登录注册   忘记密码

IGBT的未来市场预测与技术路线

在未来几年,IGBT市场具有很好的投资价值。我们预计到2022年,全球IGBT市场总量将超过50亿美金,其主要增长将来自于功率模块的销售贡献。


在用电端方面,功率半导体器件在新能源汽车和充电桩中应用广泛,内燃机引擎中所使用燃油泵和活塞,正被锂离子电池、逆变器和IGBT所取代。据丰田汽车统计,功率半导体器件用量在电动汽车中占到所有半导体器件的25%。Mosfet、IGBT 等功率模块也是充电桩、充电站等设备的核心电能转换器件。

sdfsdf.jpg

图 电动汽车中功率器件应用(来源:infineon)

在政府大力推动及各种补贴政策扶持下,2016我国新能源汽车的产销量持高增长,全年新能源汽车销量达50.7万辆,同比增长52.7%。中国市场已经成为世界上新能源汽车最大的市场,也是增速最快的市场之一。作为新能源汽车必不可少的基础配套设施,我国充电桩行业也正处于高速建设期,市场空间同样广阔,根据国家发改委印发的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》,到2020 年国内充换电站数量将达到1.2万个,分散式充电桩超过480万个,以满足全国500 万辆电动汽车的充电需求。

 

新一代产品带来的技术和封装变革

自从宽禁带半导体(WBG)产品进入市场以来,一个巨大的疑问一直存在:硅基器件还能继续走多远?使用SiC和GaN材料的器件表现出良好的性能,已经逐渐与现有的硅功率器件形成了竞争。例如,我们认为SiC的应用将会直接影响到IGBT市场,一个很大的可能性就是,SiC在可预见的未来将完全接管汽车市场。但我们预计IGBT在整个电力电子领域并不会被完全取代,仍会有相当一部分的市场份额。

 

事实上,即使IGBT已经接近技术极限,仍然有新的结构设计和新材料来不断提高其性能,来和宽禁带半导体器件竞争。未来几年,英飞凌(Infneon)、富士(Fuji)、ABB还将继续推出新设计的IGBT产品。各厂商也在不停的改进封装技术,并减小封装带来的寄生效应,尽量提高IGBT的工作效率。例如应用嵌入式、叠层、三维互连等封装技术,或高压集成电路来减小封装尺寸,提高模块的功率密度。

 

目前,各大厂商的IGBT产品覆盖了从400V到6.5kV很宽的电压范围。400V的IGBT将直接与普通MOSFET竞争,而电压高于600V的IGBT将会遭遇 SJ MOSFET(Coolmos等,利用Super Junction结构作耐压区的MOSFET)或宽禁带半导体器件的竞争。而比这些更低电压等级的IGBT体现不出其本身结构上的优势(大电流、低导通压降),所以没有得到发展,无法形成产品。

 

IGBT产业链:一个十分成熟的行业,仍不断有新的竞争者加入

IGBT作为一个成熟的器件,供应链的各个环节都有很强的合作关系。因此,在 最近两年IGBT的主要厂商基本没有变化,只有安森美半导体(ON Semiconductor)在2016年底收购仙童(Fairchild)之后,跻身成为全球前五的IGBT供应商。然而,越来越多的公司正在试图进入IGBT市场以获取市场价值,如刚刚完成对艾赛斯(IXYS)公司收购的Littelfuse。

 

大多数厂商都在600-1300V的中压范围内提供分立器件和模块化产品,占全球IGBT市场的60%以上。只有少数几家厂商,如美国微芯(Microchip)和日本Sanken电气,专门研究低压分立式IGBT,而三菱(Mitsubishi)和日立(Hitachi)等几家厂商则只销售模块化产品。特别指出,由于中国高铁的迅速发展和大功率电气机车的需求,中国已经大量进口2.5kV至6.5kV电压等级的模块化产品。英飞凌、富士、安森美和东芝(Toshiba)等大公司在低压至中压1700V部分,分立IGBT和模块化产品都处于领先地位,而2.5kV以上的高压产品市场则由三菱公司主导。

 

据IHS 预测,到2020 年全球IGBT 市场规模可以达到80亿美元,年复合增长率约10%,国内市场规模将超200亿元,年复合增长率约为15%,具备广阔的国产替代空间。

 

国内的企业也在积极追赶,并取得了不错的成果。如捷捷微电已经具备自主设计和制造晶闸管的能力,研发并生产200多种型号和规格的标准产品。


扬杰科技的产品涵盖了整流桥、二极管、MOSFET 模块等产品,并积极布局 SiC 宽禁带半导体。士兰微的产品在全球中等尺寸(芯片尺寸小于等于150mm)的芯片生产企 业中位居第五位,8 英寸芯片生产线也在2017年上半年已经进入 试生产阶段。


吉林华微电子已经成功研发3英寸、4英寸、5英寸与6英寸等多条功率半导体分立器件及IC芯片生产线,应用于逆变器、电磁炉、UPS电源。目前公司第六代(FS-Trench)IGBT产品已研发成功,在新能源汽车、充电桩、变频家电等领域取得了良好的应用反馈。

国内IGBT厂商

公司

类型

主要产品及服务

株洲中车时代电气

IDM

1200V-6500V高压模块,国内唯一自主掌握了高铁动力IGBT芯片及模块技术企业

深圳比亚迪

IDM、模组

工业级IGBT模块、汽车级IGBT模块(新能源车用与上海先进合作)、600V IGBT单管、IGBT驱动芯片

杭州士兰微

IDM

300-600V穿通型IGBT工艺,1200V非穿通型槽栅IGBT工艺,面向电焊机、变频器、光伏逆变器、电机逆变器、UPS电源、家电、消费电子

吉林华微

IDM

3英寸、4英寸、5英寸与6英寸等多条功率半导体分立器件及IC芯片生产线,应用于逆变器、电磁炉、UPS电源

重庆中航微电子

IDM

1200V/20-50A IGBT功率模块

天津中环股份

IDM

用于消费电子IGBT已经量产,高电压IGBT还在研发,节能型功率器件可用于充电桩

西安永电(中国北车子公司)

模块

1200V-6500V/75A-2400A高压模块,主要面向轨道交通、智能电网等高压领域

西安爱帕克

模块

600V-1200V/50A-400A模块

威海新佳

模块

1200V/50A-300A模块,应用于ACDC电机控制、变频器、UPS等领域

江苏宏微

模块

600V-1200V/15A-60A单管、600-1700/15-800A模块,应用于特种电源、电焊机、UPS、逆变器、变频器等领域

嘉兴斯达

模块、设计

600V-3300V/1800A-3700A模块

南京银茂

模块、设计

600V-1700V/15A-200A模块,应用于工业变频、新能源、电源装备等

无锡中科君芯

设计

国内唯一全面掌握650V-6500V全电压段IGBT芯片技术企业,面向电磁感应加热、变频家电、逆变焊机、工业变频器、新能源等领域

西安芯派

设计

650V-1700V/80A-600A IGBT,应用于电源管理、电池管理、电机控制及充电桩等领域

吉林华微斯帕克

设计

智能功率模块及大功率IGBT模块

宁波达新

设计

单管、模块、面向逆变焊机、工业领域、白色家电、充电桩、UPS电源、光伏逆变器、空调、电磁感应加热

无锡同方微

设计

600V/1200V/1350V,用于公交/直流驱动、不间断电源、电磁炉、通用逆变器、开关和共振模式电源供给等

无锡新洁能

设计

Trench NPT/Tench FS工艺,1200V/1350V;适宜于电磁加热等各类软开关应用

上海金芯微电子

设计

面向电磁炉领域

山东科达

设计

600V1200V单管、模块,应用于电磁炉、小功率逆变器、逆变焊机、无刷马达控制器、UPS、开关电源、液晶电视及显示器、太阳能应用等领域

上海华虹宏力

芯片制造

拥有600V-1200V Trench FS1700V Tench NPT工艺;3300V-6500V高压芯片工艺正在研发

上海先进半导体

芯片制造

电压范围涵盖1200V1700V3300V6500V的系列IGBT工艺

深圳方正微

芯片制造

提供分立器件IGBT晶圆制造技术

无锡华润上华

芯片制造

1200V phanar NPT IGBT工艺


您的评论:

0

用户评价

  • 暂无评论