国内及国际igbt厂家及情况调研

1、igbt调研报告igbt全称为绝缘栅双极型晶体管，是目前发展最迅速的新型功率器件，具有非常好的开关特性和导通特性。igbt产品集合了高频、高压、大电流三大技术优势，是电力电子设备中的核心部件，涉及几乎所有电压等级下的电气设备。igbt(insulated gate bipolar transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有mosfet的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点。gtr饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大，驱动电路复杂；mosfet是单极型电压驱动器件，驱动功率很小，开关速

2、度快，驱动电路简单，但导通压降大，载流密度小。igbt综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。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。igbt也是三端器件，具有栅极g、集电极c和发射极e。下图(a)给出了一种由n沟道mosfet与双极型晶体管组合构成的igbt（为n沟道igbt）的基本机构。p+注入区与n区形成了一个大面积的p+n结j1.这使得igbt导通时由p+注入区向n基区发射少子，从而对漂移区电导率进行调制，使得igbt具有很强的通流能力。简化等效图如(b)，可看出这是用双极型晶体管与mosfet组成的达林顿结构，

3、相当于一个由mosfet驱动的厚基区pnp晶体管。图rn为晶体管基区内的调制电阻。因此，igbt的驱动原理与电力mosfet基本相同，他也是场控器件。其开通和关断是由栅极和发射极间的电压uge决定的，当uge为正且大于开启电压时，mosfet内形成沟道，并为晶体管提供基极电流进而使igbt导通。由于前面提到的电导调制效应，使得电阻rn减小，这样高耐压的igbt也具有很低的通态压降。当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，mosfet的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，使得igbt关断。下图是igbt结构图、等效图：下图为igbt模块的生产流程解析：igbt开发之初主要应用在电机、变换器（逆变

4、器）、变频器、ups、eps电源、风力发电设备等工业控制领域。在上述应用领域中igbt凭借着电压控制、驱动简单，开关频率高、开关损耗小，可实现短路保护等优点在600v及以上中压应用领域中竞争力逐步显现，在ups、开关电源、电车、交流电机控制中已逐步替代gto、gtr。由于scr和gto具有极高的耐压能力和较大的通过电流，目前在高压大电流应用中scr和gto仍占有统治地位。下图是功率器件的应用情况：随着人们节能意识的逐步增强，变频空调、变频洗衣机等变频家电比例逐年扩大。为了简化电路设计提高igbt使用的可靠性，变频家电中主要使用集驱动电路、保护电路功能于一身的igbt智能模块，家电市场中主要三菱

5、、仙童占据较大优势，仙童价格较便宜但稳定性相对稍差。igbt在汽车中的应用主要集中在汽车点火器上，已成功地取代达林顿管成为汽车点火器的首选。飞兆、英飞凌、st在该市场中有很强的竞争力。铁路的发展离不开大量电力机车和高速动车组，电力机车需要500个igbt，动车组需要超过100个igbt，一节地铁需要5080个igbt模块。粗略估计上述轨道交通市场对igbt模块的需求将超过3百万个，可以想见轨道交通给igbt市场所带来的空前机遇和发展空间。当低碳经济，节能减排成为经济工作的重点时，市场对节能概念接受能力较强。在节能减排的大环境下，igbt一方面拥有新技术带来的广阔的市场空间，另一方面从技术发展路

6、线来看又对以往的功率器件产品有一个逐步替代的作用。2009年我国igbt市场为53亿元左右，目前我国igbt市场占整个功率器件市 场份额尚不足10，我们预计未来几年igbt市场随着节能减排的推进将得到快速发展，增速将达到20-30，远超整个功率器件市场。由于关键技术的缺失，中国功率器件市场绝大部分份额被国外厂商占领，在国家政策扶持下，目前中国igbt行业中高端技术已有突破，部分厂商已具备量产能力。igbt模块发展趋向是高耐压、大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本为目标的，特别是发展高压变频器的应用，简化其主电路，减少使用器件，提高可靠性，降低制造成本，简化调试工作等，都与igbt有密切的内在

7、联系。下表是国内igbt在几个主要应用领域的规模及增长情况。 应用领域2010（亿元）yoy(%)2011（亿元）yoy(%)2012（亿元）yoy(%)2013（亿元）yoy(%)家电变频家电17.4827.60%24.6340.89%31.0426.03%38.6424.48%电磁炉4.613.80%5.315.22%6.115.09%714.75%电机节电中低压变频器34.8115.70%41.1918.33%49.219.45%58.2718.43%高压变频器4.8230.00%6.3130.91%8.1429.00%10.4528.38%新能源光伏、风电4.777.30%7.865.

8、96%12.357.69%19.659.35%汽车汽车点火2.713.00%311.11%3.310.00%3.712.12%目前我国igbt芯片约99%左右的市场仍为国外企业所占据。以家用电器市场为例，ipm模块是变频空调的核心控制部件，它将igbt、驱动电路以及保护电路封装在同一模块中，从而使变频空调拥有较低的功耗和较高的可靠性。根据奥维咨询数据显示，2014年中国家用空调终端零售量在4430万台，变频空调结构比重提升至58.1%，同比上升3.3%。每台变频空调中需要一只ipm，因此，2013年9月2014年8月国内变频空调对ipm的用量达到2573.8万只，但使用的多为日系igbt产品。

9、据法国调查分析机构yole developpement 2013年报告，2014年igbt全球市场总值将达到43亿美元，比2013年的39亿美元增加4亿美元，2015年开始市场将保持稳定增长。另据美国市场研究公司ihs isuppli分析，20092014年，中国igbt销售额的复合年度增长率达17.8%，2014年中国igbt市场销售额将上升到9.75亿美元左右。下图为中国市场igbt总规模及增长率： 图a 国内市场igbt规模及增长 图b igbt主要厂家的世界市场份额据富士电机公司资料显示，全球igbt模块市场近70%的市场份额被三菱、东芝、富士等日系企业掌握，其中三菱市场占有率第一；德

10、国半导体生产商英飞凌公司业内领军地位稳固，独立式 igbt 功率晶体以24.7%的市场占有率位居第一，igbt 模块则以20.5%的市场占有率位居第二。目前igbt主流厂家（国外）：为德国infineon（英飞凌）、西门康，瑞士abb，美国飞兆（fairchild），日本三菱、fuji、东芝等。欧美品牌的产品主要用在电力电子和通讯行业，而日本的品牌主要用于电磁炉、变频空调、冰箱、洗衣机等家电类居多。近几年英飞凌的igbt单管也在家电类产品中占有一席之地，而三菱的igbt模块在也开始大量应用于军工、电力电子等行业。其中西门康（semikron）主要从事igbt的后端封装工作，其芯片主要使用的是i

11、nfineon、abb的产品。仙童（fairchild）的igbt产品虽然广泛应用在电磁炉产品中用量较大，但由于其售价较低，在一定程度上影响了其销售额。三菱和富士都有自己品牌的变频器，而infineon eupec除了供应国内市场外，还是西门子变频器的主要供货商。semikron除了供应中国国内市场外，还供应abb，施耐德等低压变频器的igbt模块。abb产品在hvd上应用广泛。近年来，我国电力、消费电子、高速列车、新能源等领域对igbt的需求高速增长，摆脱进口依赖，igbt国内厂家也发展迅速。但目前国内厂家在在 igbt 模块领域只有少量市场份额，其产品主要应用于工业焊机、切割机等的领域。目

12、前主要的国内厂家分布及情况如下图所示：在下表中对各个厂家的业务类型及技术情况作了详细介绍：公司业务类型进度备注科达半导体设计研发出1200v 75a/100a大功率igbt芯片、400v专用igbt芯片；已具备1200v/600v 20a小规模量产生产条件。前道工序有自己复杂，后道工序由中芯国际、北京燕东和上海先进负责代工。华微电子芯片制造华微电子已实现igbt的批量生产，成为国内第一家突破igbt芯片制造的上市公司 。中环股份芯片制造募集资金项目进行igbt研发无锡凤凰半导体芯片制造量产产品线已经涵盖600v、1200v、1700v三种系列的多种型号。建设有国内首条npt-igbt芯片薄片生

13、产线，可以测量igbt全部静态及动态参数。公司拥有芯片生产线及与生产配套的可靠性实验室、器件测试实验室、失效分析实验室等比亚迪芯片制造顺利组装成igbt模块，并成功在电动汽车台架上进行了测试；可供货1200v系列。主要用于自身业务，典型产品1200v/400a。上海贝岭芯片制造完成了1200v和600v igbt的设计、试制和测试及评估工作。南车株洲时代芯片制造、模块2008年收购英国丹尼克斯半导体75%的股份，进入igbt领域，应用于车辆牵引传动领域1200v/1700v/3300v/4500v/6500v，有年产6万模块的能力用于自身业务江阴长电先进封装有限公司igbt单管封装长电科技子公司、中外合资性质。主要从事igbt单管封装西安爱帕克模块igbt半桥、高端开关和低端开关型模块：600v 75400a，1200v 50300a;igbt单开关型模块：600v 400800a 1200v 200400a;igbt h桥模块：600v 75400a，1200v 50200air与西安电力电子技术研究所共同投资组建，igbt芯片由ir提供。产品主要用于满足轻轨，风电等需求。威海星佳电子模块1200v 50300a模块产品已出口美国、澳大利亚、