IGBT ,絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,具有高頻率、高電壓、大電流、易于開關(guān)等優(yōu)良性能,被業(yè)界譽(yù)為功率變流裝置的“CPU”。
研究數(shù)據(jù)顯示,電動(dòng)汽車的發(fā)展將帶動(dòng)IGBT市場(chǎng)總值持續(xù)成長(zhǎng),預(yù)估2021年IGBT的市場(chǎng)總值將突破52億美元。中國(guó)作為全球最大的IGBT需求市場(chǎng),主要市場(chǎng)份額被歐美、日本企業(yè)所占據(jù),但是經(jīng)過多年努力,目前已建立起完整的IGBT產(chǎn)業(yè)鏈,下面將按照IDM、設(shè)計(jì)、制造、模組分類盤點(diǎn)國(guó)內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)鏈主要企業(yè)——
一、技術(shù)及其應(yīng)用a?
技術(shù)特點(diǎn):
IGBT生命周期較長(zhǎng),產(chǎn)品迭代速率不追求摩爾定律,使用周期較長(zhǎng),雖然老一代產(chǎn)品損耗較大,但其芯片面積大,穩(wěn)定性較好,因此部分領(lǐng)域仍會(huì)選擇使用舊代產(chǎn)品。
各代IGBT的主要發(fā)展趨勢(shì)主要為降低損耗與生產(chǎn)成本,總結(jié)來看大致可分為三大主要技術(shù)階段
第一階段是第一、第二代IGBT 為代表的平面柵型IGBT,其中第一代由于工藝復(fù)雜且成本高,已基本被淘汰。第二代部分類型產(chǎn)品目前仍有銷售。
第二階段是以第三代、第四代IGBT 為代表的溝槽柵型IGBT。該類型產(chǎn)品通過創(chuàng)新的溝槽設(shè)計(jì),大大減小了IGBT的體積和使用功耗,因此被廣泛使用。第五代、第六代的IGBT,屬于對(duì)溝槽柵型的改進(jìn),結(jié)構(gòu)并未有很大的變動(dòng)。此外,該階段還出現(xiàn)了第三階段的過渡型產(chǎn)品 Trench Stop
第三階段是 2018 年以后出現(xiàn)的第七代微槽型 IGBT,該類型產(chǎn)品更大程度地減小了器件的體積和功耗,目前英飛凌等廠商技術(shù)已達(dá)量產(chǎn)水平。
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第一代、第二代IGBT第三代、第四代IGBT第七代IGBT功耗減少功耗減少平面柵型階段溝槽柵型階段微溝槽櫥型階段20-40%20-40%
第五代、第六代IGBTTrench Stop5型溝槽柵型改進(jìn)微溝槽櫥型過渡
市場(chǎng)應(yīng)用:
EKAO壓、電流、頻率、相位等,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控的目的,被廣泛應(yīng)用于電機(jī)節(jié)能、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、家用電器、汽車電子、新能源發(fā)電、新能源汽車等領(lǐng)域。
按電壓分布來看,消費(fèi)電子領(lǐng)域所用IGBT 產(chǎn)品主要集中在600V以下,新能源汽車常用IGBT產(chǎn)品電壓為6001200V,動(dòng)車組常用的IGBT 模塊為3300V和6500V,軌道交通所使用的IGBT電壓在1700V-6500V之間智能電網(wǎng)使用的IGBT通常為3300V。
人大福
數(shù)據(jù)顯示,從中國(guó)市場(chǎng)來看新能源汽車相關(guān)領(lǐng)域是IGBT最大應(yīng)用領(lǐng)域,市場(chǎng)占比達(dá) 31%,其次為消費(fèi)電子、工業(yè)控制及新能源發(fā)電等。
株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司是中國(guó)中車旗下股份制企業(yè),其前身及母公司——中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司創(chuàng)立于1959年,其現(xiàn)已形成了集IGBT產(chǎn)品設(shè)計(jì)、芯片制造等成套技術(shù)研究、開發(fā)、集成于一體的大功率IGBT產(chǎn)業(yè)化基地。2003年,比亞迪成立深圳比亞迪微電子有限公司(即其“第六事業(yè)部”),致力于集成電路及功率器件的開發(fā)并提供產(chǎn)品應(yīng)用的整套解決方案,其IGBT的研發(fā)制造主要由比亞迪微電子負(fù)責(zé)。2005年,比亞迪正式組建IGBT研發(fā)團(tuán)隊(duì),并于2007年建立IGBT模塊生產(chǎn)線,完成首款電動(dòng)汽車IGBT模塊樣品組裝。杭州士蘭微電子股份有限公司成立于1997年,從集成電路芯片設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)開始,逐步搭建了特色工藝的芯片制造平臺(tái),并已將技術(shù)和制造平臺(tái)延伸至功率器件、功率模塊和MEMS傳感器的封裝領(lǐng)域,建立了較為完善的IDM經(jīng)營(yíng)模式。吉林華微電子股份有限公司成立于1999年,集功率半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)研發(fā)、芯片加工、封裝測(cè)試及產(chǎn)品營(yíng)銷為一體,官網(wǎng)信息顯示其擁有4英寸、5英寸與6英寸等多條功率半導(dǎo)體分立器件及IC芯片生產(chǎn)線,芯片加工能力為每年400萬片,封裝資源為24億只/年,模塊360萬塊/年。華潤(rùn)微電子(重慶)有限公司,即原中航(重慶)微電子有限公司,集半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造與服務(wù)一體化,以功率半導(dǎo)體器件、功率/模擬集成電路為產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),面向工業(yè)電子、消費(fèi)電子、汽車電子、5G通訊市場(chǎng)。具備功率器件、GaN、MEMS傳感器等技術(shù)開發(fā)和制造平臺(tái)。湖北臺(tái)基半導(dǎo)體股份有限公司成立于2004年,是是國(guó)內(nèi)大功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域?yàn)閿?shù)不多的掌握前道(擴(kuò)散)技術(shù)、中道(芯片制成)技術(shù)、后道(封裝測(cè)試)技術(shù),并掌握大功率半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)、制造核心技術(shù)并形成規(guī)?;a(chǎn)的企業(yè)。揚(yáng)州揚(yáng)杰電子科技股份有限公司成立于2006年8月,致力于功率半導(dǎo)體芯片及器件制造、集成電路封裝測(cè)試等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,主營(yíng)產(chǎn)品為各類電力電子器件芯片、功率二極管、整流橋、大功率模塊、DFN/QFN產(chǎn)品、SGT MOS及碳化硅SBD、碳化硅JBS等。
科達(dá)半導(dǎo)體
科達(dá)半導(dǎo)體有限公司成立于2007年,是由科達(dá)集團(tuán)投資成立的高新技術(shù)企業(yè),主要從事IGBT、FRD、MOSFET等新型功率半導(dǎo)體器件(電力電子器件)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售,在深圳、浙江、山東等地區(qū)均設(shè)有銷售中心。
江蘇中科君芯科技有限公司成立于2011年,是一家專注于IGBT、FRD等新型電力電子芯片研發(fā)的中外合資高科技企業(yè)。中科君芯前身是中國(guó)科學(xué)院微電子研究所、中國(guó)科學(xué)院微電子研究所、中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)研究與發(fā)展中心以及成都電子科大的三個(gè)研究團(tuán)隊(duì),最早始于上世紀(jì)80年代。寧波達(dá)新半導(dǎo)體有限公司成立于2013年,是以海歸博士為主創(chuàng)立的一家中外合資的高科技公司,主要從事IGBT、MOSFET、FRD等功率半導(dǎo)體芯片與器件的設(shè)計(jì)、制造和銷售,擁有IGBT、MOSFET和FRD等功率半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì)和工藝集成技術(shù),建有IGBT產(chǎn)品性能測(cè)試、應(yīng)用及可靠性試驗(yàn)室,擁有一條測(cè)試和制造手段完備IGBT模塊研發(fā)生產(chǎn)線。無錫紫光微電子有限公司(原無錫同方微電子有限公司)成立于2006年,是紫光同芯微電子有限公司投資的一家高新技術(shù)企業(yè),是一家專注于先進(jìn)半導(dǎo)體功率器件和集成電路的設(shè)計(jì)研發(fā)、芯片加工、封裝測(cè)試及產(chǎn)品銷售的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。無錫新潔能股份有限公司成立于2013年,主營(yíng)業(yè)務(wù)為MOSFET、IGBT等半導(dǎo)體功率器件的研發(fā)設(shè)計(jì)及銷售,主要產(chǎn)品按照是否封裝可分為芯片和封裝成品,廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)電子以及新能源汽車/充電樁、智能裝備 制造、物聯(lián)網(wǎng)、光伏新能源等領(lǐng)域。西安芯派電子科技有限公司成立于2008年,是一家集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售為一體的高新技術(shù)企業(yè),產(chǎn)品包含低壓至高壓全系列MOSFET、IGBT、二極管、橋堆以及電源管理IC等。其總部位于西安,擁有省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西安半導(dǎo)體功率器件測(cè)試應(yīng)用中心。上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司由原上海華虹NEC電子有限公司和上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司新設(shè)合并而成,是全球首家提供場(chǎng)截止型絕緣柵雙極型晶體管(FS IGBT)量產(chǎn)技術(shù)的8英寸集成電路芯片制造廠。上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司,前身為1988年由中荷合資成立的上海飛利浦半導(dǎo)體公司,擁有5英寸、6英寸、8英寸晶圓生產(chǎn)線,專注于模擬電路、功率器件的制造,自2004年開始提供IGBT國(guó)內(nèi)、外代工業(yè)務(wù)。中芯國(guó)際集成電路制造有限公司是中國(guó)內(nèi)地技術(shù)最全面、配套最完善、規(guī)模最大、跨國(guó)經(jīng)營(yíng)的集成電路制造企業(yè),提供0.35微米到28納米8寸和12寸芯片代工與技術(shù)服務(wù)。深圳方正微電子有限公司成立于2003年,由方正集團(tuán)聯(lián)合其他投資者共同創(chuàng)辦,專注于為客戶提供功率分立器件(如DMOS、IGBT、SBD和FRD)和功率集成電路(如BiCMOS、BCD和HV CMOS)等領(lǐng)域的晶圓制造技術(shù)。無錫華潤(rùn)上華科技有限公司隸屬于華潤(rùn)集團(tuán)旗下負(fù)責(zé)半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的華潤(rùn)微電子有限公司。華潤(rùn)上華向客戶提供廣泛的晶圓制造技術(shù),包括BCD、Mixed-Signal、HV CMOS、RFCMOS、Embedded-NVM、BiCMOS、Logic、MOSFET、IGBT、SOI、MEMS、Bipolar等標(biāo)準(zhǔn)工藝及一系列客制化工藝平臺(tái)。嘉興斯達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司成立于2005年4月,是一家專業(yè)從事功率半導(dǎo)體元器件尤其是IGBT模塊研發(fā)、生產(chǎn)和銷售服務(wù)的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè),其主要產(chǎn)品為功率半導(dǎo)體元器件,包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等,已成功開發(fā)近600種IGBT模塊產(chǎn)品,電壓等級(jí)涵蓋100V~3300V深圳芯能半導(dǎo)體技術(shù)有限公司成立于2013年,由深圳正軒科技、深圳國(guó)資委、深圳人才創(chuàng)新基金、達(dá)晨創(chuàng)投、方廣資本、廈門獵鷹等知名機(jī)構(gòu)聯(lián)合投資,致力于IGBT芯片、IGBT驅(qū)動(dòng)芯片以及大功率智能功率模塊的研發(fā)、應(yīng)用和銷售。西安中車永電電氣有限公司成立于2005年,是中車永濟(jì)電機(jī)有限公司全資控股的專門從事電力電子產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)的高技術(shù)企業(yè),主要產(chǎn)品包括IGBT?模塊、IPM模塊、整流管、晶閘管、組合元件等電力半導(dǎo)體器件,以及變流器、功率模塊、城軌地面整流裝置、地鐵單向?qū)ㄑb置、充電機(jī)等裝置。江蘇宏微科技股份有限公司成立于2006年8月,立足于電力電子元器件行業(yè),業(yè)務(wù)范圍包括設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售新型電力半導(dǎo)體芯片、分立器件及模塊,如FRED、VDMOS、IGBT芯片、分立器件、標(biāo)準(zhǔn)模塊及用戶定制模塊(CSPM),并提供高效節(jié)能電力電子裝置的模塊化設(shè)計(jì)、制造及系統(tǒng)的解決方案。威海新佳電子有限公司成立于2004年,注冊(cè)資本2000萬元,是專業(yè)從事新型電力電子器件及其應(yīng)用整機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。南京銀茂微電子制造有限公司成立于2007年11月,是江蘇銀茂(控股)集團(tuán)有限公司控股公司。官網(wǎng)介紹稱,該公司一期項(xiàng)目以研發(fā)、制造和銷售擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型電力電子模塊、全氣密半氣密高可靠性混合電路電子器件、大規(guī)模變流技術(shù)核心組件為主營(yíng)業(yè)務(wù),具備年產(chǎn)通用功率模塊65萬件和高壓大功率模塊10萬件以上的生產(chǎn)能力,是目前國(guó)內(nèi)最大的電力電子功率模塊生產(chǎn)基地之一。