絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是一個工作原理復雜的集成功率半導體器件。結構上,IGBT幾乎集成了半導體器件的所有基本結構,如二極管、BJT、結型場效應晶體管JFET,MOSFET,SCR。IGBT的結構參數發(fā)生變化,將引起其性能發(fā)生相應的變化。工藝技術上,IGBT利用MOS集成電路工藝進行大面積的功率集成,設計上表現為單元胞尺寸的縮小,并聯集成的元胞數量越多,通態(tài)壓降(導通損耗)逐漸減小。
IGBT是由BJT和MOSFET組成的復合功率半導體器件,既有MOSFET的開關速度高、輸入阻抗高、控制功率小、驅動電路簡單、開關損耗小的優(yōu)點,又有BJT導通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小的優(yōu)點,在高壓、大電流、高速等方面是其他功率器件不能比擬的,因而是電力電子領域較為理想的開關器件,是未來應用發(fā)展的主要方向。IGBT穩(wěn)定性比MOSFET稍差,強于BJT,但IGBT耐壓比MOSFET容易做高,不易被二次擊穿而失效,易于高壓應用領域。
MOSFET、IGBT和BJT性能對比
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作為工業(yè)控制及自動化領域的核心器件,IGBT模塊在電機節(jié)能、軌道交通、智能電網、航空航天、家用電器、汽車電子、新能源發(fā)電、新能源汽車等諸多領域都有廣泛的應用。隨著新能源汽車的發(fā)展以及變頻白色家電的普及,IGBT的市場熱度持續(xù)升溫。它不僅在工業(yè)應用中提高了設備的自動化水平、控制精度等,也大幅提高了電能的應用效率,同時減小了產品體積和重量,節(jié)約了材料。
2018年全球IGBT市場規(guī)模達到62.1億美元。2017年全球IGBT市場規(guī)模為52.55億美元,同比2016年增長16.5%,2018年全球IGBT市場規(guī)模在62.1億美元左右。
2010-2018年全球IGBT市場及增長情況
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智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國絕緣柵雙極型晶體管行業(yè)競爭格局分析及投資趨勢預測報告》數據顯示:目前我國國產IGBT在逐步增長,但是仍存在很大的需求缺口,2018年國產IGBT1115萬只,需求量達到7898萬只。
2010-2018年中國IGBT產量及需求量(萬只)
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2010-2018年中國IGBT市場規(guī)模(億元)
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全球IGBT市場幾乎被歐美日企業(yè)壟斷,全球最大的IGBT公司是德國英飛凌,位居分立IGBT及IGBT模組第一位,日本三菱則占據IGBT-IPM第一大市場份額。
2018全球分立IGBTs前10銷售(億美元)
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2018全球分立IGBTs各公司占比情況
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2018年全球IGBT-IPMs市場16.8億美元,較2017年增長7.0%。在IGBT-IPMs領域,日本三菱優(yōu)勢明顯,2018年市場占比高達32.3%,其次是安森美和英飛凌,前三家公司合計占比達到63%。排名第十的是中國吉林的華微電子,是IGBTIPMs領域唯一進入前十的中國公司,市占率0.5%。
2018全球IGBT-IPMs前10銷售(億美元)
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2018全球IGBT-IPMs各公司占比情況
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2018年,全球IGBT模組市場32.5億美元,較2017年增長23.5%。在IGBT模組領域,英飛凌優(yōu)勢明顯,2018年市場占比高達34.5%,其次是三菱和富士電氣,前三家公司合計占比達到54.6%。斯達半導體排名第八,市占率2.2%,是IGBT模組領域唯一進入前十的中國公司。
2018全球IGBT模組前10銷售(億美元)
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2018全球IGBT模組各公司占比情況
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2018年,分立IGBT市場價值約為13.1億美元,較2017年增長13.2%。2018,中國市場占全球收入大約32.7%,從2017到2018,增長了11.5%。歐洲、中東和非洲地區(qū)占29.6%,增長19.0%。2018年,日本占全球收入的17.7%,亞洲其他地區(qū)占9.4%,美洲僅占10.6%。
預計汽車用分立IGBT市場2018年至2023年的復合年增長率13.9%。2018年,汽車和工業(yè)部門再次成為分立IGBT的兩個最大部門,預計分別為4.17億美元和3.85億美元。汽車行業(yè)是分立IGBT增長最快的領域,2018年至2023年的復合年增長率為13.9%。預計,汽車市場份額將從2018年占整體分立IGBT市場的31.8%攀升至2023年的45.1%,這將得益于電動汽車和混合動力汽車動力傳動系統(tǒng)逆變器的使用。新能源領域預計將成為分立IGBT增長第二快的領域,2018年至2023年的復合年增長率為9.4%。
2023年分立IGBT各領域增長情況
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工業(yè)電機驅動領域仍是IGBT模塊的最大領域,2018年占總市場的27.4%,推動這一進程的關鍵因素是提高能源效率,預計2018年至2023年的復合年增長率僅為3.6%。
IGBT模塊的第二大行業(yè)是轎車和輕型卡車,2018年占總市場的25.0%。主要用于混合動力和電動汽車傳動系統(tǒng)的主逆變器。2018年轎車和輕型卡車市場增長迅速,預計汽車電動化用IGBT模塊2018年至2023年復合年增長率為23.5%。
電力機車牽引行業(yè)是IGBT模塊的第三大行業(yè),占2018年總市場的17.3%。2018年,中國繼續(xù)保持最大市場的地位。除汽車電動化驅動外,預計未來增長最快的應用將是電網基礎設施和太陽能,預計2018年到2023年,電網基礎設施兩者的復合年增長率分別為11.6%和10.2%。
2023年IGBT模組各應用占比情況
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