2023年中國IGBT芯片細分應用領(lǐng)域分析 高壓IGBT打破國外技術(shù)壟斷

1、中國IGBT芯片應用領(lǐng)域：三大類(lèi)產(chǎn)品的應用場(chǎng)景

IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是電力控制和電力轉換的核心器件，是由BJT(雙極型晶體管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應管)組成的復合全控型電壓驅動(dòng)式功率半導體器件，具有高輸入阻抗、低導通壓降、高速開(kāi)關(guān)特性和低導通狀態(tài)損耗等特點(diǎn)，在較高頻率的大、中功率應用中占據了主導地位。

目前IGBT已經(jīng)能夠覆蓋從600V-6500V的電壓范圍，按照使用電壓的情況，IGBT可以分為低壓、中壓和高壓三大類(lèi)產(chǎn)品，不同的電壓范圍適用不同的應用場(chǎng)景。

2、中國不同電壓等級IGBT芯片應用及廠(chǎng)商布局情況

低壓IGBT一般電壓在1200V及以下，且適用于低消耗的消費電子和太陽(yáng)能逆變器領(lǐng)域，中國本土廠(chǎng)商幾乎都有布局低壓領(lǐng)域。

中壓IGBT一般電壓在1200-2500V，適用于新能源汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域，由于碳中和計劃的持續推行以及新能源領(lǐng)域的高速發(fā)展，該領(lǐng)域是中國IGBT本土廠(chǎng)商未來(lái)主要發(fā)力的領(lǐng)域。

高壓IGBT一般電壓大于2500V，主要適用于高鐵、動(dòng)車(chē)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域，中國本土廠(chǎng)商僅中車(chē)時(shí)代和斯達半導有所布局，中國高鐵里程數全球第一，需求量大，促進(jìn)中上游技術(shù)發(fā)展，因此該領(lǐng)域率先實(shí)現了國產(chǎn)替代。

3、中國IGBT廠(chǎng)商產(chǎn)品電壓覆蓋范圍：廠(chǎng)商多集中在中低壓市場(chǎng)

中國的IGBT廠(chǎng)商多集中在中低壓市場(chǎng)，如宏微科技、比亞迪半導體、士蘭微、新潔能等廠(chǎng)商的IGBT產(chǎn)品均集中在1500V以下的IGBT市場(chǎng)，產(chǎn)品主要適用于新能源汽車(chē)、家電、電焊機等領(lǐng)域，時(shí)代電氣和斯達半導則在高壓3300V及以上也有布局，產(chǎn)品主要適用于高鐵、電網(wǎng)傳輸等。

注：藍底表示產(chǎn)品有所覆蓋。

4、中國高壓IGBT芯片技術(shù)突破及瓶頸：主要有4個(gè)技術(shù)瓶頸

在不同的功率以及頻率范圍中，對器件的特性要求有所不同。在大功率的應用場(chǎng)景中，例如軌道交通、直流輸電，此時(shí)器件的開(kāi)關(guān)頻率非常低，開(kāi)關(guān)損耗導致的發(fā)熱量較低，主要以導通損耗為主。而在設備功率較小的時(shí)候，例如白色家電、伺服電機等領(lǐng)域，工作頻率較高，導通損耗占比較低，開(kāi)關(guān)損耗產(chǎn)生的熱量較大。因此，在實(shí)際的工作時(shí)，需要根據應用要求，進(jìn)行折中優(yōu)化設計，才能使系統的效率達到最大化。

2021年7月，國務(wù)院國資委向全社會(huì )發(fā)布《中央企業(yè)科技創(chuàng )新成果推薦目錄(2020年版)》，包括核心電子元器件、關(guān)鍵零部件、分析測試儀器和高端裝備等共計8個(gè)領(lǐng)域、178項科技創(chuàng )新成果。其中，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司研制的3300伏特(V)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)芯片和模塊被列入目錄。歷時(shí)4年，聯(lián)研院攻關(guān)團隊突破了制約國內高壓IGBT發(fā)展堅固性差、可靠性低等技術(shù)瓶頸，打破了國外技術(shù)壟斷。該團隊牽頭承擔的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目“柔性直流輸電裝備壓接型定制化超大功率IGBT關(guān)鍵技術(shù)及應用”通過(guò)了工業(yè)和信息化部組織開(kāi)展的綜合績(jì)效評價(jià)。項目自主研制出滿(mǎn)足柔性直流輸電裝備需求的4500V/3000A低通態(tài)壓降和3300V/3000A高關(guān)斷能力IGBT器件，解決了高壓大容量壓接型IGBT芯片和器件缺乏的問(wèn)題。

高壓IGBT芯片和器件的開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，涉及到材料、芯片設計、芯片工藝、器件封裝與測試各個(gè)環(huán)節，需要多學(xué)科交叉融合、多行業(yè)協(xié)同開(kāi)發(fā)。

根據聯(lián)研院功率半導體研究所所長(cháng)表示，當前，研發(fā)面向電力系統應用的高壓IGBT器件的技術(shù)瓶頸主要有4個(gè)方面：

以上數據來(lái)源及分析請參考于前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國IGBT芯片行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰略規劃分析報告》，同時(shí)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數據、產(chǎn)業(yè)研究、產(chǎn)業(yè)規劃、園區規劃、產(chǎn)業(yè)招商、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢(xún)、技術(shù)咨詢(xún)、IPO募投可研、IPO業(yè)務(wù)與技術(shù)撰寫(xiě)、IPO工作底稿咨詢(xún)等解決方案。