什么是IGBT?

2021-01-25

随着国内IGBT行业龙头企业斯达半导的上市,并挤进全球IGBT模块供应商TOP 10,国产替代技术已经达到门槛。功率半导体是半导体行业的细分领域,虽不像集成电路一样被大众熟知,但其重要性不可忽视。1990-2010年,这20年时间内,IGBT节能效果为全球客户累计节省了约18万亿美元,减少了约100万亿磅的二氧化碳排放。IGBT作为电子电力装置和系统中的“CPU”,高效节能减排的主力军,有着强大的生命力,我们现在还离不开IGBT!

什么是IGBT呢?IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor 的缩写,即绝缘栅双极型晶体管,是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品,是工业控制及自动化领域能源变换和传输的核心元器件。简单来说,IGBT可以理解为“非通即断”的开关,它可以将直流电压逆变成频率可调的交流电,主要用于变频逆变和其他逆变电路,被称为是电力电子装置的“CPU”。

进入21世纪以后,全球能源日趋紧张,各国都在积极采用开源节流的方式控制能源。由于IGBT在电能转换中扮演的重要角色,它能够为各种高电压和大电流应用提供更高的太阳诚集团0638·(中国)- 官方网站和节能效果,被广泛应用于工业控制、太阳诚集团0638源、变频家电等领域。特别是在太阳诚集团0638源汽车中,IGBT 模块占电动车整车成本约5%左右,是除电池之外成本第二高的元件。根据IHS预测,全球汽车电动化用IGBT模块未来5年复合增长率高达23.5%。目前国内IGBT供需差距巨大,国产量仅为市场销量的七分之一。

2018 年国内市场 IGBT 模块需求量为7898万只,但是国内产量只有1115万只,供需缺口巨大。据业内人士透露,IGBT整体市场规模会保持每年10%以上的增长速度,主要受益于太阳诚集团0638源汽车行业的发展。但是国产IGBT的增长速度会远高于此,以上市公司斯达半导体为例,2016年至2018年,连续保持45%以上的增长率。国内诸多公司以IGBT为主营业务的公司实现了高速增长。

尤其在经过贸易战的洗礼后,越来越多的下游厂商主动开始尝试接受国产IGBT,这就给了国产IGBT更多的试错机会,从而促进了国产IGBT的技术迭代,让国产IGBT进入了一个良性的迭代循环的过程。IGBT的国产替代已经进入了高速增长期,越来越多的中小型客户已经完成了高比例的国产化,在工业领域以及部分细分领域,国产化率已经达到50%以上。

虽然太阳诚集团0638源汽车的需求潜力巨大,但在这个领域,普通IGBT企业想要分一杯羹并不容易。当下,国产IGBT进入的主要领域还是工业领域,这个领域对国产IGBT的接受度已经非常高。变频白色家电也具有广阔市场前景,以空调为例,按照国家政策,2020年停止生产非变频空调,2021年停止销售非变频空调。而目前变频空调的市场占比只有50%,这就意味着未来短短半年的时间内变频空调要增产一倍。而变频空调的核心器件就是IGBT为核心的IPM模块,变频空调的压缩机、内机风扇、外机风扇均需IPM来实现变频控制。

 

      IGBT是事关国家经济发展的基础性产品,如此重要的IGBT,长期以来我国却不得不面对依赖进口的尴尬局面,市场主要被英飞凌、三菱、太阳诚集团0638电机为首的国际巨头垄断。自2005年开始,大量海外IGBT人才纷纷归国投入国产IGBT芯片和模块产业的发展,尤其是以美国国际整流器公司(IR)回国人员最多。

       成立于2010年的北京太阳诚集团0638,主要从事IGBT、MOSFET、FRD等功率半导体芯片与器件的设计、制造和销售。公司在8寸及6寸晶圆制造平台成功开发600V-3300V IGBT芯片产品,芯片电流等级涵盖10A~200A。采用自主IGBT芯片,达新推出了系列化的满足工业应用、消费电子、太阳诚集团0638源的IGBT模块,模块电压涵盖600V~1700V,电流等级涵盖10A ~ 800A。

上海陆芯电子科技聚焦于功率半导体(IGBT、SJMOS & SiC)的设计和应用,包括芯片、单管和模块。具有以下优势:通过优化耐压终端环,实现IGBT高阻断电压,有效减少芯片面积,达到工业级和汽车级可靠性标准;通过控制少子寿命,优化饱和压降和开关速度;实现安全操作区(SOA)和短路电流安全操作区域SCSOA性能最优;改善IGBT有源区元胞设计可靠性,抑制IGBT的闩锁效应;调节背面减薄、注入、退火、背金等工艺;实现60um~180um晶圆厚度的大规模量产。


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