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IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor),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;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,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V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模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用,是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近10%,占充电桩成本约20%。IGBT主要应用于电动汽车领域中以下几个方面:
A)电动控制系统:大功率直流/交流(DC/AC)逆变后驱动汽车电机;
B)车载空调控制系统:小功率直流/交流(DC/AC)逆变,使用电流较小的IGBT和FRD;
C)充电桩:智能充电桩中IGBT模块被作为开关元件使用;
年国际IGBT市场规模约为48亿美元,预计到年市场规模可以达到80亿美元,年复合增长率约10%。
年国内IGBT销售额是88.7亿元,约占全球市场的1∕3,预计年中国IGBT市场规模将超亿元,年复合增长率约为15%。从公司来看,国外研发IGBT器件的公司主要有英飞凌、ABB、三菱、西门康、东芝、富士等。
中国功率半导体市场占世界市场的50%以上,但在中高端MOSFET及IGBT主流器件市场上,90%主要依赖进口,基本被国外欧美、日本企业垄断。
尽管我国拥有最大的功率半导体市场,但是目前国内功率半导体产品的研发与国际大公司相比还存在很大差距,特别是IGBT等高端器件差距更加明显。
核心技术均掌握在发达国家企业手中,IGBT技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度。跟国内厂商相比,英飞凌、三菱和富士电机等国际厂商占有绝对的市场优势。
形成这种局面的原因主要是:国际厂商起步早,研发投入大,形成了较高的专利壁垒。国外高端制造业水平比国内要高很多,一定程度上支撑了国际厂商的技术优势。
中国功率半导体产业的发展必须改变目前技术处于劣势的局面,特别是要在产业链上游层面取得突破,改变目前功率器件领域封装强于芯片的现状。
总的来说,在技术差距方面有:高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的IGBT模块规格在V以上,技术壁垒较强;IGBT芯片设计制造、模块封装、失效分析、测试等IGBT产业核心技术仍掌握在发达国家企业手中。
近几年中国IGBT产业在国家政策推动及市场牵引下得到迅速发展,已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整产业链,IGBT国产化的进程加快,有望摆脱进口依赖。受益于新能源汽车、轨道交通、智能电网等各种利好措施,IGBT市场将引来爆发点。希望国产IGBT企业能从中崛起。
兴斯达半导体股份有限公司成立于5年4月,是一家专业从事功率半导体芯片和模块尤其是IGBT芯片和模块研发、生产和销售服务的国家级高新技术企业。公司总部位于浙江嘉兴,占地亩,在上海和欧洲均设有子公司,并在国内和欧洲设有研发中心,是目前国内IGBT领域的领军企业。
斯达半导体主营业务是以IGBT为主的功率半导体芯片和模块的设计研发和生产,并以IGBT模块形式对外实现销售。IGBT模块的核心是IGBT芯片和快恢复二极管芯片,公司自主研发设计的IGBT芯片和快恢复二极管芯片是公司的核心竞争力之一。据IHSMarkit年报告数据显示,在年度IGBT模块供应商全球市场份额排名中,斯达股份排名第8位,在中国企业中排名第1位,成为世界排名前十中唯一一家中国企业。