【行業】IGBT持續漲價對相關企業影響幾何(32頁)

電力電子技術的落地應用為電力電子裝置,而電力電子裝置的“心臟”為電力電子器件,也即功率半導體器件,是對功率進行變頻、變壓、變流、功率放大及管理的半導體器件。功率半導體器件包括功率半導體分立器件及功率集成電路,功率半導體分立器件可進一步分為功率二極管、功率晶體管和晶閘管類器件,其中功率晶體管包括MOSFET、IGBT及BJT等具體類型。

IGBT是功率半導體器件中的主導型器件,對整個電力電子產業發展產生重大影響。IGBT全稱為絕緣柵雙極型晶體管,由功率二極管、晶閘管、BJT、MOSFET發展而來,其結合了MOSFET和BJT兩種器件的優點。BJT特點為通態壓降小,載流能力大,但驅動電流較大;而MOSFET驅動功率小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT結合以上兩種器件的特點,在通態壓降和開關時間之間形成較好平衡,同時導通損耗和開關損耗之和達到較小狀態,具備了高頻率、大電流密度及高電壓能力等特性,廣泛應用于600V以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、牽引系統等領域。

IGBT從產品形態上來看,可以分為單管、模塊及IPM三種,IGBT單管是將從晶圓上切割的管芯簡單封裝的產品;而模塊是將多個IGBT芯片按照特定電路形式結合,電流規格、電壓等級及安全性均大幅高于單管;IPM其實是模塊的一種,是將門極驅動和保護電路也封裝在模塊內部的一種產品。

IGBT從結構上來看,可以分為縱向結構、柵極結構和硅片加工工藝三種,制造工藝上也是經歷了6代技術及工藝演進。伴隨制造工藝從第一代平面柵穿通(PT)型發展至第六代溝槽型電場截止型(FS-Trench)IGBT,芯片面積縮小超過70%,功率損耗下降80%左右,硅片厚度減少1/3以上,從而使得制造成本、可靠性及產品性能均得到大幅改善。出色的產品性能、較強的滲透性和長生命周期使得IGBT已經成為繼晶閘管之后最具有普及價值的電力電子技術第二代平臺性器件,廣泛應用于家用電器、交通運輸、新能源及航空航天等各個領域。

全球IGBT市場實現較快增長,競爭格局穩定。由于IGBT較強的對能源使用效率的提升作用,其已經在諸多關乎國計民生及國家安全的領域得到應用。根據Yole的統計,2017年全球IGBT市場規模已經達到58億美元,同比增長8%,這主要得益于全球工業領域機器人、半導體生產設備及新能源汽車快速發展帶來的巨大需求。同時,根據iSuppli的估算,未來幾年全球IGBT市場仍將保持年均12%左右的增長速度,預計到2020年總體市場規模將在80億美元以上。

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