2023中國(guó)IGBT市場(chǎng)現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景預(yù)測(cè)

• 黃文玉 2023年6月5日 來(lái)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(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(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)。能夠根據(jù)工業(yè)裝置中的信號(hào)指令來(lái)調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)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(gè)IGBT芯片和一個(gè)FRD續(xù)流二極管芯片封裝組成的是IGBT單管，由多個(gè)IGBT芯片和多個(gè)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(qū)動(dòng)電流較大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。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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行業(yè)市場(chǎng)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(xiàn)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(shè)計(jì)、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(lèi)，目前專(zhuān)業(yè)從事IGBT產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和銷(xiāo)售的企業(yè)主要有英飛凌、三菱、富士電機(jī)、安森美、斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、時(shí)代電氣等等;產(chǎn)業(yè)鏈的下游應(yīng)用市場(chǎng)有消費(fèi)電子、家用電器、軌道交通、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、軍工航天以及新能源產(chǎn)業(yè)鏈。

IGBT的開(kāi)關(guān)作用是通過(guò)加正向柵極電壓形成溝道，給PNP(原來(lái)為NPN)晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。反之，加反向門(mén)極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動(dòng)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(dāng)MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N-層的空穴(少子)，對(duì)N-層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減小N-層的電阻，使IGBT在高電壓時(shí)，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(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：

數(shù)據(jù)顯示，2017-2022 年全球 IGBT 市場(chǎng)規(guī)模CAGR 達(dá)7.04%，中國(guó)市場(chǎng)主要應(yīng) 用包括新能源汽車(chē)、工控、消費(fèi)電子。受益于工業(yè)控制及電源行業(yè)市場(chǎng)的 逐步回暖，以及下游的變頻家電、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，全球及 中國(guó) IGBT 市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù) WSTS 數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 2022 年全球 IGBT 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到近 57 億美元，2017-2022 年 CAGR 達(dá)到 7.04%。從下游應(yīng)用領(lǐng)域規(guī)模占比來(lái)看，2020 年中國(guó) IGBT 市場(chǎng)應(yīng)用以新能源 汽車(chē)、工業(yè)控制及消費(fèi)電子類(lèi)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(qū)動(dòng)電路除上面介紹的由分立元件構(gòu)成之外,現(xiàn)在已制造出集成化的IGBT專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)電路.其性能更好,整機(jī)的可靠性更高及體積更小。2021年10月30日22時(shí)，國(guó)家電網(wǎng)自主研發(fā)生產(chǎn)的3300伏IGBT器件經(jīng)過(guò)連續(xù)兩天2次12小時(shí)40萬(wàn)千瓦功率大負(fù)荷連續(xù)試運(yùn)行，在福建廈門(mén)柔直鷺島換流站完成調(diào)試。

IGBT(絕緣柵雙極晶體管)作為新型電力半導(dǎo)體場(chǎng)控自關(guān)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(jìn)阻抗高，電壓控制功耗低，控制電路簡(jiǎn)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(yīng)用。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、低本錢(qián)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。

目前，英飛凌等頭部企業(yè)在第七代IGBT上已經(jīng)達(dá)到量產(chǎn)水平。由于IGBT的生命周期較長(zhǎng)，產(chǎn)品迭代速率不追求你摩爾定律，使用周期較長(zhǎng)，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(lǐng)域仍會(huì)選擇使用舊代產(chǎn)品，因此，IGBT在市場(chǎng)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(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)。

從全球IGBT行業(yè)應(yīng)用情況來(lái)看，工業(yè)控制、新能源汽車(chē)和新能源發(fā)電是最主要的需求領(lǐng)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(chē)占比約為28%，新能源發(fā)展占比約為9%。

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