我國IGBT市場規(guī)模不斷增長 IGBT行業(yè)現(xiàn)狀及市場規(guī)模分析2023

• 黃文玉 2023年11月15日 來源：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追Q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(qū)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綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)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追Q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是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷追Q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行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及市場規(guī)模分析

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

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。

IGBT功率模塊采用IC驅(qū)動，各種驅(qū)動保護電路，高性能IGBT芯片，新型封裝技術，從復合功率模塊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已用于電力機車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB，用于艦艇上的導彈發(fā)射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術組裝PEBB，大大降低電路接線電感，進步系統(tǒng)效率，現(xiàn)已開發(fā)成功第二代IPEM，其中所有的無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。

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：

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

近年來我國IGBT市場規(guī)模不斷增長，據(jù)統(tǒng)計，截至2022年我國IGBT市場規(guī)模約為220.23億元，其中汽車IGBT領域市場規(guī)模約為77.24億元，工控及其他領域IGBT市場規(guī)模約為142.99億元。IGBT屬于高端的功率半導體器件領域，行業(yè)準入門檻高，我國IGBT產(chǎn)業(yè)起步較晚，但在政策的鼓勵下，我國IGBT產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術水平屢屢有新的突破，已有產(chǎn)品可以大批量滿足下游應用客戶的需求，提高IGBT器件國產(chǎn)替代率指日可待。我國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外進口，因而“中國芯”問題是IGBT量產(chǎn)的核心問題，據(jù)統(tǒng)計，截至2022年我國IGBT產(chǎn)量約為19198萬只，需求量約為74709萬只。

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，遠遠不能滿足電力電子應用技術發(fā)展的需求，特別是在高壓領域的許多應用中，要求器件的電壓等級達到10KV以上。目前只能通過IGBT高壓串聯(lián)等技術來實現(xiàn)高壓應用。國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，德國的EUPEC生產(chǎn)的6500V/600A高壓大功率IGBT器件已經(jīng)獲得實際應用，日本東芝也已涉足該領域。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、高可靠性、低成本技術，主要采用1um以下制作工藝，研制開發(fā)取得一些新進展。

IGBT核心技術掌握在發(fā)達國家企業(yè)手中，跟國內(nèi)廠商相比，英飛凌、三菱電機等國際龍頭具有強勢的品牌效應。不過隨著國內(nèi)IGBT技術的發(fā)展，也涌現(xiàn)了比亞迪半導體、斯達半導等頭部企業(yè)，具有較強的品牌效應。由于IGBT行業(yè)存在技術門檻較高、人才匱乏、市場開拓難度大、資金投入較大等困難，國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化進程中一直進展緩慢。

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