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IGBT研发和市场均处于弱势,产业链上游是突破口

五度易链 2019-04-17 1843 0

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IGBT能够在社会的各方面实现应用,在近几年也在飞速成长,那么现在国内的IGBT技术发展如何呢?


IGBT能够在社会的各方面实现应用,在近几年也在飞速成长,那么现在国内的IGBT技术发展如何呢?

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

中国已经成为全球IGBT最大需求市场

IGBT是功率半导体器件第三次技术革命的代表性产品,具有高频率、高电压、大电流,易于开关等优良性能,被业界誉为功率变流装置的“CPU”,广泛应用于轨道交通、航空航天、船舶驱动、智能电网、新能源、交流变频、风力发电、电机传动、汽车等强电控制等产业领域。随着以轨道交通为代表的新兴市场兴起,中国已经成为全球IGBT最大需求市场。

伴随着2014、2015年《国家集成电路产业发展推进纲要》和《中国制造2025》的发布,国家半导体产业进入了快速发展阶段。一方面原因是国家集成电路大基金以及其他资本的注入使国内半导体集成电路产业投资规模及数量增势明显;另一方面,中国制造2025迫使高压变频、交流传动机车/动车组、城市轨道交通、国家电网、新能源汽车等国民经济支柱性行业纷纷提出关键功率器件国产化的需求,除去自行建厂研发之外,这些领域的应用将为国内功率半导体器件的发展带来新机遇。

从技术发展趋势上来看,尽管与国际领先水平尚有差距,但发展势头强劲。高端超结MOS、TrenchIGBT、SGTMOS产品产业化依然是未来2年功率半导体器件企业发展必争之地,此外,第三代SiC、GaN器件将是未来功率器件发展趋势,国内众多企业开始进入研究阶段。

国内IGBT需在产业链上游层面突破

现在,国外企业如英飞凌、 ABB、三菱等厂商研发的IGBT器件产品规格涵盖电压600V-6500V,电流2A-3600A,已形成完善的IGBT产品系列,按照细分的不同,各大公司有以下特点:

(1)英飞凌、 三菱、 ABB在1700V以上电压等级的工业IGBT领域占绝对优势;在3300V以上电压等级的高压IGBT技术领域几乎处于垄断地位。 在大功率沟槽技术方面,英飞凌与三菱公司处于国际领先水平;

(2)西门康、仙童等在1700V及以下电压等级的消费IGBT领域处于优势地位。

国际市场供应链已基本成熟,但随着新能源等市场需求增长,市场链条正逐步演化。

而在国内,尽管我国拥有最大的功率半导体市场,但是目前国内功率半导体产品的研发与国际大公司相比还存在很大差距,特别是IGBT等高端器件差距更加明显。核心技术均掌握在发达国家企业手中,IGBT技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度。 跟国内厂商相比,英飞凌、 三菱和富士电机等国际厂商占有绝对的市场优势。形成这种局面的原因主要是:

(1)国际厂商起步早,研发投入大,形成了较高的专利壁垒。

(2)国外高端制造业水平比国内要高很多,一定程度上支撑了国际厂商的技术优势。

所以中国功率半导体产业的发展必须改变目前技术处于劣势的局面,特别是要在产业链上游层面取得突破,改变目前功率器件领域封装强于芯片的现状。

而技术差距从以下两个方面也有体现:

(1)高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的IGBT模块规格在6500V以上,技术壁垒较强;

(2)IGBT芯片设计制造、模块封装、失效分析、测试等IGBT产业核心技术仍掌握在发达国家企业手中。

中国IGBT产业化限制发展

虽然中国IGBT企业在商业上完全不敌英飞凌、富士通、三菱等国外大厂,但在技术上并不差。诚然,国内大部分企业在IGBT技术上和国外大厂差距明显,但有一家企业的IGBT水平很强,相对于国内其他IGBT厂商可以说是鹤立鸡群的存在,那就是中国中车。

通过收购英国丹尼克斯公司,中国企业掌握了世界一流的技术。这里介绍一下丹尼克斯,英国是一家在IGBT方面有较深厚技术积累的企业,曾经研发出全世界第一条8英寸IGBT线。

虽然丹尼克斯在技术上十分有优势,但是受到国情关系影响,英国的很企业都被出售。收购的企业和技术能够用在军工领域,但是实现大规模产业化还存在问题。


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