功率器件產品線主要包括IGBT、MOSFET、晶閘管、二極管與TVS等,其中IGBT集成度最高,結構最復雜,同硅基材料中能承受最高的工作電壓,具有最高價值量。目前國外IGBT主要廠商有英飛凌、富士電機、賽米控等,而國內IGBT主要廠商有斯達半導體、中車、廣東芯聚能、宏微科技等。目前國內外IGBT實力相差懸殊,但隨著新基建、新能源汽車等發展,國內IGBT已經初具規模,并在不斷縮小與國外廠商的差距。
IGBT供不應求,行業持續向好發展,IGBT下游產業迅速發展,對IGBT需求持續增長,近年來全球市場與中國市場均保持增長態勢。
根據英飛凌年報披露,2016-2018年,全球IGBT市場規模分別達到 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;國內IGBT市場持續向好發展,2019 年市場規模達155億,同比增長6.4%。
全球IGBT市場規模
其中IGBT模塊市場也出現增長,根據IHSMarkit 2018年報告統計數據顯示,2017年全球IGBT 模塊市場約為47.9億美金。根據集邦咨詢《2019中國IGBT產業發展及市場報告》顯示,2017年中國IGBT 市場規模預計為128億人民幣,2018年中國IGBT 市場規模預計為153億人民幣,相較2017年同比增長19.91%。受益于新能源汽車和工業領域的需求大幅增加,中國IGBT市場規模仍將持續增長,到2025 年,中國IGBT市場規模將達到522 億人民幣,年復合增長率達19.11%。
目前IGBT 市場仍主要被境外企業壟斷,且構成競爭的企業不超過10 家。根據IHSMarkit 2018 年報告統計數據顯示,IGBT 模塊前十大供應商占據市場份額超過75%。
總體來看,目前國內IGBT產業處在快速發展階段,已經形成了相對完整的IGBT產業鏈。未來隨著國內新能源車的放量,中國IGBT企業將迎來快速發展及進口替代的良好機遇。
1、英飛凌科技公司(Infineon Technologies)
英飛凌科技公司的前身是西門子集團的半導體部門,是全球領先的半導體公司之一。公司的主營業務涉及汽車、芯片卡與安全、工業電源控制和電源管理四個方面。英飛凌科技公司作為行業龍頭,是IGBT 技術領導者,根據IHSMarkit 2018年報告,2017 年全球市場占有率為22.40%,對于低電壓、中電壓和高電壓IGBT領域,英飛凌均占據領先地位。
主要產品有HybridPACK DSC S2,通過在HybridPACK DSC模塊上配備EDT2技術,這個芯片組具備750 V阻斷電壓,屬于市場主流的電壓級別,但是電流能力略低,不過可以采用多模塊并聯的方案來提升總體性能。表現出基準電流密度、強大的短路耐受能力和優異的輕載功率損耗。DSC S2產品采用成熟的雙面散熱封裝概念,并且可以提供芯片結溫最高達175°C的短期運行能力。通過芯片技術升級和提高芯片工作溫度,相比于現有的HybridPACK? DSC S1,它能夠以相同外形尺寸,實現40%性能提升。
2、三菱電機株式會社(Mitsubishi Electric Corporation)
三菱電機株式會社是三菱集團的核心企業之一,三菱電機在全球的電力設備、通信設備、工業自動化、電子元器件、家電等市場占據著重要的地位。三菱電機半導體產品包括功率模塊(IGBT、IPM、MOSFET 等)、微波/射頻和高頻光器件、光模塊和標準工業用的TFTLCD 等。作為全球領先的IGBT 企業,三菱電機在中等電壓、高電壓IGBT 領域處于領先地位。根據IHSMarkit 2018 年報告,2017 年全球市場占有率為17.90%,僅次于英飛凌。
三菱電機株式會社計劃從6月30日開始陸續提供配置第7代硅片的“T系列IGBT模塊”樣品,共有3種封裝48個品種,適用于各種用途的工業設備。這些產品能夠滿足通用變頻器、電梯、不間斷電源(UPS)等工業設備低功耗和高可靠性的需求。搭載采用CSTBTTM結構的第7代IGBT,能降低功率損耗和EMI噪聲。
通過采用新背面擴散技術的RFC二極管,實現降低功率損耗,且無階躍恢復(僅限額定電壓為1200V的產品)。在陰極部分地增加P層,因而使得恢復波形變得平緩,并且能夠抑制電壓尖峰。
3、富士電機株式會社(Fuji Electric)
富士電機株式會社成立于1923 年,旗下的富士電機電子技術株式會社負責半導體元件的生產和銷售。富士電機在全球生產和銷售IGBT、MOSFET 等功率半導體。富士電機IGBT 芯片的設計和生產主要集中在本國進行,在英國、日本和菲律賓都設有功率器件生產工廠。
作為業內領先的IGBT 企業,富士電機主要生產IGBT 模塊和IPM 模塊,產品在工業控制和變頻家電中廣泛使用。根據IHSMarkit 2018 年報告,2017 年全球市場占有率為9.00%,位列第三。
EV、HEV用IGBT模塊采用直接水冷銅散熱片結構、實現了高功率密度和小型封裝的EV、HEV用IGBT模塊產品中分別內置有6個IGBT和FWD。此外,還內置有用于檢測溫度的熱敏電阻。
4、賽米控(SEMIKRON)
賽米控是全球領先的電力電子制造商,發明了全球第一款帶絕緣設計的功率模塊,主要生產中等功率輸出范圍(約2KW 至10MW)中廣泛應用的電力電子組件和系統。生產產品包括芯片、分立器件、二極管、晶閘管、IGBT 功率模塊和系統功率組件。賽米控在低電壓消費級IGBT 領域具備一定優勢,根據IHSMarkit 2018 年報告,2017 年全球市場占有率為8.30%,位列第四。
賽米控的SK 9 BGD 065 ET 具有緊湊型設計、熱傳導及擊穿隔離、高短路容量、低托尾電流等特點。主要應用于換向器與伺服驅動系統。以下是產品圖:
1、嘉興斯達半導體
嘉興斯達半導體股份有限公司是一家專業從事功率半導體芯片和模塊尤其是IGBT芯片和模塊研發、生產和銷售服務的國家級高新技術企業,是目前國內IGBT領域的領軍企業。
公司主要產品為功率半導體元器件,包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等等。公司成功研發出了全系列IGBT芯片、FRD芯片和IGBT模塊,實現了進口替代。其中IGBT模塊產品超過600種,電壓等級涵蓋100V~3300V,電流等級涵蓋10A~3600A。產品已被成功應用于新能源汽車、變頻器、逆變焊機、UPS、光伏/風力發電、SVG、白色家電等領域。
其600V/650V IGBT模塊有A3.1.Half Bridge,采用NPT IGBT技術、10μs短路能力、VCE(sat)具有正溫度系數、低電感情況、快速軟反向恢復反并行前驅、高功率循環能力的AlSiC底板、AlN基板,低熱阻。
2、杭州士蘭微電子
杭州士蘭微電子股份有限公司是專業從事集成電路芯片設計以及半導體微電子相關產品生產的高新技術企業。士蘭微電子已成為國內規模最大的集成電路芯片設計與制造一體(IDM)的企業之一,其技術水平、營業規模、盈利能力等各項指標在國內同行中均名列前茅。
主要產品有士蘭微SGM820PB8B3TFM,采用6單元拓撲,具有高結溫,高功率密度,低電感特征。此功率模塊是基于精細溝槽的FS-V技術,阻斷電壓達750V,低開關損耗,使用直接水冷基板,低熱阻,符合RoHS和通過UL認證。
3、株洲中車時代半導體有限公司
株洲中車時代半導體有限公司通過十余年持續投入和平臺提升,已成為國際少數同時掌握大功率晶閘管、IGCT、IGBT及SiC器件及其組件技術的IDM(集成設計制造)模式企業代表,擁有芯片—模塊—裝置—系統完整產業鏈。公司擁有國內首條、全球第二條8英寸IGBT芯片線。
主要產品型號有TIM750ASM65-PSA011,其具有AISiC 基板、AIN 襯板、高熱循環能力、10μs短路承受能力,封裝外形圖如下:
在低成本與高價格驅動下,國際龍頭毛利率水平高于國內龍頭。國際龍頭由于品牌優勢,一般產品定價較高。在更高的單位成本與更低的產品單價雙重影響下,斯達等國內品牌的毛利率水平顯著低于英飛凌、三菱等國際品牌。斯達半導與英飛凌分別作為國內外主營 IGBT的龍頭企業,其毛利率水平差距明顯,英飛凌最近三年一期的毛利率分別為 37.2%、38.7%、36.7%與34.5%,斯達半導最近三年一期的毛利率分別為30.6%、29.4%、30.6%與30.9%,前者比后者高出約6%的水平。
但是國內龍頭加速IGBT產能擴張,迎來降本空間。斯達半導等國內龍頭在產能擴張時有望形成規模效益,帶動生產成本的下降;同時,在晶圓生產線升級、新技術研發中心設立等舉措影響下,國內廠商的 IGBT 制造水平有望提高,從而提升原材料利用率,進一步降低芯片生產的單位成本。
聲明:本文由電子發燒友綜合報道,內容參考自英飛凌、斯達半導體、株洲中車時代、士蘭微、IHSMarkit等,轉載請注明以上來源。如需轉載和入群交流,請添加微信elecfans999,投稿爆料采訪需求,請發郵箱huangjingjing@elecfans.com。
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