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2024IGBT产业现状及未来发展趋势分析

日期: 2024-06-03 21:45

  随着电力电子系统的不断发展,对IGBT的电流和电压要求也越来越高。绝缘栅双极晶体管综合了电力晶体管和电力场效应晶体管的优点,具有良好的特性,应用领域很广泛;IGBT也是三端器件:栅极,集电极和发射极。

  随着电力电子系统的不断发展,对IGBT的电流和电压要求也越来越高。绝缘栅双极晶体管综合了电力晶体管和电力场效应晶体管的优点,具有良好的特性,应用领域很广泛;IGBT也是三端器件:栅极,集电极和发射极。IGBT是MOS结构双极器件,属于具有功率MOSFET的高速性能与双极的低电阻性能的功率器件。IGBT的应用范围一般都在耐压600V以上、电流10A以上、频率为1kHz以上的区域。多使用在工业用电机、民用小容量电机、变换器(逆变器)、照相机的频闪观测器、感应加热电饭锅等领域。

  根据封装的不同,IGBT大致分为两种类型,一种是模压树脂密封的三端单体封装型,从TO-3P到小型表面贴装都已形成系列。另一种是把IGBT与FWD成对地(2或6组)封装起来的模块型,主要应用在工业上。模块的类型根据用途的不同,分为多种形状及封装方式,都已形成系列化。

  IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。MOSFET由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道,而这个通道却具有很高的电阻率,因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征,IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性,但是在高电平时,功率导通损耗仍然要比IGBT 高出很多。IGBT较低的压降,转换成一个低VCE(sat)的能力,以及IGBT的结构,与同一个标准双极器件相比,可支持更高电流密度,并简化IGBT驱动器的原理图。

  据统计,2022年全球半导体设备销售额将达到1076亿美元,较2021年的1026亿美元同比增长5%,创历史记录。分地区来看,尽管中国大陆在2022年的投资步伐同比放缓5%,但中国大陆仍连续第三年成为最大的半导体设备市场,销售额达283亿美元中国台湾是第二大设备支出目的地,增长8%,达268亿美元。

  近年来我国IGBT市场规模不断增长,据统计,截至2022年我国IGBT市场规模约为220.23亿元,其中汽车IGBT领域市场规模约为77.24亿元,工控及其他领域IGBT市场规模约为142.99亿元。IGBT(绝缘栅双极晶体管)市场现状呈现出供不应求的局面。由于新能源汽车、风电、光伏等领域的快速发展,对IGBT的需求大幅增加,但IGBT的产能却未能跟上,导致市场缺口较大。

  在新能源汽车领域,IGBT是实现车辆行驶控制的核心元件,用于控制电池能量回收、电机驱动以及车辆加速和减速等功能。由于新能源汽车市场的快速增长,对IGBT的需求量大幅增加,使得该领域的IGBT供不应求。在风电领域,风力发电系统的智能化和高压化发展使得对IGBT的需求量也大幅增加。IGBT在风电系统中主要用于控制电机和实现能源转换,是风力发电系统中的重要组成部分。此外,光伏领域也对IGBT有较大的需求。IGBT在光伏逆变器中起着至关重要的作用,用于将太阳能转化为直流电能,并实现并网发电。随着光伏市场的不断扩大,对IGBT的需求也不断增加。

  根据中研普华产业研究院发布的《2024-2029年IGBT产业现状及未来发展趋势分析报告》显示:

  IGBT属于高端的功率半导体器件领域,行业准入门槛高,我国IGBT产业起步较晚,但在政策的鼓励下,我国IGBT产业发展迅速,技术水平屡屡有新的突破,已有产品可以大批量满足下游应用客户的需求,提高IGBT器件国产替代率指日可待。我国IGBT目前主要有封装、IDM、Fabless三种发展模式,核心芯片仍主要从国外进口,因而“中国芯”问题是IGBT量产的核心问题,据统计,截至2022年我国IGBT产量约为19198万只,需求量约为74709万只。

  目前IGBT的产能却未能跟上市场需求的变化。虽然一些厂商正在积极扩大IGBT的产能,但由于技术难度较大、生产成本较高等因素的影响,IGBT的产能增长速度仍相对较慢。这导致了IGBT市场的供不应求局面,也使得IGBT的价格呈现上涨趋势。

  IGBT核心技术掌握在发达国家企业手中,跟国内厂商相比,英飞凌、三菱电机等国际龙头具有强势的品牌效应。不过随着国内IGBT技术的发展,也涌现了比亚迪半导体、斯达半导等头部企业,具有较强的品牌效应。中国已逐渐成为全球最大的IGBT市场,IGBT国产化需求已是刻不容缓。在市场需求的吸引下,一批具备IGBT相关经验的海外华人归国投身IGBT行业,同时国家大量资金流入IGBT行业,我国IGBT产业化水平有了一定提升,部分企业已经实现量产,IGBT国产化的进程加快。

  IGBT市场现状是供不应求,需求大幅增加而产能未能跟上。未来随着新能源汽车、风电、光伏等领域的持续发展,IGBT市场的缺口仍将存在,但也将吸引更多的厂商进入该领域,推动IGBT技术的不断创新和产能的扩大。随着全球对环保和节能的重视,新能源汽车市场将继续保持快速增长。而IGBT作为新能源汽车电机控制系统的关键元件,其需求量也将随之不断增长。随着全球各国政府对节能减排和绿色能源的重视,将出台更多有利于IGBT应用的政策和标准。这些政策和标准将进一步推动IGBT市场的增长。

  IGBT市场的发展也面临着一些挑战,例如技术难度高、生产成本高、产能不足等问题。因此,厂商需要不断加强技术研发和创新,降低生产成本,提高产能,以满足市场需求。总的来说,IGBT的未来前景非常广阔,但厂商需要不断创新和提高竞争力,以适应市场的变化和需求。

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