在IGBT得到大力發(fā)展之前，功率場效應(yīng)管MOSFET被用于需要快速開關(guān)的中低壓場合，晶閘管、GTO被用于中高壓領(lǐng)域。MOSFET雖然有開關(guān)速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動電路簡單的優(yōu)點;但是，在200V或更高電壓的場合，MOSFET的導(dǎo)通電阻隨著擊穿電壓的增加會迅速增加，使得其功耗大幅增加，存在著不能得到高耐壓、大容量元件等缺陷。雙極晶體管具有優(yōu)異的低正向?qū)▔航堤匦?，雖然可以得到高耐壓、大容量的元件，但是它要求的驅(qū)動電流大，控制電路非常復(fù)雜，而且交換速度不夠快。

IGBT正是作為順應(yīng)這種要求而開發(fā)的，它是由MOSFET(輸入級)和PNP晶體管(輸出級)復(fù)合而成的一種器件，既有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關(guān)速度快的特點(控制和響應(yīng))，又有雙極型器件飽和壓降低而容量大的特點(功率級較為耐用)，頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十KHz頻率范圍內(nèi)?；谶@些優(yōu)異的特性，IGBT一直廣泛使用在超過300V電壓的應(yīng)用中，模塊化的IGBT可以滿足更高的電流傳導(dǎo)要求，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷提高，今后將有更大的發(fā)展。

IGBT的結(jié)構(gòu)與特性：

如下圖所示為一個N溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)， N+區(qū)稱為源區(qū)，附于其上的電極稱為源極(即發(fā)射極E)。N基極稱為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱為柵極(即門極G)。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在C、E兩極之間的P型區(qū)(包括P+和P-區(qū)，溝道在該區(qū)域形成)，稱為亞溝道區(qū)(Subchannel region)。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+區(qū)稱為漏注入?yún)^(qū)(Drain injector)，它是IGBT特有的功能區(qū)，與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成PNP雙極晶體管，起發(fā)射極的作用，向漏極注入空穴，進(jìn)行導(dǎo)電調(diào)制，以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱為漏極(即集電極C)。

　　N溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)

IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP(原來為NPN)晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動方法和MOSFET基本相同，只需控制輸入極N-溝道MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N-層的空穴(少子)，對N-層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減小N-層的電阻，使IGBT在高電壓時，也具有低的通態(tài)電壓。

近年來，國家大力推行碳中和政策，有望驅(qū)動清潔能源發(fā)電的快速發(fā)展，以及電動汽車滲透率的迅速提升，為IGBT帶來強勁的增長動力。

在光伏和風(fēng)電方面，IGBT是光伏和風(fēng)電逆變器的核心器件，占逆變器價值量的20%-30%。最典型的應(yīng)用場景就是光伏逆變器，需要大量高壓、超高壓的IGBT模塊，將光伏發(fā)出的粗電轉(zhuǎn)換為可平穩(wěn)上網(wǎng)的精細(xì)電，這是實現(xiàn)碳中和的核心環(huán)節(jié)。

2021年12月光伏逆變器出口482.36萬臺，同比增長26.7%，環(huán)比增長4.9%；2021年全年出口4370.17萬臺，同比增長42.7%。2022年，預(yù)計光伏行業(yè)有50%的增長，各家逆變器廠商的出貨量取決于拿到的芯片量，光伏IGBT依舊緊缺。

長期來看，2020-2025年全球光伏逆變器市場規(guī)模將從458億元人民幣增長至1096億元，其中國內(nèi)新增市場從72億元增長至164億元，海外新增市場從368億元增長至915億元。按IGBT占逆變器價值量20%來算，2025年全球、中國光伏逆變器用IGBT的市場規(guī)模將分別達(dá)到274、41億元。

在新能源汽車方面，IGBT主要應(yīng)用于電控系統(tǒng)，約占電控系統(tǒng)成本的37%。新能源汽車滲透率逐步上升，將持續(xù)拉動IGBT模塊市場的需求。據(jù)測算，我國2025年新能源汽車IGBT市場規(guī)模將達(dá)165億元，2020-2025年復(fù)合增長率高達(dá)31.5%。

乘聯(lián)會統(tǒng)計2021年國內(nèi)新能源汽車銷量達(dá)到331.2萬輛，同比增長181.0%，滲透率在15%，2022年新能源車銷量預(yù)計在450-550萬輛左右，滲透率將提升至20%以上，繼續(xù)高增長。

其中，2022年新能源車主要增量在A級車，裝載的是750V的IGBT模塊，因此預(yù)計傳統(tǒng)的1200V和650V供應(yīng)會比較穩(wěn)定，750V的IGBT模塊供應(yīng)相對緊缺。由于全球領(lǐng)軍的英飛凌和日系廠商產(chǎn)能非常緊張，庫存達(dá)到歷史最低水平，同時擴(kuò)產(chǎn)比較保守，向國內(nèi)供給有限，國內(nèi)廠商迎來國產(chǎn)替代機(jī)會。

除了以上光伏和新能車領(lǐng)域，儲能、家電、工控等領(lǐng)域?qū)GBT的需求也較大。根據(jù)調(diào)研，2019年全球IGBT市場規(guī)模超過70美元，2021年突破100億美元，到2026年有望達(dá)到190億美元，復(fù)合增長率約為13.6%。

中國IGBT市場規(guī)模有望在2025年達(dá)到520億元，2018-2025年復(fù)合增長率高達(dá)近20%。目前全球IGBT缺貨漲價現(xiàn)象仍較為明顯，中國企業(yè)有望把握機(jī)遇，加速推進(jìn)國產(chǎn)替代，市場份額或?qū)⒖焖偬嵘?/p>

IGBT國產(chǎn)替代需求強勁，國內(nèi)廠商持續(xù)加大投入，多家廠商產(chǎn)品取得良好進(jìn)展。

目前，全球IGBT市場集中度較高，主要由國外領(lǐng)先廠商占據(jù)，2019年英飛凌、三菱、富士電機(jī)合計占據(jù)全球IGBT模塊市場份額的58.0%，國內(nèi)僅斯達(dá)半導(dǎo)一家進(jìn)入前十，份額僅2.5%。對于國內(nèi)市場，IGBT的國產(chǎn)滲透率不足15%。

在中美科技爭端日益加劇，以及芯片產(chǎn)能緊張的背景下，下游國內(nèi)客戶在加速導(dǎo)入國產(chǎn)IGBT。假設(shè)2025年國內(nèi)IGBT市場的國產(chǎn)滲透率達(dá)到30%，對應(yīng)國內(nèi)IGBT廠商的市場空間將達(dá)到156億元，而2020年國內(nèi)IGBT第一大廠商斯達(dá)半導(dǎo)的銷售額僅為9.1億元，未來增長空間巨大。

盡管國內(nèi)IGBT廠商起步較晚，但隨著持續(xù)的研發(fā)投入，下游廠商的配合，近年來國內(nèi)廠商已取得明顯的進(jìn)展。

臺灣茂矽電子降低晶圓導(dǎo)通電阻，通過六寸晶圓降低IGBT製造成本并得到較高的良率，并改善電動車關(guān)鍵零組件多得向英飛凌（Infineon）、意法半導(dǎo)體（ST）等國外大廠購買的情形。

目前市面上出現(xiàn)的晶圓直徑主要是150mm、200mm、300mm，分別對應(yīng)6英寸、8英寸、12英寸的晶圓；國產(chǎn)芯片在晶圓的產(chǎn)能上，也就是在6寸上有優(yōu)勢；

全球10大8”晶圓廠約有40座,其中33座在亞洲(臺灣15座,中國8座)在2019-2021產(chǎn)能僅擴(kuò)廠5%,仍不足以滿足后續(xù)電動車與工業(yè)控制市場,導(dǎo)致IGBT持續(xù)漲價。

由工采網(wǎng)代理的臺灣茂矽電子推出的IGBT晶圓 - P81MV022NL0013P是一款1200V、40A、FS工藝的6寸IGBT晶圓片；1200V壕溝和現(xiàn)場停止技術(shù)；低開關(guān)損耗；正溫度系數(shù)；簡單的平行技術(shù)。

芯片圖：

茂矽電子成立于1987年，晶圓制造長期聚焦在功率半導(dǎo)體元件及電源管理IC領(lǐng)域，以MOS管、IGBT，模擬芯片、二極管等產(chǎn)品為主，打破國外壟斷現(xiàn)象。

ISweek工采網(wǎng)與茂矽電子強強聯(lián)手，給國內(nèi)客戶提供更有效的技術(shù)支持和專業(yè)服務(wù)，更多產(chǎn)品選型及詳情與應(yīng)用說明規(guī)格書等可致電，獲取相關(guān)商品、詢價單，申請樣品，期待您的光臨。

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