IGBT是何方神圣？

如果這你都不知道，

可就太out了！

估計家里是2G網速！

作為半導體行業的資優生和我們公眾號的資深粉絲，IGBT可是我們必須get的知識點之一！尤其是這幾年新能源汽車行業發展蓬勃，作為核心零部件的IGBT需求暴增，風頭正盛。

什么是IGBT

所謂IGBT(絕緣柵雙極型晶體管），是由 BJT(雙極結型晶體三極管) 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,其具有自關斷的特征。

簡單講，是一個非通即斷的開關，IGBT沒有放大電壓的功能，導通時可以看做導線，斷開時當做開路。IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優點，如驅動功率小和飽和壓降低等。

而平時我們在實際中使用的IGBT模塊是由IGBT與FWD（續流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品，具有節能、安裝維修方便、散熱穩定等特點。

IGBT是能源轉換與傳輸的核心器件，是電力電子裝置的“CPU” 。采用IGBT進行功率變換，能夠提高用電效率和質量，具有高效節能和綠色環保的特點，是解決能源短缺問題和降低碳排放的關鍵支撐技術。

IGBT應用廣泛，除了上文提到的新能源汽車領域以外，在工業、家用電器、軌道交通、醫學乃至軍工航天領域等，都可以看到IGBT活躍的身影。

IGBT的應用領域

按電壓分布的應用領域

新能源汽車

IGBT模塊在電動汽車中發揮著至關重要的作用，是電動汽車及充電樁等設備的核心技術部件。IGBT模塊占電動汽車成本將近10%，占充電樁成本約20%。

IGBT主要應用于電動汽車領域中以下幾個方面：

01電動控制系統

大功率直流/交流(DC/AC)逆變后驅動汽車電機；

02車載空調控制系統

小功率直流/交流(DC/AC)逆變，使用電流較小的IGBT和FRD；

03充電樁

智能充電樁中IGBT模塊被作為開關元件使用。

智能電網

IGBT廣泛應用于智能電網的發電端、輸電端、變電端及用電端：

01發電端

風力發電、光伏發電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊；

02輸電端

特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術需要大量使用IGBT等功率器件；

03變電端

IGBT是電力電子變壓器（PET）的關鍵器件；

04用電端

家用白電、 微波爐、 LED照明驅動等都對IGBT有大量的需求。

軌道交通

IGBT器件已成為軌道交通車輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。交流傳動技術是現代軌道交通的核心技術之一，在交流傳動系統中牽引變流器是關鍵部件，而IGBT又是牽引變流器最核心的器件之一。

現在的IGBT，從第一代的平面穿透型到溝槽型電場截止型，已經歷經了6代技術和工藝的革新。而經過這么多年的發展，IGBT的改良之路還在繼續，不斷精進IGBT的縱向結構、柵極結構和硅片加工工藝，以降低損耗和生產成本。

現在就出攤

國外巨頭瓜分市場

IGBT有多重要？相信經過小編的講述，大家對此都不言而喻。但是放眼全球，IGBT的發展狀態和市場，始終由歐美日韓等“老牌”半導體技術領先的國家把持著，諸如英飛凌、三菱、富士電機、安森美以及ABB等企業，前五大企業的市場份額就已經超過了70%。從整個牌面上來看，我們國內的IGBT企業只能吃吃這個“蛋糕”的“邊角料”了。

2017年全球IGBT市場格局及

主要企業的市場份額

從市場規模上看，

2018 年全球 IGBT 市場規模達 58.36 億美元，較 2017 年的 52.55億美元增長 11.06%，預計到2020年市場規模可以達到80億美元，年復合增長率約10%。

從國別的發展現狀來看，

美國功率器件處于世界領先地位，擁有一批具有全球影響力的廠商，例如 TI、Fairchild、NS、Linear、IR、Maxim、ADI、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay 等廠商。

歐洲擁有 Infineon、ST 和 NXP 三家全球半導體大廠，產品線齊全，無論是功率 IC 還是功率分離器件都具有領先實力。

日本功率器件廠商主要有 Toshiba、Renesas、NEC、Ricoh、Sanke、Seiko、Sanyo、Sharp、Fujitsu、Toshiba、Rohm、Matsushita、Fuji Electric 等等。日本廠商在分立功率器件方面做的較好，但在功率芯片方面，雖然廠商數量眾多，但很多廠商的核心業務并非功率芯片。

近年來，中國臺灣的功率芯片市場發展較快，擁有立锜、富鼎先進、茂達、安茂、致新和沛亨等一批廠商。臺灣廠商主要偏重于 DC/DC 領域，主要產品包括線性穩壓器、PWMIC(Pulse Width Modulation IC，脈寬調制集成電路)和功率 MOSFET。

從公司來看，

國外研發IGBT器件的公司主要有英飛凌、 ABB、三菱、富士等。這些國外企業研發的IGBT器件產品規格涵蓋了電壓600V-6500V，電流2A-3600A，已經形成了完善的IGBT產品系列。

其中安森美等企業在消費級IGBT領域處于優勢地位；ABB、英飛凌和三菱電機在1700V以上的工業級IGBT領域占據優勢；而在3300V以上電壓等級的高壓IGBT技術領域，這三家公司也基本上處于壟斷地位；在大功率溝槽技術方面，英飛凌與三菱公司同處于國際領先水平。

那么中國的IGBT呢？

是一馬當先、

并駕齊驅,

還是被狂甩幾十條街？

國內：依賴進口 但全力突圍

2018 年，國內 IGBT 市場規模達 261.9 億元，較 2017 年的 132.5 億元大增 97.66%。尤其是近幾年，隨著國內軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域加速發展，國內 IGBT 需求迎來爆發。

但是相比于國內暴增的IGBT市場需求，國內IGBT 市場的產量卻無法與之實現供求平衡。2018 年國內 IGBT 產量 1115 萬只，較 2017 年的 820萬增加了 295 萬，同比增長 36%。盡管增長明顯，但和2018 年國內 IGBT 產品高達 7898 萬只的需求相比，供需缺口達 6783 萬只，國內產量嚴重不足。

除了供需無法平衡，現有產量無法滿足火熱的市場需求以外，技術也是國產IGBT的另一大“硬傷”。特別在中高端IGBT主流器件上，我們90％以上主要依賴進口，核心技術基本掌握在歐美日韓企業的手中。

技術差距從以下兩個方面也有體現：

1、高鐵、智能電網、新能源與高壓變頻器等領域所采用的IGBT模塊規格在6500V以上，技術壁壘較強；

2、IGBT芯片設計制造、模塊封裝、失效分析、測試等IGBT產業核心技術仍掌握在發達國家企業手中。

而IGBT技術集成度高的特點又導致了較高的市場集中度，因此英飛凌、三菱和富士電機等國際廠商占有天然的市場優勢，這讓國內廠商的發展再失一個機會。加上IGBT 行業存在技術門檻較高、人才匱乏、市場開拓難度大、資金投入較大等困難，國內企業在產業化的進程中始終進展緩慢。

在中國IGBT產業在國家政策推動及市場牽引下得到了穩定發展，已初步形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整產業鏈：

白色家電、逆變器、逆變電源、工業控制等國內中低端市場已逐步完成了國產化替代;

在新能源汽車、新能源發電、智能電網等要求非常高的領域，也正在積極突圍，比如比亞迪微電子、斯達股份、上汽英飛凌等廠商的 IGBT 模塊產品已經出貨，中車時代半導體的汽車用 IGBT 產品也已送樣測試；2019年10 月份，國電南瑞宣布與國家電網有限公司下屬科研單位全球能源互聯網研究院有限公司共同投資設立南瑞聯研功率半導體有限責任公司，實施 IGBT 模塊產業化項目。

以新能源汽車領域來說，作為目前國內唯一一家可獨立研發制造車規級IGBT芯片的車企——比亞迪，在新能源汽車用 IGBT市場的成績無疑是令人振奮的。

2020年4月14日，比亞迪完成了全資子公司深圳比亞迪微電子有限公司的內部重組，并改名為比亞迪半導體有限公司，研發、生產及銷售功率半導體、智能控制IC、智能傳感器及光電半導體，其中IGBT 就是他們的重頭戲。

數據顯示，2019年期間，英飛凌為國內電動乘用車市場供應62.8萬套IGBT模塊，市占率達到58%。而比亞迪供應了19.4萬套，市占率達到18%，可以說，比亞迪正在一步步打破國際巨頭的壟斷。如今，比亞迪IGBT芯片晶圓的產能已經達到5萬片/月，預計2021年可達到10萬片/月，一年可供應120萬輛新能源車，也就是相當于2019年新能源汽車銷量的總數。

今年4月底，總投資10億元的比亞迪IGBT項目也在長沙正式動工。該項目設計年產25萬片8英寸晶圓的生產線，投產后可滿足年裝50萬輛新能源汽車的產能需求。據悉，比亞迪下一步的規劃是讓IGBT的外供比例爭取超過50%。

雖然從技術上來說，比亞迪2018年才發展到IGBT 4.0技術（也就是國際上第五代技術），而從全球范圍來看，IGBT目前已經發展到7.5代（第7代由三菱電機在2012年推出，三菱電機目前的水平可以看作7.5代），比亞迪要追趕的路還很長，但相較而言，比亞迪在國內自主品牌中已經取得了一定優勢，就像華為手握芯片終極武器一樣。面對汽車行業百年未有之變局，技術驅動將重新構建行業格局，無疑是沒錯的。

萬事開頭難。沖破技術壁壘，打破市場固有格局，試圖重新分配“蛋糕”，無論對于國內IGBT企業，還是整體國內半導體行業，都是極其不易的。相信比亞迪半導體進入IGBT市場，完整車用IGBT產業鏈，就是一個很好的開頭。期待我們早日實現工業轉型升級，完成半導體國產替代這項偉大的使命。

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