IGBT是InsulatedGateBipolarTransistor的缩写,即绝缘栅双极晶体管,由双极结型晶体管(BJT)和金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)组成的复合全控型电压驱动式电子电力器件,是一种电压控制开关型功率半导体器件,也是电能转换的核心器件。IGBT可分为单管、模块和智能功率模块(IPM)三类产品。
IGBT自20世纪80年代末开始工业化应用以来发展迅速,作为一种新型电力电子器件,是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品,是工业控制及自动化领域的核心元器件,其作用类似于人类的心脏,能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等,以实现精准调控的目的。因此,IGBT被称为电力电子行业里的“CPU”,广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域。随着新能源汽车的发展以及变频白色家电的普及,IGBT的市场热度持续升温。根据Yole数据,全球IGBT市场有望于年达84亿美元,其中工业应用与家电占比最大,合计51.19%,电动汽车与充电桩增速最快,-年CAGR超20%。
IGBT核心技术为IGBT芯片、快恢复二极管芯片的设计和生产以及IGBT模块的设计、制造和测试。从20世纪80年代至今,IGBT芯片经历了7代升级,从平面穿通型(PT)到微沟槽(MPT),芯片面积、工艺线宽、通态饱和压降、关断时间、功率损耗等各项指标经历了不断的优化。
IGBT模块制造是根据特定的电路设计,将两个或以上的IGBT芯片和快恢复二极管芯片贴片到陶瓷衬板(DBC/AMB)上,并用金属线键合连接,然后进行灌封,以满足芯片、线路之间的绝缘、防潮、抗干扰等要求,最后将电路密封在绝缘外壳内,并与散热底板绝缘。对IGBT模块封装来说,散热和可靠性是关键。典型的IGBT模块内部包含数层不同功能的结构材料,包括IGBT芯片、快恢复二极管芯片、陶瓷衬板、键合丝、散热基板、散热器、硅胶、焊料、封装管壳、功率引出端子等。陶瓷衬板材料有氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)等,其中,Si3N4可靠性更高,AlN的热传性更好。从可靠性来看,活性金属钎焊(AMB)工艺的衬板可靠性明显高于双面键合铜(DBC)。封装工艺复杂,生产周期较长,通过精准的陶瓷衬板布局设计、模具设计、焊接和键合参数的优化,简化生产流程,才能实现IGBT芯片与封装工艺的完美结合、降低产品热阻、提高产品的一致性和产品的使用寿命。
由于IGBT的技术门槛高、技术难度大、资金要求高,国内企业产业化起步较晚,IGBT市场仍主要由欧美日企业占据,随着IGBT模块的广泛应用,市场需求量逐步增大,众多国内企业开始发力IGBT领域,国内产业化水平有了一定提升,部分企业已经实现量产,但与国外企业相比,仍有一定差距。
易事特、国电南瑞、特锐德、科士达、许继电气、阳光电源、中天科技、中恒电气、科陆电子、众业达、鹏辉能源、科大智能、盛弘股份、金冠股份、和顺电气、动力源、奥特迅...
●光伏逆变器
华为、阳光电源、上能电气、固德威、特变电工、科士达、易事特、古瑞瓦特、锦浪新能源、正泰集团、拓邦股份、广东力王、首航新能源、格瑞特、三瑞电源、茂硕电气、金三科、新朗华、汇能精电、科华恒盛、宁波德业、科华数据、大冉新能源...
●风力发电机
上海电机厂、中车株洲电机、中车株洲电机、中车株洲电机、中车株洲电机、中车株洲电机、中车株洲电机、哈尔滨电机厂、淄博牵引电机、大连天元电机、南京汽轮电机、朗高电机、蜂鸟电机...
●变频家电
格力电器、美的集团、海尔智家、海信、新宝股份、石头科技、松下...
●工业控制
汇川技术、施耐德、西门子、霍尼韦尔...
●IGBT企业
英飞凌、三菱电机、富士电机、日立、赛米控、丹佛斯、斯达半导、士兰微、上汽英飞凌、扬杰科技、中车时代电气、比亚迪、宏微科技、华润微、台基股份、东海半导体、新洁能、华微电子、银茂微电子、中能微电子、芯能半导体、科达半导体、芯聚能、尚阳通、紫光微电子、安建科技、浦峦半导体、晶能微电子、中科君芯、达新半导体、翠展微、森未科技、利普思、华太、天毅半导体、芯派科技、云潼科技、台芯科技、麦思浦、海思迈、智新半导体、安森美...
●IGBT芯片代工
华润微电子、华虹半导体、积塔半导体、中芯集成、方正微电子...
●材料
陶瓷衬板(DBC、AMB):罗杰斯、富乐华、博敏电子、贺利氏、东芝、京瓷、Denka、KCC、华清电子、先艺电子、精瓷半导体、珠海汉瓷、漠石科技、同欣电子、上海铠琪、圣达电子、德汇、威斯派尔、中江科易、红星电子、邦诺科技、金航芯、江丰同芯、思睿辰、湘瓷科艺、盛智电子、丰鹏电子、梅州展至...
键合丝:贺利氏、田中贵金属集团、日本新日铁、烟台一诺、康强电子、招金励福、上海万生合金、北京达博、上海铭沣、友福半导体、金蚕电子、邦威雅、骏码科技...
散热基板(铜、铝碳化硅AlSiC):海特信、谷捷、百富都机电、嘉善高磊金属制品、CPS、Denka、苏州思萃、西安明科、西安创正、西安法迪、富仕多、西安晶奕、北京宝航、湖南浩威特、苏州汉汽航空、泰格尔、日本精密陶瓷...
硅胶:陶氏化学、日本信越、埃肯、迈图、瓦克、杭州之江、上海拜高、晨日科技、成都拓利...
焊料:先艺电子、金川岛、铟泰...
散热器:海益博、迈泰...
外壳工程塑料(PPS、PBT、高温尼龙):时代新材、金发科技、苏州纳磐...
●设备
真空回流焊炉:北方华创、北京诚联恺达、浩宝、中科同志、劲拓股份...
贴片机:松下、恩纳基、锐博、深圳科瑞、华封科技、上海世禹...
固晶机:ASMPT、佳能、快克科技、佳能、新益昌、微见智能、艾科瑞思...
X-ray:日联、正业科技、锐影、卓茂光电、瑞茂光学...
清洗设备:上海台姆超声设备、富怡达、炬丰科技...
超声波扫描设备:广林达、上海和伍...
动静态测试机:威宇佳、科威尔、智汇轩田、易恩电气、博电电气、精华伟业...
点/灌胶机:广东安达智能、欣音达、锐智航、华胜科技、纬迪精密、科诺达、嘉德力合、江门中能、和利时...
垂直固化炉:浩宝、台州研究院、和利时、日东科技...