浅谈半导体IGBT发展及国内产业链市场需求分析

IGBT为垂直导电大功率器件它是由BJT和MOSFET组成的复合功率半导体器件，同时继承了这两种功率半导体的优点：驱动功率小且饱和电压低，适用于高压、大电流领域；也是现在功率半导体的主流。

IGBT是国家「02专项」的重点扶持项目被称为电力电子行业里的「CPU」其直接控制直、交流电的转换，决定了驱动系统的扭矩，以及最大输出功率；从功能上来说，IGBT就是一个电路开关，用在电压几十到几百伏量级、电流几十到几百安量级的强电上的；被广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域。

自上世纪80年度IGBT开启工业化应用以来，IGBT技术经历了丰富的技术演变，涌现出七代不同的IGBT技术方案；其主要从三方面发展演变：器件纵向结构，栅极结构以及硅片的加工工艺。

（图片来源：无版权图库）

多年以来，IGBT技术改进的追求的目标是：

1、减小通态压降。达到增加电流密度、降低通态功率损耗的目的。

2、降低开关时间，特别是关断时间。达到提高应用时使用频率、降低开关损耗的目的。

3、组成IGBT的大量“原胞”在工作时是并联运行，要求每个原胞在工作温度允许范围内 温度变化时保持压降一致，达到均流目的。否则会造成IGBT器件因个别原胞过流损坏而损坏。

4、提高断态耐压水平，以满足应用需要。

在众多IGBT产品当中，根据封装的复杂程度可以分为四种产品：

（切块）1.由晶圆切割而成的IGBT裸片DIE：将一片晶圆进行工艺加工可以生产出许多颗裸片，英文称作DIE。

（单独）2.由单颗DIE封装而成的IGBT分立器件：DIE会对应不同的封装形式，一种就是比较常用的针对中小功率用分立器件，里面只封装一颗 DIE 。封装对应电流能力较小，它适用在消费、工业家电这种领域比较多。

（合体）3.由多颗DIE并联封装而成的IGBT模块：功率更大、散热能力更强的、适用于高压大功率平台的IGBT模块。现在新能源汽车、主流光伏、高铁、电力传输比较多的大功率场合都是用这种模块。

（图片来源：无版权公开图库）

（加料）4.在IGBT模块外围增加其他功能的智能功率模块（IPM）：把IGBT模块加上外面的组件、散热器、电容，就可以组成一个功能较为复杂的智能功率模块（简称IPM）。

随着全球制造业向中国的转移，中国已逐渐成为全球最大的IGBT消费市场。

作为半导体功率器件中最有潜力的IGBT，当前市场规模正快速增长。尤其在国内供应链安全时常受威胁的背景下；我国还没有一个厂家能够实现6500V IGBT芯片本土产业化；我国的功率半导体技术包括芯片设计、制造和模块封装技术目前都还处于起步阶段。

为了实现自主可控，国产厂商正在开始推进IGBT的国产化；2015年，由我国自主研发的IGBT变流器首次出口海外市场，夺得了印度100辆机车的订单。

短短3年时间，国产IGBT在功率器件的市场占有率从零一下攀升至60%，并且以每年200%的销售业绩增长，统一后的高铁标准动车组将全部采用IGBT“中国芯”。

目前，随着新能源汽车的高速发展，igbt和frd等功率半导体器件的需求也越来越大；当下，新能源汽车行业临近拐点之年，高端车与低端车双双加速放量，预计2025年销量有望达505万辆。在新能源汽车等下游应用市场蓬勃发展的拉动下， IGBT供不应求;

IGBT大约占电机驱动系统成本的一半，占到整车成本的5%是整部电动车成本第二高的元件(成本第一高的是电池)。毫不夸张地说，是电动车领域的“核心技术”

在光伏领域应用情况，光伏逆变器分为分布式和集中式，分布式中功率相对较低的场景如入户式、微逆中IGBT单管用的较多，集中式逆变器和高功率分布式中常用的是IGBT模块。

台湾茂硅晶圆及生产代工厂推出了几款适用于中压范围6寸晶圆片；与行业同类产品相比，温升更低、可靠性更高。

由工采网代理的台湾茂硅生产的IGBT晶圆FS工艺6寸IGBT晶圆片P81MV022NL0013P、P81MV020NL0011P、P81MV023NL0014P这三款主要有以下特性：

1、1200V壕沟和现场停止技术 2、低开关损耗 3、正温度系数 4、简易平行）可应用于中等功率驱动器；不间断电源。

台湾茂矽IGBT产品已经逐步进入新能源汽车、充电桩、电池管理以及光伏逆变器等领域，并受到客户青睐，拥有一整套完整的解决方案，欢迎致电联系：19168597394（微信同号）

原文标题:浅谈半导体IGBT发展及国内产业链市场需求分析