2024年我国车规级功率半导体模块散热基板行业基本情况及市场规模研究分析
报告发布方：中金企信国际咨询《销量认证：车规级功率半导体模块散热基板全球及中国企业市场占有率证明报告（2024版）》
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（1）行业概况
良好的热管理对于功率模块稳定性和可靠性尤为重要，相较于其他应用领域，新能源汽车电机控制器用功率半导体模块面临着更为复杂的使用环境和特殊的应用工况：一是车载工况功率等级高、循环波动极其复杂，功率模块温度快速变化，经常处于“极热”或“极冷”状态，消费级半导体温度可承受区间一般为-20℃—70℃，而车规级半导体一般要求温度可承受区间达到-40℃—175℃，此外，在对抗湿度、粉尘、盐碱自然环境、有害气体侵蚀等方面，车规级半导体也有更高要求；二是汽车行驶过程中会存在振动与颠簸，功率模块长期处于高震动的工作环境，要求功率模块各组成部分具有足够的机械强度，能够在强震动环境下正常运行；三是必须确保超长使用寿命和零容错率，整车设计寿命通常在15年及以上，远高于消费电子产品的寿命需求，在失效率方面，整车厂对车规级半导体的要求通常是零失效；四是装配体积、重量和制造成本有严格限制。
（2）产品发展历程
从基板材料和生产工艺角度，其配套的针式散热基板已经经历了四次演变，从基板材料看，散热基板经历了从铝碳化硅到铜粉、铜块的演进；从生产工艺看，散热基板经历了从粉末冶金到热精密锻造，再到冷精密锻造的演进。随着产品阶段的演进，散热基板性能逐渐优化，产品性价比逐步提高。
1）基板材料
散热基板作为整个功率模块的力学支撑与重要的散热通道，对其综合性能有较高要求，需要具备高热导率、与芯片及覆铜陶瓷基板相近的热膨胀系数和一定的硬度，同时还要兼具性价比。
热导率与热膨胀系数是散热基板最重要的两项性能指标。热导率越高，材料导热性能越好。此外，由于功率模块由不同材料封装而成，芯片、覆铜陶瓷基板、散热基板等具有不同的热膨胀系数，高温条件下具有不同热膨胀系数的材料会在结合界面产生热应力，当热应力超过材料的极限阈值，将会导致材料结合界面断裂或损伤，因此散热基板需要具有与芯片、覆铜陶瓷基板相接近的热膨胀系数，以提高模块热循环可靠性。
2）生产工艺
针翅结构的铜散热基板，是一种成形难度高且精度高的精密结构件，对生产工艺要求严格，目前主要包括粉末冶金技术和精密锻造技术，其中精密锻造又可分为热精锻与冷精锻。
A.粉末冶金技术
金属粉末注射成型技术（以下简称“MIM”）是将现代塑料注射成型技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净成形技术，其基本工艺过程是：选取符合MIM要求的金属粉末和粘结剂，在一定温度下采用适当的方法将粉末和粘结剂混合成均匀的喂料，经制粒后注射成型，获得的成型坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最终成品。
B.精密锻造技术
精密锻造成形技术是指零件成形后，仅需要少量加工或不再加工，就可以用作机械构件的成形技术，即制造接近零件形状和尺寸要求的毛坯，目前该技术广泛运用于大批量生产结构相对复杂的零部件。
热精锻成形是指在再结晶温度以上进行锻造的精锻工艺。因为变形温度高，在进行锻造时材料的变形抗力低，塑性好，所以易于成形几何形状复杂的零件。热精密锻造的优缺点较为明显，其优势在于高温可减少金属的变形抗力，因而减少坏料变形所需的锻压力，对处理较硬的金属时较为高效，对模具设计要求不高。同时热锻使锻压设备吨位大为减少，可节约设备购置成本。热精锻劣势在于锻件冷却过程存在热胀冷缩现象，影响锻件精度；高温下锻件表面易产生氧化或烧损缺陷，影响产品表面质量；锻造过程能耗高，增加能耗成本。
（3）市场规模
受益于下游新能源汽车产业的蓬勃发展，车规级功率半导体模块散热基板需求快速增长，但目前尚无该细分领域市场规模的公开统计数据。考虑到散热基板终端配套为新能源汽车，两者具有直接相关性，故采用新能源汽车销量测算散热基板的需求量。
据此，全球车规级功率半导体模块散热基板市场规模测算如下：
数据整理：中金企信国际咨询