 10% за период 2014 - 2020.
Основной объем рынка IGBT находится в диапазоне напряжений 600 – 1200 В.
Изменение средней стоимости продажи и объема рынка IGBT в единицах и $ за период с 2014 по 2020
Объем рынка (в Млн единиц)
Сред
няя
стои
мос
ть п
род
ажи
($)
www.angstrem.ru20
IGBT MARKET
Stimulated by the electric vehicles market and its own maturity, IGBT devices is a dynamic
market, with a 10% CAGR expected from 2014 - 2020.
www.angstrem.ru21
ТЕХНОЛОГИИ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Широкозонные полупроводники (WBG) в основном ориентированы на применение в области высокотехнологичных устройств
Технология SiC более освоенная по сравнению с GaN и уже находит применение в таких областях как тяговые приводы в ЖД транспорте и инверторы для солнечной энергетики
www.angstrem.ru22
POWER DEVICE TECHNOLOGY POSITIONING
WBG (Wide Band Gap) devices are primarily positioned in high-end applications
SiC technology is more mature than GaN, and so industry segments such as the rail traction and PV inverters have already launched their WBG device systems based on it
www.angstrem.ru23
ТЕХНОЛОГИИ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Производство SiC диодов освоено, в настоящее время используются преимущественно в паре с IGBT.
SiC диоды, ввиду уже хорошо освоенной технологии, не оставляют ниши для GaN диодов. В то время как GaN транзисторы занимают нишу в области низких напряжений.
Основное применение полупроводников на основе GaN лежит в диапазоне 200 – 600В, область применения SiC – от 600В и выше.
www.angstrem.ru24
POWER DEVICE TECHNOLOGY POSITIONING
SiC diodes today are already in production, mainly coupled with IGBT technology. GaN will primarily target medium voltage applications (in the 200 – 600V range). Sic will primarily target high voltage applications ( higher 600V ).
www.angstrem.ru25
РЫНОК МАТЕРИАЛОВ СИЛОВЫХ МОДУЛЕЙ
С целью повышения эффективности и снижения потерь, всё больше и больше применяются силовые модули вместо дискретных элементов, что требует использования современных материалов и развития технологий сборки, сварки.
Перед силовой электроники ставятся задачи, которые требуют развития технологий корпусирования. Ключевые задачи – оптимизация преобразования энергии с целью снижения выбросов СО2 и снижение габаритов и массы.
www.angstrem.ru26
POWER MODULE MATERIAL MARKET SIZE
In order to increase performance and to reduce losses, more and more power electronics applications choose to use power modules instead of discrete components. .
Developments for power packaging are needed because power electronics is facing many challenges. Increasing power density and power conversion optimization for CO2 emission reduction are key.
www.angstrem.ru27
ДИСКРЕТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Общий тренд – переход на SMD типы корпусов, применение SMD компонентов становится все более распространенным при разработке силовых устройств.
Существенным преимуществом применения SMD элементов является возможность автоматизации массового производства в таких областях как гибридные и электромобили.
www.angstrem.ru28
DISCRETE POWER DEVICES
Surface mounted devices (SMD) are becoming increasingly common.
For large volume applications such as EV/HEV SMD brings a possibility of being assembled automatically, which is a huge advantage.
www.angstrem.ru29
КРАТКОЕ РЕЗЮМЕ
Мировой рынок силовой электроники будет уверенно расти вслед за развитием направлений и сфер применения, в том числе в области альтернативной энергетики и электромобилей
SiC GaN
Для удовлетворения возрастающих требований будут развиваться технологии и материалы для производства силовой электроники
Общий тренд в силовых устройствах - повышение компактности и эффективности
www.angstrem.ru30
SUMMARY
The global power electronics market will grow following trends and applications, such as renewable electricity generation and electric vehicles
SiC GaN
Power packaging technologies and materials are developing to meet new demands
Global trend for power devices – efficiency and power density improvement
www.angstrem.ru31
СИЛОВЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ ПРОИЗВОДСТВА АНГСТРЕМ
Напряжение Ток Технология
600 – 6500 В 50 – 150 A • NPT+, SPT+, TrenchIGBT чипы
IGBT модули
Напряжение Ток Типы корпусов
600 – 1700 В 75 – 600 A • Semitrans 32,64; • HiPak, PrimePak, StakPak (in future)
Дискретные элементы
Напряжение Ток Типы корпусов
30 – 1700 В 1 – 100 A • IGBT/MOSFET• TO-220,247,251,252,263; SOT-227
www.angstrem.ru32
ANGSTREM POWER DEVICES
Voltage Current Technology
600 – 6500 V 50 – 150 A • NPT+, SPT+, TrenchIGBT devices
IGBT modules
Voltage Current Packages
600 – 1700 V 75 – 600 A • Semitrans 32,64; • HiPak, PrimePak, StakPak (in future)
Discrete devices
Voltage Current Packages
30 – 1700 V 1 – 100 A • IGBT/MOSFET• TO-220,247,251,252,263; SOT-227
www.angstrem.ru33
ОБ АНГСТРЕМ
Группа компаний «Ангстрем» — ведущий российский разработчик и производитель полупроводниковых изделий от дискретных транзисторов до современных микроконтроллеров и микропроцессоров. Решения на базе электронных компонентов компании Ангстрем используются во всех сферах нашей жизни: авиационная и космическая техника, энергетика и автомобилестроения, системы телекоммуникаций, железнодорожный и городской транспорт, медицины и фармацевтики, а также грузоперевозки. Компания обладаем одним из самых мощных в России комплексом по созданию и производству полупроводниковых изделий: 10 полноценных дизайн-центров, более 1000 сотрудников, две производственные линии.
Контакты:Площадь Шокина, дом 2, строение 3Зеленоград, Москва, Россия, 124460
Телефон: +7 (499) 720-84-44Факс: +7 (499) 731-32-70
E-mail: [email protected]
33
www.angstrem.ru34
ABOUT ANGSTREM
Angstrem, group of companies, is leading Russian Semiconductor Company that produces full range of products from discrete components to high end microcontrollers and microprocessors. Solutions based on Angstrem’s components are used in all areas of our lives: aerospace and railway, automotive and transportation, power management and smart grid, telecommunication and IoT. The company has ten modern design centers and two production lines located in Russia, and cooperate with leading production facilities worldwide to offer full solution to our customers.
Contacts:Shokina Square, build. 2, str. 3
Zelenograd , Moscow , Russia , 124460Phone: +7 (499) 720-84-44
Fax: +7 (499) 731-32-70 E-mail: [email protected]
34
