在未來幾年,IGBT市場具有很好的投資價(jià)值。我們預(yù)計(jì)到2022年,全球IGBT市場總量將超過50億美金,其主要增長將來自于功率模塊的銷售貢獻(xiàn)。IGBT市場將得益于巨大的汽車市場影響,特別是在電動汽車(EV)和混合動力汽車(EHV)的電力傳動部分應(yīng)用。作為一個(gè)潛力巨大的新興市場,EV/EHV前景十分廣闊。在這一領(lǐng)域中,整個(gè)2016年IGBT市場份額為8.45億美金,我們預(yù)計(jì)到2022年,EV/EHV領(lǐng)域?qū)⒄颊麄€(gè)IGBT市場的40%。
IGBT的另一大應(yīng)用領(lǐng)域是電機(jī)驅(qū)動,這一領(lǐng)域保持著穩(wěn)步增長。我們預(yù)計(jì)未來五年,整個(gè)電機(jī)驅(qū)動市場將有4.6%的年復(fù)合增長率。依靠大型設(shè)備安裝量的增長,光伏(PV)和風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域同樣是一個(gè)十分活躍的IGBT市場。值得一提的是,2016年中國貢獻(xiàn)了全球最大的太陽能面板安裝量,全年新增了35000兆瓦的太陽能發(fā)電設(shè)施。
400至1700V的中低壓領(lǐng)域的分立式IGBT,在消費(fèi)級市場、電網(wǎng)、焊接和白色家電應(yīng)用中具有很強(qiáng)的競爭力,占據(jù)了整個(gè)IGBT市場的四分之一。由于越來越高的能效標(biāo)準(zhǔn)需求,白色家電領(lǐng)域的市場份額將會保持增長,未來五年的復(fù)合增長率將達(dá)到6%左右。除汽車市場外,我們預(yù)計(jì)在其它運(yùn)輸工具的市場上,2022年分立式IGBT的出貨量將比2016年翻一番,主要用于航空電子和船舶推進(jìn)系統(tǒng)。
新一代產(chǎn)品帶來的技術(shù)和封裝變革
自從寬禁帶半導(dǎo)體(WBG)產(chǎn)品進(jìn)入市場以來,一個(gè)巨大的疑問一直存在:硅基器件還能繼續(xù)走多遠(yuǎn)?使用SiC和GaN材料的器件表現(xiàn)出良好的性能,已經(jīng)逐漸與現(xiàn)有的硅功率器件形成了競爭。例如,我們認(rèn)為SiC的應(yīng)用將會直接影響到IGBT市場,一個(gè)很大的可能性就是,SiC在可預(yù)見的未來將完全接管汽車市場。但我們預(yù)計(jì)IGBT在整個(gè)電力電子領(lǐng)域并不會被完全取代,仍會有相當(dāng)一部分的市場份額。
事實(shí)上,即使IGBT已經(jīng)接近技術(shù)極限,仍然有新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新材料來不斷提高其性能,來和寬禁帶半導(dǎo)體器件競爭。未來幾年,英飛凌(Infneon)、富士(Fuji)、ABB還將繼續(xù)推出新設(shè)計(jì)的IGBT產(chǎn)品。各廠商也在不停的改進(jìn)封裝技術(shù),并減小封裝帶來的寄生效應(yīng),盡量提高IGBT的工作效率。例如應(yīng)用嵌入式、疊層、三維互連等封裝技術(shù),或高壓集成電路來減小封裝尺寸,提高模塊的功率密度。
目前,各大廠商的IGBT產(chǎn)品覆蓋了從400V到6.5kV很寬的電壓范圍。400V的IGBT將直接與普通MOSFET競爭,而電壓高于600V的IGBT將會遭遇 SJ MOSFET(Coolmos等,利用Super Junction結(jié)構(gòu)作耐壓區(qū)的MOSFET)或?qū)捊麕О雽?dǎo)體器件的競爭。而比這些更低電壓等級的IGBT體現(xiàn)不出其本身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(大電流、低導(dǎo)通壓降),所以沒有得到發(fā)展,無法形成產(chǎn)品。
IGBT產(chǎn)業(yè)鏈:一個(gè)十分成熟的行業(yè),仍不斷有新的競爭者加入
IGBT作為一個(gè)成熟的器件,供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都有很強(qiáng)的合作關(guān)系。因此,在 最近兩年IGBT的主要廠商基本沒有變化,只有安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor)在2016年底收購仙童(Fairchild)之后,躋身成為全球前五的IGBT供應(yīng)商。然而,越來越多的公司正在試圖進(jìn)入IGBT市場以獲取市場價(jià)值,如剛剛完成對艾賽斯(IXYS)公司收購的Littelfuse。
大多數(shù)廠商都在600-1300V的中壓范圍內(nèi)提供分立器件和模塊化產(chǎn)品,占全球IGBT市場的60%以上。只有少數(shù)幾家廠商,如美國微芯(Microchip)和日本Sanken電氣,專門研究低壓分立式IGBT,而三菱(Mitsubishi)和日立(Hitachi)等幾家廠商則只銷售模塊化產(chǎn)品。特別指出,由于中國高鐵的迅速發(fā)展和大功率電氣機(jī)車的需求,中國已經(jīng)大量進(jìn)口2.5kV至6.5kV電壓等級的模塊化產(chǎn)品。英飛凌、富士、安森美和東芝(Toshiba)等大公司在低壓至中壓1700V部分,分立IGBT和模塊化產(chǎn)品都處于領(lǐng)先地位,而2.5kV以上的高壓產(chǎn)品市場則由三菱公司主導(dǎo)。
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原文標(biāo)題:IGBT的未來市場預(yù)測與技術(shù)路線
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