欧美日韩国产中文精品-91成人久久亚洲-亚洲高清无码一区-日韩一级无码综合av-麻豆国产精品久久久一区二区

在制造業(yè)技術(shù)浪潮推動下，中國傳統(tǒng)制造行業(yè)趨向電動化和智能化升級，對能源的轉(zhuǎn)換效率和電能利用效率均提出了更高的要求。中國IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)技術(shù)提升的推進以及下游應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋廣泛對需求的拉動，都促進 IGBT 行業(yè)的快速發(fā)展。

中國IGBT 行業(yè)市場規(guī)模由 2014 年的 79.8 億元增長到2018 年的 159.6 億元，年復(fù)合增長率為 18.9%。未來中國 IGBT 行業(yè)市場將持續(xù)增長，預(yù)計到 2023 年中國 IGBT 行業(yè)市場規(guī)模有望達到 290.8 億元，市場前景廣闊。

下面就對IGBT行業(yè)展開分析。

電力電子行業(yè)心臟「IGBT」，為何能快速成長為百億級賽道?

一、 IGBT行業(yè)市場研究綜述

(一) IGBT定義及分類

1. 定義

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，即絕緣柵雙極型晶體管，是一種由雙極性晶體管(BJT)和絕緣柵場效應(yīng)管(MOS)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件，兼并了BJT的導通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小等優(yōu)點和MOS的開關(guān)速度高、輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動電路簡單等優(yōu)點，在高壓、大電流、高速等方面是其他功率器件不能比擬的，因而是電力電子領(lǐng)域較為理想的開關(guān)器件。

2. 分類

(1)按電壓范圍分類

按照使用電壓范圍，可以將IGBT 分為超低壓、低壓、中壓和高壓幾大類產(chǎn)品，不同電壓范圍對應(yīng)著不同的應(yīng)用場景。

(2)按產(chǎn)品類型分類

IGBT從封裝形式分類可以分為IGBT單管(分立器件)、IGBT模塊和IGBT-IPM智能功率模塊三大類產(chǎn)品。

(二) IGBT行業(yè)發(fā)展歷程

IGBT 芯片是 IGBT 模組或分立器件的核心，經(jīng)歷了六代產(chǎn)品升級。第一代 IGBT 芯片研發(fā)于 1988 年，IGBT 芯片從第一代平面穿通型(PT)發(fā)展到第六代溝槽型電場-截止型(FS-Trench)，經(jīng)過近三十年發(fā)展。

1. IGBT初步問世階段(1980s-1991年)

20世紀80年代至90年代初期間，IGBT芯片研發(fā)問世并經(jīng)歷兩代技術(shù)更迭。20 世紀 80 年代初期，在美國通用電氣公司和美國無線電公司宣布發(fā)明 IGBT 后，得到世界半導體廠家和研究機構(gòu)的重視。1988年第一代平面穿通型(PT)型的 IGBT 芯片(PT-IGBT)問世，但這一時期的 PT-IGBT 芯片導通電阻和關(guān)斷功耗較高，具有負溫度系數(shù)，不利于器件的并聯(lián)使用，易造成器件的短路能力較差，因此第一代平面穿通型(PT)的 IGBT 芯片未能得到普及使用。而后1990年，IGBT 研究人員在第一代基礎(chǔ)上發(fā)明第二代改進后的平面穿通型(PT)IGBT 芯片，不但可以降低器件的通態(tài)降壓，還可降低晶體管發(fā)射結(jié)的注入系數(shù)，運用效果顯著。

2. IGBT指標優(yōu)化階段(1992-2003年)

這一階段，IGBT從第三代溝槽型(Trench)到第六代溝槽型電場—截止型(FS-Trench)，各方面指標都得到了不斷的優(yōu)化。芯片面積縮小為最初的四分之一，工藝線寬從5微米降到0.5微米，通態(tài)飽和壓降從3伏降到1伏，關(guān)斷時間也更快，從0.5微秒降到0.15微秒，功率損耗也更低，斷態(tài)電壓也從600V提高到了6500V以上。

3. IGBT應(yīng)用普及階段(2003年至今)

經(jīng)歷六代技術(shù)更迭之后，IGBT發(fā)展態(tài)勢良好，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。現(xiàn)在，大電流高電壓的IGBT已模塊化，它的驅(qū)動電路除上面介紹的由分立元件構(gòu)成之外，現(xiàn)在已制造出集成化的IGBT專用驅(qū)動電路，其性能更好，整機的可靠性更高及體積更小。IGBT產(chǎn)品的制造成本、可靠性和性能方面得到大幅度改善，成為了電力電子技術(shù)第三代平臺性器件，被廣泛用于家用電器和交通運輸?shù)雀鱾€領(lǐng)域，推動了 IGBT 行業(yè)發(fā)展。

(三) IGBT行業(yè)市場規(guī)模

1.全球IGBT行業(yè)市場規(guī)模

受益于工業(yè)控制及電源行業(yè)市場的逐步回暖，以及下游的變頻家電、新能源汽車等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，IGBT 市場有望持續(xù)增長。根據(jù)英飛凌年報披露，2016-2018年，全球IGBT市場規(guī)模分別達到 45.1、52.6、62.2 億美元，同比增速分別為 6.6%、16.5%、18.4%，全球市場加速增長;預(yù)計2023年全球 IGBT 市場規(guī)模將達到約120億美元，并且未來市場規(guī)模有望保持穩(wěn)定增長。

2.中國IGBT行業(yè)市場規(guī)模

在中國“工業(yè) 4.0”趨勢和“中國制造 2025”發(fā)展規(guī)劃的帶動下，中國制造業(yè)進入了快速發(fā)展階段。在制造業(yè)技術(shù)浪潮推動下，中國傳統(tǒng)制造行業(yè)趨向電動化和智能化升級，如汽車發(fā)展到新能源汽車、鐵路發(fā)展到磁懸浮高鐵、電網(wǎng)發(fā)展到智能電網(wǎng)，對能源的轉(zhuǎn)換效率和電能利用效率均提出了更高的要求。由于 IGBT 具有能源轉(zhuǎn)換和高效節(jié)能等優(yōu)點，因此在電力電子設(shè)備應(yīng)用的比例也在不斷提高，為中國 IGBT 行業(yè)的發(fā)展帶來了良好發(fā)展機遇。根據(jù)頭豹數(shù)據(jù)顯示，中國 IGBT 行業(yè)市場規(guī)模由 2014 年的 79.8 億元增長到 2018 年的 159.6 億元，年復(fù)合增長率為 18.9%。未來中國 IGBT 行業(yè)市場將持續(xù)增長，預(yù)計到2023 年中國 IGBT 行業(yè)市場規(guī)模有望達到 290.8 億元，市場前景廣闊。

(四) IGBT行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

中國 IGBT 行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈由上至下可分為上游基礎(chǔ)資源供應(yīng)商，中游 IGBT 生產(chǎn)商，下游應(yīng)用領(lǐng)域終端用戶。

1.上游分析

中國 IGBT 行業(yè)的上游參與者為EDA軟件、IP授權(quán)的設(shè)計工具，硅晶圓、封裝材料等原材料供應(yīng)商和光刻機、檢測設(shè)備等設(shè)備供應(yīng)商。硅晶圓是 IGBT 生產(chǎn)的主要原材料之一，在 IGBT 材料生產(chǎn)成本中占比達到30%左右。除此之外，封裝材料是 IGBT 生產(chǎn)的另一種主要原料，可分為塑料封裝、環(huán)氧樹脂封裝、陶瓷封裝和金屬封裝四種。整體而言，中國 IGBT 生產(chǎn)商對進口材料依賴性較大，因此在上游原材料環(huán)節(jié)的議價能力較弱。在 IGBT 設(shè)備供應(yīng)商方面，IGBT 芯片是 IGBT 模組或分立器件的核心，光刻機是 IGBT芯片制造的核心設(shè)備之一，而高端光刻機市場已經(jīng)被荷蘭 ASML壟斷。由此可見，中國在光刻機市場方面的優(yōu)勢不明顯，競爭能力較弱，國外光刻機廠商的議價空間相對較大。

2.中游分析

中國 IGBT 行業(yè)的中游是 IGBT 生產(chǎn)商，主要負責 IGBT 模組或分立器件產(chǎn)品的設(shè)計、制造、測試和銷售。由于 IGBT 產(chǎn)品設(shè)計和制造工藝精密，這不僅要求 IGBT 生產(chǎn)商需要具備一定的生產(chǎn)工藝水平，也要求 IGBT 生產(chǎn)商的研發(fā)人員具有電力電子、力學、熱學等多學科的知識和制造、測試的操作經(jīng)驗。

目前全球 IGBT 生產(chǎn)商主要以德國英飛凌、德國賽米控和日本三菱電機、富士電機為主，且這些廠商生產(chǎn)的 IGBT 產(chǎn)品覆蓋應(yīng)用面廣。中國 IGBT 生產(chǎn)商主要是以具體某個應(yīng)用領(lǐng)域為主，如斯達半導體的 IGBT 在大功率軌道交通領(lǐng)域已得到突破，比亞迪的 IGBT 在自家新能源汽車上已實現(xiàn)運用。中國 IGBT 行業(yè)領(lǐng)先的企業(yè)擁有較強向上游滲透的意愿，未來，產(chǎn)業(yè)鏈中游規(guī)模較大的 IGBT 生產(chǎn)商發(fā)展空間將逐步增大。

3.下游分析

中國 IGBT 產(chǎn)業(yè)的下游應(yīng)用廣泛，可大致分為民用領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域。民用領(lǐng)域包括電壓力鍋、電烤箱、電視機等變頻白色家電行業(yè);工業(yè)領(lǐng)域包括工業(yè)電機、汽車電子、電力設(shè)備等行業(yè)。隨著中國國民收入水平的提升和消費水平的提高，以及中國制造4.0的推進，IGBT在民用領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域的需求及要求不斷提升。下游應(yīng)用領(lǐng)域不僅要求 IGBT 生產(chǎn)商能夠提供種類較全的 IGBT 產(chǎn)品，也要求 IGBT 生產(chǎn)商具有能夠與下游應(yīng)用產(chǎn)品融合的能力。整體而言，下游應(yīng)用領(lǐng)域的需求對 IGBT 生產(chǎn)商技術(shù)研發(fā)具有重要的推動作用，因此在產(chǎn)業(yè)鏈中的議價能力也將不斷提高。

二、 IGBT行業(yè)驅(qū)動因素分析

(一) 下游應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋廣泛，拉動行業(yè)需求

IGBT下游應(yīng)用廣泛，下游需求逐步擴大，促進 IGBT行業(yè)的快速發(fā)展。IGBT下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，汽車行業(yè)、消費電子行業(yè)、能源行業(yè)、電機行業(yè)等都需要利用 IGBT來提高能源使用效率。同時，對于高功耗損耗的電子制造設(shè)備，IGBT不僅能夠保障設(shè)備工作時的可靠性和安全性，還能對設(shè)備起到節(jié)能減排作用。此外，得益于中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國電源、能源等行業(yè)發(fā)展環(huán)境良好，為 IGBT 行業(yè)帶來更大的需求。新能源汽車領(lǐng)域需求的快速增長是高端 IGBT 市場規(guī)模增長最重要的驅(qū)動因素之一，根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計，2018 年應(yīng)用于新能源汽車的車規(guī)級IGBT市場規(guī)模已達IGBT整體市場規(guī)模的 31%。

(二) “中國制造 2025”驅(qū)動下游轉(zhuǎn)型升級，帶動行業(yè)需求

目前中國制造業(yè)正逐漸從低端加工向高端附加值轉(zhuǎn)變，驅(qū)動了 IGBT 行業(yè)下游轉(zhuǎn)型升級。2015 年 5 月，中國國務(wù)院發(fā)布《中國制造 2025》，指出要全面提升中國制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平，推進中國制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，提升“中國制造”品牌塑造能力。近幾年，各國都在陸續(xù)推出禁止燃油車銷售時間表，部分車企生產(chǎn)商也宣布了停售燃油車時間，推動了中國汽車行業(yè)逐步向新能源汽車轉(zhuǎn)型，IGBT 模塊在新能源汽車中發(fā)揮著重要的作用，是新能源汽車和智能汽車電機控制器、充電樁、車載空調(diào)等設(shè)備的核心元器件。如在新能源汽車充電時，IGBT 的作用不僅是將外界充電的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，還需把220V 電壓轉(zhuǎn)換成適當?shù)碾妷海趴蔀樾履茉雌囯姵亟M充電。中國制造業(yè)發(fā)展環(huán)境鼓勵傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，帶動 IGBT 的應(yīng)用需求不斷增加，IGBT 行業(yè)迎來新的發(fā)展空間。

(三) 中國 IGBT 技術(shù)提升，推動行業(yè)發(fā)展

中國 IGBT 行業(yè)取得了一定的技術(shù)進步，推動了中國 IGBT 國產(chǎn)化的進程。中國 IGBT 行業(yè)發(fā)展較晚，從起步時期主要依靠向國外進口發(fā)展到如今已具備IGBT 芯片設(shè)計和 IGBT 模塊或分立器件制造能力，表明中國 IGBT 相關(guān)產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)率逐步提升。在 IGBT 行業(yè)上游領(lǐng)域，中國在 IGBT 材料和封裝測試取得較大的發(fā)展與進步，中車時代已建立全球第二條、中國首條 8 英寸 IGBT 芯片生產(chǎn)線，此條生產(chǎn)線可年產(chǎn) 12 萬片芯片，和配套形成年產(chǎn) 100 萬只 IGBT 模塊的自動化封裝測試能力，突破了中國在 IGBT 材料、封裝測試的技術(shù)瓶頸。此外，在 IGBT 下游應(yīng)用領(lǐng)域，中國國內(nèi)高鐵機車用的高壓、大電流 6,500V IGBT芯片在設(shè)計和工藝研發(fā)制造技術(shù)上均突破了 IGBT 關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，推動了中國 IGBT 行業(yè)發(fā)展。

三、 IGBT行業(yè)制約因素分析

(一) 8 英寸晶圓材料供不應(yīng)求，限制行業(yè)發(fā)展

近年來，全球硅晶圓材料供貨能力不足，構(gòu)成了制約 IGBT 行業(yè)發(fā)展的一大因素。由于工藝及成本的限制，半導體功率器件的生產(chǎn)規(guī)模較難從 8 英寸產(chǎn)線轉(zhuǎn)移到 12 英寸硅晶圓產(chǎn)線，因此，中國對 8 英寸硅晶圓材料產(chǎn)能需求迅速擴大。從全球 8 英寸晶圓供給情況分析，一方面，在全球電動化和智能化的大背景下，功率器件、電源管理芯片及指紋芯片 IC 等應(yīng)用端均采用 8 英寸硅晶圓作為原材料，導致 8 英寸硅晶圓需求量大增，使得 8 英寸硅晶圓代工廠商的產(chǎn)能供不應(yīng)求;另一方面， 8 英寸硅晶圓設(shè)備短缺現(xiàn)象加劇造成其產(chǎn)能擴張困難。所以，8 英寸晶圓材料供貨困難在一定程度上制約了行業(yè)發(fā)展。

(二) IGBT 投資成本大，制約行業(yè)發(fā)展

相關(guān)設(shè)備配置成本上升將直接影響中國IGBT 建設(shè)投資成本上漲，在一定程度上不利于行業(yè)發(fā)展。建設(shè) IGBT 產(chǎn)業(yè)園或 IGBT 晶圓廠涉及到行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的設(shè)備配置，而這些相關(guān)設(shè)備未實現(xiàn)國產(chǎn)化，需要大量依賴國外進口，致使 IGBT 相關(guān)的設(shè)備購置成本較高。與此同時，受中美貿(mào)易戰(zhàn)影響，全球進口關(guān)稅波動影響較大，對 IGBT 相關(guān)的設(shè)備配置采購成本有一定影響，這在一定程度上增加了 IGBT 行業(yè)相關(guān)投資人或企業(yè)對設(shè)備配置的投資成本，導致 IGBT 相關(guān)投資人或企業(yè)利潤空間變小。

(三) 專業(yè)人才不足，制約行業(yè)發(fā)展

IGBT領(lǐng)域的人才供需失衡的矛盾正日益凸顯，阻礙了行業(yè)的發(fā)展。IGBT 行業(yè)是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，對多學科交叉的復(fù)合型人才需求較大，因此 IGBT 產(chǎn)品的制造需要各類專業(yè)技術(shù)工程人才和復(fù)合型人才。IGBT 行業(yè)與集成電路行業(yè)、微電子行業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈上游存在著高度關(guān)聯(lián)性，但中國大部分高校以 SIC、GaN 器件及電源管理芯片作為課題方向，僅有少數(shù)高校進行 IGBT 器件相關(guān)的教學。同時，這些高校在 IGBT 器件研發(fā)主要限于計算機仿真研究，難以在實際中進行應(yīng)用，導致中國在 IGBT 設(shè)計和研發(fā)方面人才的緊缺，供需失衡制約行業(yè)發(fā)展。

四、 IGBT行業(yè)政策因素分析

IGBT 行業(yè)是中國重點鼓勵和扶持的產(chǎn)業(yè)之一，為扶持中國 IGBT 行業(yè)的發(fā)展，推動中國 IGBT 行業(yè)自主化進程，中國政府推出多項相關(guān)政策促進 IGBT 產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

五、 IGBT行業(yè)發(fā)展趨勢分析

(一)國內(nèi)外 IGBT 市場規(guī)模持續(xù)上升

未來中國 IGBT 行業(yè)市場將持續(xù)增長，市場前景廣闊。IGBT 是誕生于 20 世紀 80 年代的功率半導體分立器件，進入工業(yè)應(yīng)用時間較晚，雖然目前占整體功率半導體分立器件市場份額仍然不大，但它代表了未來的發(fā)展方向，市場規(guī)模增長很快。在新能源、節(jié)能環(huán)?！笆濉币?guī)劃等一系列國家政策措施的支持下，國內(nèi)IGBT 的發(fā)展亦獲得巨大的推動力，市場持續(xù)快速增長。2018 年，國內(nèi) IGBT 市場規(guī)模達 159.6 億元，2014-2018年的年復(fù)合增長率為 18.9%，預(yù)計到 2023 年中國 IGBT 行業(yè)市場規(guī)模有望達到 290.8 億元。

(二)行業(yè)趨向模塊化和小型化發(fā)展

IGBT 下游應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品逐步趨向輕量化，推動 IGBT 行業(yè)向模塊化發(fā)展。IGBT 行業(yè)的制造技術(shù)是以微細加工和MOS 工藝為基礎(chǔ)，因此采用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 IGBT 生產(chǎn)技術(shù)，可將 IGBT 基本相同的構(gòu)件、零部件制成多功能和通用標準模塊，模塊化和小型化有助于IGBT 企業(yè)降低生產(chǎn)成本，各應(yīng)用領(lǐng)域要求 IGBT 模組和分立器件尺寸不斷縮小，提高通用化效率，實現(xiàn)生產(chǎn)的高效性和經(jīng)濟性，所以是行業(yè)的必然發(fā)展趨勢之一。

(三)行業(yè)下游消費電子和家用電器領(lǐng)域向個性化需求增長

行業(yè)下游消費電子和家用電器市場將趨向非標準化、定制化的 IGBT 需求增長，刺激 IGBT 行業(yè)迎來新的增長點。在中國制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)升級的背景下，IGBT 行業(yè)下游應(yīng)用端的市場競爭日趨激烈，各企業(yè)正積極尋求差異化優(yōu)勢，致使下游應(yīng)用端企業(yè)對 IGBT 的技術(shù)工藝和生產(chǎn)工藝等方面的要求不斷往差異化、定制化、個性化方向發(fā)展。IGBT 生產(chǎn)企業(yè)需要根據(jù)下游消費電子、家用電器領(lǐng)域客戶提出的整體生產(chǎn)工藝和定制化設(shè)計需求，設(shè)計和制造出符合客戶產(chǎn)品的技術(shù)和生產(chǎn)工藝，同時還需提供一體化的配套售后服務(wù)和產(chǎn)品升級服務(wù)等解決方案，促使 IGBT 行業(yè)下游應(yīng)用端產(chǎn)品趨向多樣化。

六、 IGBT行業(yè)市場競爭格局

(一)全球IGBT行業(yè)市場競爭格局

縱觀全球 IGBT 行業(yè)，以歐美、日本為主的國家和地區(qū)占據(jù)絕大部分話語權(quán)，行業(yè)集中度高，競爭激烈，頭部效應(yīng)明顯。英飛凌是絕對的行業(yè)領(lǐng)導者，據(jù)HIS Markit 2018年報告數(shù)據(jù)顯示，英飛凌在 2018 年全球IGBT模塊市場中以34.5%的市占率遙居第一，具有絕對的龍頭地位。此外，市場的主要競爭者有不斷革新的日系頂級玩家三菱電機;車規(guī)級 IGBT 市場的后起之秀比亞迪半導體;國內(nèi)IGBT龍頭斯達半導等。

(二)中國IGBT行業(yè)市場競爭格局

國內(nèi)車規(guī)級 IGBT 行業(yè)呈寡頭壟斷格局，英飛凌占近六成市場，比亞迪破局而入，位列第二。根據(jù) NE 時代數(shù)據(jù)，車規(guī)級 IGBT 行業(yè)集中度極高，CR4 高達 84.4%，CR2 高達 76.2%，形成了以英飛凌與比亞迪為主導的“雙寡頭”格局。2019 年英飛凌獨占鰲頭，以 627503 單位/套的 IGBT 模塊裝機量占據(jù)了高達 58.2%的市場份額。作為第一家自主研發(fā)、生產(chǎn)車用 IGBT 芯片的國內(nèi)公司，比亞迪半導體成為國內(nèi)市場上最有能力挑戰(zhàn)英飛凌的本土廠商，但目前其市場份額為18%，仍比英飛凌低40%。斯達半導為IGBT 行業(yè)國內(nèi)龍頭，深耕于工業(yè)級 IGBT， 但其在車規(guī)級 IGBT 領(lǐng)域處于起步階段，市占率僅 1.6%。