2024年我國車規級功率半導體模塊散熱基板行業基本情況及市場規模研究分析
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報告發布方：中金企信國際咨詢《銷量認證：車規級功率半導體模塊散熱基板全球及中國企業市場占有率證明報告（2024版）》
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（1）行業概況
良好的熱管理對于功率模塊穩定性和可靠性尤為重要，相較于其他應用領域，新能源汽車電機控制器用功率半導體模塊面臨著更為復雜的使用環境和特殊的應用工況：一是車載工況功率等級高、循環波動極其復雜，功率模塊溫度快速變化，經常處于“極熱”或“極冷”狀態，消費級半導體溫度可承受區間一般為-20℃—70℃，而車規級半導體一般要求溫度可承受區間達到-40℃—175℃，此外，在對抗濕度、粉塵、鹽堿自然環境、有害氣體侵蝕等方面，車規級半導體也有更高要求；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，整車設計壽命通常在15年及以上，遠高于消費電子產品的壽命需求，在失效率方面，整車廠對車規級半導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）產品發展歷程
從基板材料和生產工藝角度，其配套的針式散熱基板已經經歷了四次演變，從基板材料看，散熱基板經歷了從鋁碳化硅到銅粉、銅塊的演進；從生產工藝看，散熱基板經歷了從粉末冶金到熱精密鍛造，再到冷精密鍛造的演進。隨著產品階段的演進，散熱基板性能逐漸優化，產品性價比逐步提高。
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，需要具備高熱導率、與芯片及覆銅陶瓷基板相近的熱膨脹系數和一定的硬度，同時還要兼具性價比。
熱導率與熱膨脹系數是散熱基板最重要的兩項性能指標。熱導率越高，材料導熱性能越好。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，高溫條件下具有不同熱膨脹系數的材料會在結合界面產生熱應力，當熱應力超過材料的極限閾值，將會導致材料結合界面斷裂或損傷，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，以提高模塊熱循環可靠性。
2）生產工藝
針翅結構的銅散熱基板，是一種成形難度高且精度高的精密結構件，對生產工藝要求嚴格，目前主要包括粉末冶金技術和精密鍛造技術，其中精密鍛造又可分為熱精鍛與冷精鍛。
A.粉末冶金技術
金屬粉末注射成型技術（以下簡稱“MIM”）是將現代塑料注射成型技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈成形技術，其基本工藝過程是：選取符合MIM要求的金屬粉末和粘結劑，在一定溫度下采用適當的方法將粉末和粘結劑混合成均勻的喂料，經制粒后注射成型，獲得的成型坯經過脫脂處理后燒結致密化成為最終成品。
B.精密鍛造技術
精密鍛造成形技術是指零件成形后，僅需要少量加工或不再加工，就可以用作機械構件的成形技術，即制造接近零件形狀和尺寸要求的毛坯，目前該技術廣泛運用于大批量生產結構相對復雜的零部件。
熱精鍛成形是指在再結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雜的零件。熱精密鍛造的優缺點較為明顯，其優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，對模具設計要求不高。同時熱鍛使鍛壓設備噸位大為減少，可節約設備購置成本。熱精鍛劣勢在于鍛件冷卻過程存在熱脹冷縮現象，影響鍛件精度；高溫下鍛件表面易產生氧化或燒損缺陷，影響產品表面質量；鍛造過程能耗高，增加能耗成本。
（3）市場規模
受益于下游新能源汽車產業的蓬勃發展，車規級功率半導體模塊散熱基板需求快速增長，但目前尚無該細分領域市場規模的公開統計數據。考慮到散熱基板終端配套為新能源汽車，兩者具有直接相關性，故采用新能源汽車銷量測算散熱基板的需求量。
據此，全球車規級功率半導體模塊散熱基板市場規模測算如下：
數據整理：中金企信國際咨詢
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