IGBT,英文全称Insulated Gate Bipolar Transistor,中文全名绝缘栅双极晶体管,是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件,作为电力电子技术的核心技术,是电机控制和功率变换器的首选器件。 IGBT综合了BJT、MOSFET两种器件的优点,具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、开关损耗低、工作频率高、安全工作区宽和导通电阻小、电流密度大等特性。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。总体来说,现代电力电子器件向大功率、易驱动和高频化的方向发展,所以,IGBT代表未来商业化电力电子器件的主流方向。 IGBT作为电机控制和功率半导体器件首选器件,在轨道交通、航空航天、船舶驱动、新能源电动汽车、风力发电、太阳能发电、高压变频、工业传动及电力传输等多个重要行业和领域广泛运用。目前,在轨道交通高速动车组、大功率电力机车、城轨车辆几乎普遍采用IGBT;在节能环保领域,IGBT成为节能设备最核心的部件;在电力传输领域,IGBT在柔性输电等技术中发挥越来越大的作用。同时,大功率IGBT也是谐波治理中最理想的开关器件。因此,IGBT具有良好的市场前景。在未来很长一段时间内,为适应全球降低CO2排放的战略需要,IGBT将更加广泛地应用于可再生能源发电、智能配电与控制、分布式发电、电力牵引等领域,成为节能技术和低碳经济的主要支撑。 目前,全球IGBT市场中最主要的供应厂商由国外少数大公司控制,它们代表国际IGBT技术最高水平。包括日本三菱、东芝,德国英飞凌、瑞士ABB等公司,其中3300V-6500V等级IGBT主要由英飞凌、ABB、三菱与东芝等少数几家所垄断,英飞凌在奥地利的有一条6英寸高压IGBT芯片生产线和大功率IGBT模块封装线,在马来西亚的有一条月产达到10万片8英寸芯片线,ABB拥有年产20万片6英寸IGBT芯片的生产线,年产25万只高压大功率IGBT模块封装线;日本三菱是位于亚洲的最重要竞争对手,该公司产品与英飞凌类似,在大功率沟槽IGBT技术方面在国际上处于领先水平。 我国IGBT的芯片设计、制造和模块封装技术还处于起步阶段。但也取得了很大的进展,2013年9月12日,中国北车集团对外公布了其研制成功并通过专家鉴定的高压大功率3300V/50AIGBT芯片及应用这种芯片封装的大功率1200A/3300VIGBT模块。这标志着中国自此有了完全自主产权的IGBT“中国芯”。由上海北车永电电子科技有限公司设计开发的3300V/50AIGBT芯片是国内首件自主设计制造的高压IGBT芯片,促使中国自主IGBT功率 “芯脏”开始替代进口产品。由西安永电公司运用这种3300V/50AIGBT芯片封装的1200A/3300VIGBT模块,是第一个在国内设计生产、拥有完全自主知识产权的高压大功率电力电子器件。 从2011年开始,中国南车株洲所通过全球性的战略布局,吸纳国际优势研发资源,对该项高端技术进行自主攻关,终于在2013年12月份开发出国内首款从芯片到模块完全自主化的3300伏等级的IGBT芯片,并在此基础上,又成功研制出4500伏、6500V高功率密度IGBT芯片及模块,初步形成了IGBT器件技术的完整产品型谱。 目前,中国已成为世界上IGBT产品最大的消费市场,以高速动车组、大功率机车、新能源装备、电网为龙头的国内变频产业年IGBT需求量超过50亿元,而且每年以15%以上速度增长。随着国家产业结构转型和升级,以及战略性新兴产业的发展,高压高功率密度IGBT将具有非常广阔的应用空间。 国际市场 据最新市场调查显示,全球IGBT市场在2013年已回归到稳步上升的轨道,市场规模预计约为203亿元,同比增长6.3%,且在随后的2年时间内该市场将继续保持稳定的发展速度,市场规模至2015年将达到257亿元。在产品分布上,虽然600-900V的IGBT是目前市场上的主流产品,但伴随着再生能源、轨道交通和工业控制等行业市场在近几年内的高速成长,对更高电压应用的IGBT产品提出了强烈的需求。 图表1:全球IGBT销售额及增长趋势
Data Source:中自集团市场研究部 中国市场 当前,在日益严峻的环境问题和能源消耗的压力之下,绿色能源领域正成为世界各国的发展目标,由此也带动了整个功率半导体行业的发展,尤其是功率半导体核心器件——IGBT.在中国,为了适应大环境的需求,扶持相关企业的健康发展,国家在新能源、节能环保方面出台了一系列支持性的政策措施,在政府和市场的双重推动下,功率半导体行业正面临着重要的发展机遇。据了解,国内IGBT市场近年呈现出持续快速增长的势头,由于2012年整体环境都不好,中国IGBT功率器件的市场规模仅实现1.7%的增长,预计至2013年末,国内IGBT功率器件的市场规模达到61.6亿元人民币,同比增长大约11.8%左右;预计2014年国内IGBT功率器件市场规模超过70亿元,同比增长13.8%,2015年国内IGBT功率器件市场规模将超过80亿元,同比增长15.2%。。 图表2:中国IGBT销售额及增长趋势
Data Source:中自集团市场研究部 http://www.ca168.com/marketresearch/
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