我國(guó)IGBT市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng) IGBT行業(yè)現(xiàn)狀及市場(chǎng)規(guī)模分析2023

• 黃文玉 2023年11月15日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 690 40
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IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，俗稱(chēng)電力電子裝置的“CPU”，作為國(guó)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(dòng)汽車(chē)與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。

IGBT絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有金氧半場(chǎng)效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷追Q(chēng)電力電子裝置的“CPU”，作為國(guó)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(dòng)汽車(chē)與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。

IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，俗稱(chēng)電力電子裝置的“CPU”，作為國(guó)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(dòng)汽車(chē)與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)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(guò)特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品;封裝后的IGBT模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS不間斷電源等設(shè)備上;IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點(diǎn);當(dāng)前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的多為此類(lèi)模塊化產(chǎn)品，一般所說(shuō)的IGBT也指IGBT模塊;隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進(jìn)，此類(lèi)產(chǎn)品在市場(chǎng)上將越來(lái)越多見(jiàn);IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，俗稱(chēng)電力電子裝置的“CPU”，作為國(guó)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(dòng)汽車(chē)與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。

IGBT行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)規(guī)模分析

IGBT可分為單管、模塊和智能功率模塊(IPM)三類(lèi)產(chǎn)品，三者生產(chǎn)制造技術(shù)和下游應(yīng)用場(chǎng)景均有所差異：在生產(chǎn)制造技術(shù)方面，單管產(chǎn)品和IPM模塊采用環(huán)氧注塑工藝，標(biāo)準(zhǔn)模塊采用灌膠工藝;在下游應(yīng)用場(chǎng)景方面，單管主要應(yīng)用于小功率家用電器、分布式光伏逆變器及小功率變頻器，標(biāo)準(zhǔn)模塊主要應(yīng)用于大功率工業(yè)變頻器、電焊機(jī)、新能源汽車(chē)(電機(jī)控制器、車(chē)載空調(diào)、充電樁)等領(lǐng)域，IPM模塊主要應(yīng)用于變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)等白色家電。

作為電力電子重要大功率主流器件之一，IGBT已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家用電器、交通運(yùn)輸、電力工程、可再生能源和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。在工業(yè)應(yīng)用方面，如交通控制、功率變換、工業(yè)電機(jī)、不間斷電源、風(fēng)電與太陽(yáng)能設(shè)備，以及用于自動(dòng)控制的變頻器。在消費(fèi)電子方面，IGBT用于家用電器、相機(jī)和手機(jī)。

IGBT功率模塊采用IC驅(qū)動(dòng)，各種驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，高性能IGBT芯片，新型封裝技術(shù)，從復(fù)合功率模塊PIM發(fā)展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。PIM向高壓大電流發(fā)展，其產(chǎn)品水平為1200—1800A/1800—3300V，IPM除用于變頻調(diào)速外，600A/2000V的IPM已用于電力機(jī)車(chē)VVVF逆變器。平面低電感封裝技術(shù)是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB，用于艦艇上的導(dǎo)彈發(fā)射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術(shù)組裝PEBB，大大降低電路接線電感，進(jìn)步系統(tǒng)效率，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)成功第二代IPEM，其中所有的無(wú)源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化、模塊化成為IGBT發(fā)展熱門(mén)。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國(guó)IGBT市場(chǎng)現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷(xiāo)售額將達(dá)到1076億美元，較2021年的1026億美元同比增長(zhǎng)5%，創(chuàng)歷史記錄。分地區(qū)來(lái)看，盡管中國(guó)大陸在2022年的投資步伐同比放緩5%，但中國(guó)大陸仍連續(xù)第三年成為最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)，銷(xiāo)售額達(dá)283億美元中國(guó)臺(tái)灣是第二大設(shè)備支出目的地，增長(zhǎng)8%，達(dá)268億美元。IGBT模塊應(yīng)用于大功率變頻器、電焊機(jī)、新能源汽車(chē)、集中式光伏等領(lǐng)域。數(shù)據(jù)顯示，IGBT模塊2021年行業(yè)前三大廠商占據(jù)56%市場(chǎng)份額，英飛凌市占率達(dá)33%。

近年來(lái)我國(guó)IGBT市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2022年我國(guó)IGBT市場(chǎng)規(guī)模約為220.23億元，其中汽車(chē)IGBT領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模約為77.24億元，工控及其他領(lǐng)域IGBT市場(chǎng)規(guī)模約為142.99億元。IGBT屬于高端的功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，行業(yè)準(zhǔn)入門(mén)檻高，我國(guó)IGBT產(chǎn)業(yè)起步較晚，但在政策的鼓勵(lì)下，我國(guó)IGBT產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)水平屢屢有新的突破，已有產(chǎn)品可以大批量滿足下游應(yīng)用客戶的需求，提高IGBT器件國(guó)產(chǎn)替代率指日可待。我國(guó)IGBT目前主要有封裝、IDM、Fabless三種發(fā)展模式，核心芯片仍主要從國(guó)外進(jìn)口，因而“中國(guó)芯”問(wèn)題是IGBT量產(chǎn)的核心問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2022年我國(guó)IGBT產(chǎn)量約為19198萬(wàn)只，需求量約為74709萬(wàn)只。

正式商用的高壓大電流IGBT器件至今尚未出現(xiàn)，其電壓和電流容量還很有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電力電子應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的需求，特別是在高壓領(lǐng)域的許多應(yīng)用中，要求器件的電壓等級(jí)達(dá)到10KV以上。目前只能通過(guò)IGBT高壓串聯(lián)等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓應(yīng)用。國(guó)外的一些廠家如瑞士ABB公司采用軟穿通原則研制出了8KV的IGBT器件，德國(guó)的EUPEC生產(chǎn)的6500V/600A高壓大功率IGBT器件已經(jīng)獲得實(shí)際應(yīng)用，日本東芝也已涉足該領(lǐng)域。與此同時(shí)，各大半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商不斷開(kāi)發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術(shù)，主要采用1um以下制作工藝，研制開(kāi)發(fā)取得一些新進(jìn)展。

IGBT核心技術(shù)掌握在發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)手中，跟國(guó)內(nèi)廠商相比，英飛凌、三菱電機(jī)等國(guó)際龍頭具有強(qiáng)勢(shì)的品牌效應(yīng)。不過(guò)隨著國(guó)內(nèi)IGBT技術(shù)的發(fā)展，也涌現(xiàn)了比亞迪半導(dǎo)體、斯達(dá)半導(dǎo)等頭部企業(yè)，具有較強(qiáng)的品牌效應(yīng)。由于IGBT行業(yè)存在技術(shù)門(mén)檻較高、人才匱乏、市場(chǎng)開(kāi)拓難度大、資金投入較大等困難，國(guó)內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中一直進(jìn)展緩慢。

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