IGBT——新基建新能源领域的“芯”支持

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT),有电力电子行业里的“CPU”之称,重要地位可见一斑。因其性能适用于各类需要进行交直流转换、电流电压转换的应用场景,逐步发展为中高端功率半导体器件中的主流产品形态。随着近期国家大力投入“新基建”,IGBT的市场规模和应用领域迅速扩大。那么在新基建的大力推动下,IGBT行业将会迎来哪些新机遇?又会对国内IGBT企业提出哪些新的需求?

中低压有突破,与先进水平仍存差距

“近年来在国家产业政策支持和国民经济发展的推动下,我国IGBT技术和产业取得了长足的进步,部分细分领域产品已进入世界先进水平的行列。”比亚迪功率器件产品总监杨钦耀向《中国电子报》记者介绍。

根据中国产业信息网的数据,2018年中国 IGBT 市场规模为161.9亿元,同比增长 22.19%,增速显著高于全球平均水平。此外,受益于新能源汽车和工业领域的需求大幅增加,中国IGBT市场规模仍将持续增长,集邦咨询预测,到2025年,中国IGBT市场规模将达到522亿人民币,年复合增长率达19.11%。

然而,目前国产IGBT也存在着诸多不足。杨钦耀认为,虽然国内已有多家企业从事IGBT的开发和生产,IGBT芯片实现了中低压产品的突破,但与国际先进水平仍然存在差距。主要问题是品种少、产量低、缺少高性能的产品,不能满足市场的需求。

此外,由于国产IGBT发展较晚,用户对国产器件使用的信心和认可仍然不足,导致同样的技术下,用户更愿意使用进口产品。电子行业周报数据表明,在国内IGBT市场,英飞凌、三菱电机、富士电机等海外厂商占据50%以上的市场份额,可见国产IGBT在国内市场占有率并不乐观。

新基建大市场,IGBT发展获支撑

新基建的启动实施为IGBT等功率半导体行业带来了广大的市场机会,也为国内IGBT企业提供了一个难得的发展契机。有数据显示,目前国内市场上,工控、新能源汽车和家电市场是 IGBT的主要应用领域。2018 年新能源汽车领域IGBT的市场规模为50.19亿元,占比为31%;家电领域IGBT的市场规模为43.71亿元,占比为27%;工控领域IGBT的市场规模为32.38亿元,占比为20%;新能源发电领域IGBT的市场规模为17.81亿元,占比11%。随着新基建的启动建设,国家不断在拓展新能源汽车、充电桩、基站/数据中心电源、特高压以及轨道交通系统的市场,使得IGBT产业成为了新基建新能源领域的核心基础支撑,同时为各大IGBT企业提供更多生产和开发的机会,步入发展的快车道。

中国工程院院士、国家集成电路产业发展咨询委员会委员丁荣军指出,今年在经济下行叠加疫情冲击的情况下,政府高层十分重视对5G、人工智能、城市轨道交通、新能源汽车等领域的基础设施建设。IGBT等功率半导体作为以上领域的核心基础支撑,需求量也将会大大增加,进而带动产业链上游材料领域的快速发展。

更重要的是,在新基建实施的过程中,有更多下游产业用户开始接触和使用到了国产IGBT,这对进一步增强对国产IGBT的认同感,增加国产IGBT的采用有着极大的促进作用。“基于我国战略产业自主安全可控要求,新基建将进一步牵引IGBT领域加快自主创新,推动全产业链转型升级。“丁荣军表示。

据中国产业信息网预测,到2020年,国内IGBT市场规模将超过200亿元,。

新基建新要求,助力企业技术精进

新基建对于IGBT企业的技术开发与创新也有极大的助力。杨钦耀指出,在新基建实施过程中,相关的建设项目一般都会对IGBT模块性能提出很多新的要求。IGBT企业将会有针对性地从产品性能、产品成本、产品集成化要求等各方面给出不同的解决方案。例如,在电源模块应用中,由于IGBT作为电源模块的关键器件,起到变频、变流和变压作用,这就要求IGBT相关器件作为电流的开关在关断的时候,漏电流和残余电流很小,而耐受电压可以很高,在开通的时候,电阻尽可能小,电流尽可能大,并且在开关的时间尽可能短。正是在这样的磨合过程中,产品技术性能才会一点点地改善和精进。华润微电子功率器件事业群、华润华晶研发中心副总经理邓小社在接受记者采访时也指出,新基建需要众多核心IGBT企业支持和参与。新基建市场规模大,领域繁多,也必然催生出一些新的应用场景,目前国内IGBT产业现状还难以满足未来多元的市场需求,需要更多掌握核心技术的IGBT企业成长起来,更好的服务于新基建的开展。

另外值得关注的一点是,目前国产IGBT在一些细分领域的技术应用上已经取得不错的成绩,但是国内相对缺乏即懂IGBT器件技术,又熟悉系统的人才,导致做技术的只是做技术,做应用的只是做应用,无法最大限度发挥IGBT产品的性能优势,在与国际大厂竞争中处于劣势。限制了国产IGBT产品的产业化进程。相关企业在掌握IGBT技术之后没有太多机会进入中高端应用领域,甚至没有试错的机会。产品难以在市场应用中获取更多的经验,影响器件技术更新迭代进程,严重影响到了国内IGBT产品的产业化进程。

随着新基建的实施,需求驱动的增加,这种状况正在得到改善。新基建为IGBT带来了更多应用场景,对IGBT产品性能及适用性提出了更高的要求,加快了IGBT器件技术及系统应用技术的跨界融合。此外,新基建的建设也给了国内IGBT企业更多的机会去涉足工控等高端领域,这些机会将帮助他们在高端领域的市场应用中,促进产品的更新迭代并逐步拓展自己的市场。

总之,新基建为IGBT提供了更加广阔的发展平台。随着更多优良IGBT器件的脱颖而出,也将会大大推进新基建新能源产业的建设。二者相辅相成,互相促进。

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