2023中國IGBT市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景預測

• 黃文玉 2023年6月5日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1388 91
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IGBT，絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管和絕緣柵型場效應管組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有金氧半場效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。

IGBT絕緣柵雙極型晶體管是指什么?

IGBT，絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管和絕緣柵型場效應管組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有金氧半場效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。能夠根據(jù)工業(yè)裝置中的信號指令來調節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實現(xiàn)精準調控的目的。根據(jù)封裝形式的不同，可以分為IGBT單管和IGBT模塊，由一個IGBT芯片和一個FRD續(xù)流二極管芯片封裝組成的是IGBT單管，由多個IGBT芯片和多個FRD續(xù)流二極管芯片封裝組成的是IGBT模塊。

GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，俗稱電力電子裝置的“CPU”，作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域應用極廣。

IGBT模塊是由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片)與FWD(續(xù)流二極管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產(chǎn)品;封裝后的IGBT模塊直接應用于變頻器、UPS不間斷電源等設備上。IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點;當前市場上銷售的多為此類模塊化產(chǎn)品，一般所說的IGBT也指IGBT模塊;隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進，此類產(chǎn)品在市場上將越來越多見。

IGBT行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀分析

IGBT產(chǎn)業(yè)鏈的上游原材料主要為硅晶圓、光刻板、引線框架、新型寬禁帶材料以及其他輔助材料等;中游包括產(chǎn)品的設計、研發(fā)生產(chǎn)和封裝等工序，產(chǎn)品大致可以分為功率分立器件、功率IC和功率模組三大類，目前專業(yè)從事IGBT產(chǎn)品研發(fā)設計和銷售的企業(yè)主要有英飛凌、三菱、富士電機、安森美、斯達半導、士蘭微、時代電氣等等;產(chǎn)業(yè)鏈的下游應用市場有消費電子、家用電器、軌道交通、工業(yè)控制、網(wǎng)絡通信、軍工航天以及新能源產(chǎn)業(yè)鏈。

IGBT的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP(原來為NPN)晶體管提供基極電流，使IGBT導通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關斷。IGBT的驅動方法和MOSFET基本相同，只需控制輸入極N-溝道MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。當MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N-層的空穴(少子)，對N-層進行電導調制，減小N-層的電阻，使IGBT在高電壓時，也具有低的通態(tài)電壓。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國IGBT市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景預測報告》顯示：

數(shù)據(jù)顯示，2017-2022 年全球 IGBT 市場規(guī)模CAGR 達7.04%，中國市場主要應 用包括新能源汽車、工控、消費電子。受益于工業(yè)控制及電源行業(yè)市場的 逐步回暖，以及下游的變頻家電、新能源汽車等領域的迅速發(fā)展，全球及 中國 IGBT 市場規(guī)模持續(xù)增長。根據(jù) WSTS 數(shù)據(jù)，預計 2022 年全球 IGBT 市場規(guī)模將達到近 57 億美元，2017-2022 年 CAGR 達到 7.04%。從下游應用領域規(guī)模占比來看，2020 年中國 IGBT 市場應用以新能源 汽車、工業(yè)控制及消費電子類為主，占比分別為 30%、27%及 22%。

現(xiàn)在,大電流高電壓的IGBT已模塊化,它的驅動電路除上面介紹的由分立元件構成之外,現(xiàn)在已制造出集成化的IGBT專用驅動電路.其性能更好,整機的可靠性更高及體積更小。2021年10月30日22時，國家電網(wǎng)自主研發(fā)生產(chǎn)的3300伏IGBT器件經(jīng)過連續(xù)兩天2次12小時40萬千瓦功率大負荷連續(xù)試運行，在福建廈門柔直鷺島換流站完成調試。

IGBT(絕緣柵雙極晶體管)作為新型電力半導體場控自關斷器件，集功率MOSFET的高速性能與雙極性器件的低電阻于一體，具有輸進阻抗高，電壓控制功耗低，控制電路簡單，耐高壓，承受電流大等特性，在各種電力變換中獲得極廣泛的應用。與此同時，各大半導體生產(chǎn)廠商不斷開發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠、低本錢技術，主要采用1um以下制作工藝，研制開發(fā)取得一些新進展。

目前，英飛凌等頭部企業(yè)在第七代IGBT上已經(jīng)達到量產(chǎn)水平。由于IGBT的生命周期較長，產(chǎn)品迭代速率不追求你摩爾定律，使用周期較長，雖然老一代產(chǎn)品的損耗較大，但其芯片的面積較大，穩(wěn)定性較好，部分領域仍會選擇使用舊代產(chǎn)品，因此，IGBT在市場上呈現(xiàn)多代共存的狀態(tài)。

作為電力電子重要大功率主流器件之一，IGBT已經(jīng)廣泛應用于家用電器、交通運輸、電力工程、可再生能源和智能電網(wǎng)等領域。在工業(yè)應用方面，如交通控制、功率變換、工業(yè)電機、不間斷電源、風電與太陽能設備，以及用于自動控制的變頻器。在消費電子方面，IGBT用于家用電器、相機和手機。

從全球IGBT行業(yè)應用情況來看，工業(yè)控制、新能源汽車和新能源發(fā)電是最主要的需求領域，需求占比之和約為74%。其中工業(yè)控制占比約為37%，新能源汽車占比約為28%，新能源發(fā)展占比約為9%。

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