（报告出品方/作者：东海证券，周啸宇、陈宜权）

1.IGBT：电力电子装置的“CPU”

1.1.IGBT是什么？

IGBT，中文全名为绝缘栅双极型晶体管，是由双极型三极管（BJT）和绝缘栅型场效应管（MOS）组成的功率半导体器件，为第三代功率半导体技术革命的代表性产品，具有高频、高电压、大电流，易于开关等优良性能，被业界誉为电力电子装置的“CPU”，广泛应用于工业控制、轨道交通、白色家电、新能源发电、新能源汽车等领域。

依产品结构形式不同，IGBT有单管、IGBT模块和智能功率模块IPM三种类型。IGBT单管主要应用于小功率家用电器、分布式光伏逆变器及小功率变频器等领域；IGBT模块主要应用于大功率工业变频器、电焊机、新能源汽车（电机控制器、车载空调、充电桩）等领域（当前市场上销售的多为此类模块化产品）；智能功率模块IPM主要在变频空调、变频洗衣机等白色家电领域有广泛应用。

根据应用场景的电压不同，IGBT有超低压、低压、中压和高压等类型，其中新能源汽车、工业控制、家用电器等使用的IGBT以中压为主，而轨道交通、新能源发电和智能电网等对电压要求较高，主要使用高压IGBT。

IGBT多以模块形式出现，IHS数据显示模块和单管的比例为3:1。模块是由IGBT芯片与FWD（续流二极管芯片）通过定制化的电路桥接，并通过塑料框架、衬底及基板等封装而成的模块化半导体产品。基础工作原理在于，以最小能量损耗实现电流转换，是一种具有隔离栅极结构的双极晶体管；栅极自身就是MOSFET，因此结合了双极晶体管的高载流能力和高阻断电压的优点。

1.2.IGBT的发展史

自20世纪80年代发展至今，IGBT芯片经历了7代技术及工艺的升级，从平面穿通型（PT）到微沟槽场截止型，IGBT从芯片面积、工艺线宽、通态饱和压降、关断时间、功率损耗等各项指标都进行了不断的优化，断态电压从V提高到V，关断时间从0.5微秒降低至0.12微秒，工艺线宽由5um降低至0.3um。此外，由于IGBT产品对可靠性和质量稳定性要求较高，下游客户认证周期较长，所以产品的生命周期较一般集成电路产品较长，对不同代际的IGBT产品，由于性能和需求差异导致应用领域略有不同，目前市场上应用最广泛的仍是IGBT第4代工艺产品。

从IGBT模块芯片的内部纵向结构来看，IGBT可分为穿通型（PT，punchthrough)，非穿通型（NPT，non-punchthrough)。PT(punchthrough)结构是最“古老”的IGBT技术，在~年间占据主导地位，英飞凌第一代IGBT就是采用的PT技术。NPT(nonpunchthrough)结构是德国西门子公司年推出，为上世纪90年代的主流产品。FS（fieldstop）：年，西门子公司研制出新的IGBT结构，fieldstop-IGBT(FS-IGBT)，它同时具有PT-IGBT和NPT-IGBT的优点，至今一直居于主导地位。英飞凌第三代及以后的IGBT，均采用了FS技术。

1.3.IGBT的技术发展趋势

自从二十世纪八十年代中期研发出第一只IGBT器件以来，IGBT技术经历了几个不同发展阶段，这些技术都是用来平衡IGBT自身的各种特性的，这些特性如下所示：1）降低导通损耗；2）降低开通和关断时的开关损耗（开关速度快）；3）器件开关的软特性；4）提高电流密度；5）提升电压等级；6）减少半导体材料（降低成本）；7）提高最高工作结温；8）扩展SOA（安全工作区）。

随着IGBT的技术发展，传统场截止型结构已接近其理论极限。超结及半超结器件凭借耐高温、低损耗和高抗短路能力在IGBT领域备受

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