绝缘栅

全球功率半导体IGBT厂商产业链及其国内

发布时间:2022/4/28 13:55:30   
彭洋 http://m.39.net/pf/a_9356069.html

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模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(而极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品;封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上。

IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点;当前市场上销售的多为此类模块化产品,一般所说的IGBT也指IGBT模块;随着节能环保等理念的推进,此类产品在市场上将越来越多见。

包括基板在内的IGBT模块构架示意图

国内IGBT厂商

作为半导体分立器件重要的组成部分,IGBT潜在市场巨大。然而,纵观全球IGBT市场,主要被日、欧、美等国刮分。

中国拥有全球最大的功率半导体市场,但是本土IGBT厂商与英飞凌、三菱和富士电机等国际大厂相比仍有很大差距。据悉,大陆现在的IGBT等功率元器件几乎都依赖进口,形势不容乐观。

目前,国内的功率半导体技术包括芯片设计、制造和模块封装技术目前均处于起步阶段。功率半导体芯片技术研究一般采取“设计+代工”模式,即由设计公司提出芯片设计方案,由国内的一些集成电路公司代工生产。

近年,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。以下为国内部分顶尖的IGBT厂商,涵盖了设计到制造:

其中,株洲时代电气是目前国内最大的IGBT生产商,现已建成全球第二条、国内首条8英寸IGBT芯片专业生产线,具备年产12万片芯片、并配套形成年产万只IGBT模块的自动化封装测试能力,芯片与模块电压范围实现从V到0V的全覆盖;比亚迪则与国家电网、上海先进半导体牵手,共同打造IGBT国产化产业链。年8月,上海先进半导体正式进入比亚迪新能源汽车用IGBT的供应链;而西安永电电气的0V/AIGBT功率模块已成功下线,为全球第四个、国内第一个能够封装0V以上电压等级IGBT的厂家;华润上华和华虹宏力基于6英寸和8英寸的平面型和沟槽型V、V和VIGBT芯片也已进入量产。

全球功率半导体IGBT原厂商如下:

英飞凌(Infineon)

总部:德国

英飞凌的技术源于西门子半导体,而西门子在全球功率半导体发展过程中起着重要的推动作用。英飞凌目前为世界上第三大IGBT生产商及唯一拥有8inIGBT器件生产线的厂家,且其技术已发展到12in。作为少数几家掌握IGBT芯片核心技术的公司,其IGBT芯片产量居全球首位,一些电力半导体厂家均从英飞凌购买IGBT芯片用于封装IGBT模块。英飞凌的超薄IGBT芯片加工技术对其他厂家也是一个巨大的技术挑战。在全球功率半导体市场,英飞凌连续9年名列榜首。

年英飞凌以西门子半导体事业部的“身份”正式进入中国市场。自从年在江苏无锡建立第一家企业以来,英飞凌在中国的业务迅速发展,IGBT模块在中国工业应用领域的市场份额遥居第一位,其中,通用变频器超过55%;中高压变频器超过80%;逆变电焊机超过50%;感应加热超过80%;运输领域超过70%。经过了中国客户十多年的反复选择与考验,英飞凌IGBT模块确立了在中国市场的主导地位。

三菱电机(MitsubishiElectric)

总部:日本

三菱电机在IGBT器件技术上不断创新,到年已经推出了第六代IGBT产品。三菱电机把主要资源集中在IGBT模块和智能功率模块(IPM)的生产上,其功率模块主要应用于工业、家电、电力机车以及电力行业的变频器上,这几个行业在全球都有着长期、稳定的增长。三菱电机的功率模块也应用于电动和混动汽车等快速发展的领域。在功率模块市场上,三菱电机的销售增长率超过全球市场的平均增长水平。

三菱电机(中国)有限公司成立于年10月,截止于年11月,三菱电机在中国的合资、独资企业已达34家,业务涉及汽车零部件、半导体等电子器件领域,以及输变电设备、电梯、铁道车辆用电机品、工业自动化设备、家用电器等广泛领域内。三菱电机占据年中国IGBT芯片市场份额的5.6%,排位第6。

富士电机有限公司(FujiElectric)

总部:日本

富士电机目前是世界第二大IGBT器件制造商。在年就成为松下电磁炉的首个IGBT供应商,为丰田混合动力车提供IGBT器件使其又成为世界上最早进入汽车领域的IGBT供应商。富士还是日立的IGBT芯片供应商。富土在IGBT器件上积累了20多年的研发经验,拥有全世界最多的IGBT器件方面的技术专利,总数达件。

富士电机与中国市场已有40多年的联系。年,富士电机在中国大陆建立了第一个生产基地一——大连富士马达有限公司;年,富士电机在浙江大学设立了研发中心,并于年成立了“浙江大学富士电机创新中心”。迄今,富士电机在中国已拥有25家企业。年,富士电机占据中国IGB’I’芯片市场份额的6.4%,排位第五。

现在,富士电机的IGBT几乎占领了全日本的电动汽车领域。

西门康(Semikron)

总部:德国

全球前十大IGBT模块供应商,在V及以下电压等级的消费IGBT领域处于优势地位。目前,西门康在全球二极管和晶闸管半导体模块市场占有25%的份额。

威科(Vincotech)

威科起源于德国西门子机电集团,现由日本三菱电机控股。

ABB

总部:瑞士

瑞士最大的IGBT厂商。

东芝(Toshiba)

总部:日本

虽然准备出售其半导体业务,但是在IGBT领域仍有一定话语权。

嘉兴斯达及中国中车

最让国人感到骄傲的是,嘉兴斯达及中国中车纷纷打入全球TOP15榜单,嘉兴斯达是目前国内最大的IGBT模块生产厂家。

近几年国内IGBT技术发展也比较快,国外厂商垄断状况逐渐被打破,已取得一定的突破。主要亮点有:

年12月,北车西安永电成为国内第一个、世界第四个能够封装0V以上IGBT产品的企业;

年9月,中车西安永电成功封装国内首件自主设计生产的50A/VIGBT芯片;

年6月,中车株洲时代推出全球第二条、国内首条8英寸IGBT芯片专业生产线投入使用;

年3月,天津中环自主研制的6英寸FZ单晶材料已批量应用,8英寸FZ单晶材料也已经取得重大突破;

年8月,上海先进与比亚迪、国家电网建立战略产业联盟,正式进入比亚迪新能源汽车用IGBT供应链;

年10月,中车永电/上海先进联合开发的国内首个具有完全知识产权的0V高铁机车用IGBT芯片通过高铁系统上车试验;

年底,中车株洲所旗下时代电气公司与北汽集团旗下的北汽新能源签署协议,全面启动汽车级IGBT、电机驱动系统等业务的合作,并宣布未来共同打造自主新能源汽车品牌。这被业界视为高铁技术与汽车行业的一次深度“联姻”,有望推动IGBT等汽车半导体产业的国产化进程;

年5月,华润上华/华虹宏力基于6英寸和8英寸的平面型和沟槽型V、V和VIGBT芯片已进入量产。

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