一談起 IGBT,半導體制造的人都以為不就是一個分立器件嘛,有些瞧不上眼。然而它是目前功率電子器件里技術最先進的產品,其應用非常廣泛,小到電磁爐、大到飛機船舶、軌道交通、新能源汽車、智能電網等戰(zhàn)略性產業(yè),被稱為電力電子行業(yè)里的“CPU”。
什么是 IGBT
絕緣柵雙極型晶體管,是由 BJT(雙極型三極管)和 MOS(絕緣柵型場效應管)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的優(yōu)點。GTR 飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET 驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。
Development 發(fā)展
1982 年美國 RCA 公司和 GE 公司先后發(fā)明了 IGBT。1985 年日本東芝開始了抗閂鎖效應的 IGBT 商業(yè)化生產,1988 年美國 IR 公司推出了系列化的 IGBT 產品。由于它的開關速度快,且沒有傳輸效率損失,立刻就引起了業(yè)界的青睞。在近 30 年的發(fā)展,IGBT 產品已經進入第六代、第七代,電壓也從起初的上百伏做到了幾千伏。
根據市場調研機構 Yole 的報告顯示,全球 IGBT 市場規(guī)模在未來幾年時間將繼續(xù)保持穩(wěn)定的增長勢頭,市場規(guī)模至 2018 年將達到 60 億美元的數(shù)值。 在產品分布上,雖然 600~900V 的 IGBT 是目前市場上的主流產品,但伴隨著軌道交通、再生能源、工業(yè)控制等行業(yè)市場在近幾年內的高速成長,對更高電壓應用的 IGBT 產品(1200V~6500V)提出了強烈的需求。
2014 年全球 IGBT 市場規(guī)模為 38.45 億美元,預計到 2020 年市場規(guī)模達 65 億美元,年復合成長為 9%
中國 IGBT 增長空間非常大, 2014 年 IGBT 的銷售額是 88.7 億元,約占全球市場的 1∕3。預計到 2020,中國 IGBT 將超 180 億元,年復合成長率為 13%。
MainstreamIGBT 主流廠商
地區(qū):德國
主要產品及服務:IGBT 裸片、IGBT 模塊、汽車級別的 IGBT、IGBT 堆棧和 IGBT 組件、IGBT Discretes。
ABB
地區(qū):瑞士
主要產品及服務:額定電壓 1200 伏特的產品組裝后的功率變流器,應用領域包括工業(yè)傳動,太陽能,電池組備用系統(tǒng)(不間斷電源系統(tǒng) UPS)以及電力機車。
飛兆(被 ON 收購)
地區(qū):美國
主要產品及服務:按照工藝技術劃分,包括 300V 到大于 1200V。主要應用于開關模式電源。
三菱
地區(qū):日本
主要產品及服務:主要應用在白色家電、工業(yè)控制、軌道交通、智能電網、綠色能源等多種領域。
東芝
地區(qū):日本
主要產品及服務:400-1800V IGBT,應用于電磁爐。
富士
地區(qū):日本
主要產品及服務:富士電機開發(fā)了 IGBT 模塊作為電動機的可變速驅動裝置或不間斷電源裝置等的電力轉換器的開關元件。
株洲中車時代電氣
地區(qū):株洲
主要產品及服務:1200V-6500V 高壓模塊,國內唯一自主掌握了高鐵動力 IGBT 芯片及模塊技術企業(yè)。
深圳比亞迪
地區(qū):深圳
主要產品及服務:工業(yè)級 IGBT 模塊、汽車級 IGBT 模塊(新能源車用與上海先進合作)、600V IGBT 單管、IGBT 驅動芯片。
杭州士蘭微
地區(qū):杭州
主要產品及服務:300-600V 穿通型 IGBT 工藝,1200V 非穿通型槽柵 IGBT 工藝,面向電焊機、變頻器、光伏逆變器、電機逆變器、UPS 電源、家電、消費電子。
吉林華微
地區(qū):吉林
主要產品及服務:3 英寸、4 英寸、5 英寸和 6 英寸等多條功率半導體分立器及 IC 芯片生產線,應用于逆變器、電磁爐、UPS 電源。
中航微電子
地區(qū):重慶
主要產品及服務:1200V/20-50A IGBT 功率器件?! ?/p>
中環(huán)股份
地區(qū):天津
主要產品及服務:用于消費電子 IGBT 已經量產,并成功研制出 1200V Trench IGBT,節(jié)能型功率器件可用于充電樁。
中國北車(子公司西安永電)
地區(qū):西安
主要產品及服務:1200V-6500V/75A-2400A 高壓模塊,主要面向軌道交通、智能電網等高壓領域。
西安愛帕克
地區(qū):西安
主要產品及服務:600V-1200V/50A-400A IGBT 模塊。
威海新佳
地區(qū):威海
主要產品及服務:1200V/50A-300A 模塊,應用于 AC 和 DC 電機控制、變頻器、UPS 等領域。
江蘇宏微
地區(qū):常州
主要產品及服務:600-1200V/15-60A 單管、600-1700V/15-800A 模塊,應用于特種電源、電焊機、UPS、逆變器及變頻器等領域。
嘉興斯達
地區(qū):嘉興
主要產品及服務:600V-3300V/1800A-3700A 模塊。
南京銀茂微
地區(qū):南京
主要產品及服務:600V-1700V/15A-200A 模塊,應用于工業(yè)變頻、新能源、電源裝備等。
中科君芯
地區(qū):無錫
主要產品及服務:國內唯一全面掌握 650V-6500V 全電壓段 IGBT 芯片技術的企業(yè),面向電磁感應加熱、變頻家電、逆變焊機、工業(yè)變頻器、新能源等領域。
西安芯派
地區(qū):西安
主要產品及服務:650-1700V/80-600A IGBT,應用于電源管理、電池管理、電機控制及充電樁等領域。
吉林華微斯帕克
地區(qū):吉林
主要產品及服務:智能功率模塊及大功率 IGBT 模塊。
寧波達新
地區(qū):余姚
主要產品及服務:單管、模塊,面向逆變焊機、工業(yè)變頻、白色家電、充電樁、UPS 電源、光伏逆變器、空調、電磁感應加熱。
無錫同方微
地區(qū):無錫
主要產品及服務:600V/1200V/1350V,用于交 / 直流驅動、不間斷電源、電磁爐、通用逆變器、開關和共振模式電源供給等。
無錫新潔能
地區(qū):無錫
主要產品及服務:Trench NPT/Trench FS 工藝,1200V/1350V;適宜于電磁加熱等各類軟開關應用。
金芯微電子
地區(qū):上海
主要產品及服務:面向電磁爐領域。
山東科達
地區(qū):東營
主要產品用服務:600V、1200V 單管、模塊,應用于電磁戶、小功率變頻器、逆變焊機、無刷馬達控制器、UPS、開關電源、液晶電視及顯示器、太陽能應用等領域。
上海先進
地區(qū):上海
主要產品及服務:為英飛凌代工。
深圳方正微
地區(qū):深圳
主要產品及服務:提供功率分立器件 IGBT 晶圓制造技術。
地區(qū):上海
主要產品及服務:代工廠。
華潤上華
地區(qū):無錫
主要產品及服務:1200V planar NPT IGBT 工藝。
IGBT 主要供應廠商基本是歐美及日本幾家公司,它們代表著目前 IGBT 技術的最高水平,包括德國英飛凌、瑞士 ABB、飛兆以及日本三菱、東芝、富士等公司。在高電壓等級領域(3300V 以上)更是完全由英飛凌、ABB、三菱三大公司所控制,在大功率溝槽技術方面,英飛凌與三菱公司處于國際領先水平。
中國 IGBT 市場競爭格局
分類
按電壓分類:
300、600、900、1200、1700、3300、6500V 等
按芯片技術分:
按封裝劃分:
(1)單管分立器件:TO-220,TO-247,TO-MAX 等;
(2)模塊:提供絕緣功能,3KV 以上。
絕緣材料:A1203、A1N、A1SIC、Be0 等(一般工業(yè)用器件采用 A1203、A1N,而航空用器件采用 A1SiC 材料)
A、有銅底板的模塊
DCB 的底部被焊接在 2mm 的銅底板上
B、無銅底板的模塊
按照內部拓撲分: