IGBT功率半導(dǎo)體市場(chǎng)呈壟斷格局

IGBT，絕緣柵雙極型晶體管，是由MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)和BJT(雙極型三極管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面優(yōu)點(diǎn)，具有驅(qū)動(dòng)功率小、壓降低和載流密度小等優(yōu)勢(shì)。

IGBT是公認(rèn)的電力電子技術(shù)第三次革命代表性產(chǎn)品，是工控及自動(dòng)化領(lǐng)域核心元器件，其作用類似于心臟，能夠根據(jù)裝置中信號(hào)指令來調(diào)節(jié)電壓、電流、頻率、相位等，被稱為電力電子行業(yè)的“CPU”，主要分為工業(yè)級(jí)、軍用級(jí)、車規(guī)級(jí)三大類，在軌道交通、新能源汽車、智能電網(wǎng)、家電、航空航天等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了廣泛應(yīng)用。按照電壓范圍，軌道交通、智能電網(wǎng)等主要應(yīng)用大容量高壓IGBT，而家電、新能源汽車等則應(yīng)用中低壓IGBT。

車規(guī)級(jí)IGBT有望成為最大的應(yīng)用市場(chǎng)，而新能源汽車又占據(jù)車規(guī)級(jí)IGBT市場(chǎng)的近八成。在新能源汽車制造中，IGBT約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本的50%，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占整車成本的15-20%，IGBT占到整車成本的7-10%。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2018年全球車規(guī)級(jí)IGBT市場(chǎng)規(guī)模為58.36億美元，同比增長(zhǎng)11.1%，繼續(xù)維持穩(wěn)定高速增長(zhǎng)。我國(guó)是車規(guī)級(jí)IGBT的主要市場(chǎng)之一，約占全球的四分之一，2018年我國(guó)車規(guī)級(jí)IGBT的市場(chǎng)規(guī)模約160億元，近五年復(fù)合增長(zhǎng)率超過20%。

目前IGBT市場(chǎng)主要為國(guó)外壟斷，根據(jù)HIS數(shù)據(jù)，2017年全球前十大IGBT模塊企業(yè)分別為英飛凌、三菱、富士電機(jī)、賽米控、安森美半導(dǎo)體、威科電子、丹佛斯、艾賽斯、日立、斯達(dá)半導(dǎo)，市場(chǎng)份額分別為22.4%、17.9%、9.0%、8.3%、6.9%、3.6%、2.7%、2.6%、2.2%、2.2%。前十強(qiáng)市場(chǎng)集中度接近80%，前五強(qiáng)市場(chǎng)集中度為64.5%，呈現(xiàn)寡頭壟斷的競(jìng)爭(zhēng)格局。國(guó)內(nèi)方面，中車時(shí)代電氣制造了全球首條8英寸高壓IGBT芯片生產(chǎn)線，在軌道交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了芯片設(shè)計(jì)、封裝測(cè)試、制造及裝車應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。比亞迪發(fā)布了IGBT4.0技術(shù)，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)貫通新能源汽車IGBT芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、模塊封裝、仿真測(cè)試以及整車測(cè)試等全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，目前正在長(zhǎng)沙建設(shè)25萬片8英寸新能源汽車電子芯片生產(chǎn)線。斯達(dá)半導(dǎo)體是國(guó)內(nèi)唯一進(jìn)入全球前十的IGBT模塊廠商，具備國(guó)際主流IGBT(第六代)IGBT芯片和快恢復(fù)二極管芯片的能力，是國(guó)內(nèi)IGBT行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。

IGBT經(jīng)過30年的發(fā)展，已發(fā)展到第七代技術(shù)。三菱推出的第七代采用了一體化基板和樹脂直接灌封的SLC技術(shù)，并優(yōu)化了一體化基板中的絕緣材料和灌封的樹脂材料，模塊的熱循環(huán)壽命和功率循環(huán)壽命得到極大的提升。新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)將成為IGBT技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。新材料的突破表現(xiàn)為采取碳化硅、氮化鎵等第三代寬禁帶半導(dǎo)體，碳化硅已在1200V以上高壓模塊中使用，且取得了良好效應(yīng)。新技術(shù)的突破表現(xiàn)為封裝工藝和集成技術(shù)，比如雙面焊接、高溫塑封工藝、雙面散熱技術(shù)等及集成式輪轂電機(jī)等。新結(jié)構(gòu)的突破表現(xiàn)為微溝槽柵結(jié)構(gòu)的溝道密度、體積等。

IGBT廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)的發(fā)電端，輸變電端及用電端。在新能源領(lǐng)域，中國(guó)已成為太陽能電池生產(chǎn)的第一大國(guó)，意味著中國(guó)新能源市場(chǎng)蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)。