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IGBT功率半導體市場呈壟斷格局
http://www.vanessaamalia.com 2020-05-26 16:42:19 21ic
電工電氣網】訊
  IGBT,絕緣柵雙極型晶體管,是由MOS(絕緣柵型場效應管)和BJT(雙極型三極管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面優點,具有驅動功率小、壓降低和載流密度小等優勢。
 
  IGBT是公認的電力電子技術第三次革命代表性產品,是工控及自動化領域核心元器件,其作用類似于心臟,能夠根據裝置中信號指令來調節電壓、電流、頻率、相位等,被稱為電力電子行業的“CPU”,主要分為工業級、軍用級、車規級三大類,在軌道交通、新能源汽車、智能電網、家電、航空航天等領域實現了廣泛應用。按照電壓范圍,軌道交通、智能電網等主要應用大容量高壓IGBT,而家電、新能源汽車等則應用中低壓IGBT。
 
  車規級IGBT有望成為最大的應用市場,而新能源汽車又占據車規級IGBT市場的近八成。在新能源汽車制造中,IGBT約占電機驅動系統成本的50%,而電機驅動系統占整車成本的15-20%,IGBT占到整車成本的7-10%。根據數據顯示,2018年全球車規級IGBT市場規模為58.36億美元,同比增長11.1%,繼續維持穩定高速增長。我國是車規級IGBT的主要市場之一,約占全球的四分之一,2018年我國車規級IGBT的市場規模約160億元,近五年復合增長率超過20%。
 
  目前IGBT市場主要為國外壟斷,根據HIS數據,2017年全球前十大IGBT模塊企業分別為英飛凌、三菱、富士電機、賽米控、安森美半導體、威科電子、丹佛斯、艾賽斯、日立、斯達半導,市場份額分別為22.4%、17.9%、9.0%、8.3%、6.9%、3.6%、2.7%、2.6%、2.2%、2.2%。前十強市場集中度接近80%,前五強市場集中度為64.5%,呈現寡頭壟斷的競爭格局。國內方面,中車時代電氣制造了全球首條8英寸高壓IGBT芯片生產線,在軌道交通領域實現了芯片設計、封裝測試、制造及裝車應用的全產業鏈布局。比亞迪發布了IGBT4.0技術,成為國內首個貫通新能源汽車IGBT芯片設計、晶圓制造、模塊封裝、仿真測試以及整車測試等全產業鏈企業,目前正在長沙建設25萬片8英寸新能源汽車電子芯片生產線。斯達半導體是國內唯一進入全球前十的IGBT模塊廠商,具備國際主流IGBT(第六代)IGBT芯片和快恢復二極管芯片的能力,是國內IGBT行業的領軍企業。
 
  IGBT經過30年的發展,已發展到第七代技術。三菱推出的第七代采用了一體化基板和樹脂直接灌封的SLC技術,并優化了一體化基板中的絕緣材料和灌封的樹脂材料,模塊的熱循環壽命和功率循環壽命得到極大的提升。新材料、新技術、新結構將成為IGBT技術發展的主要趨勢。新材料的突破表現為采取碳化硅、氮化鎵等第三代寬禁帶半導體,碳化硅已在1200V以上高壓模塊中使用,且取得了良好效應。新技術的突破表現為封裝工藝和集成技術,比如雙面焊接、高溫塑封工藝、雙面散熱技術等及集成式輪轂電機等。新結構的突破表現為微溝槽柵結構的溝道密度、體積等。
 
  IGBT廣泛應用于智能電網的發電端,輸變電端及用電端。在新能源領域,中國已成為太陽能電池生產的第一大國,意味著中國新能源市場蘊藏著巨大的商機。
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