目前，我國(guó)IGBT行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)群組分為三類，中高端產(chǎn)品被歐美、日韓占據(jù)，國(guó)內(nèi)企業(yè)占據(jù)中低端IGBT產(chǎn)品少部分市場(chǎng)份額。

我國(guó)IGBT行業(yè)進(jìn)口產(chǎn)品主要是日本和歐美品牌，主要的品牌有英飛凌、三菱、FUJI、ABB、IR、東芝(IGBT已與三菱合并)、飛兆等，歐美品牌的產(chǎn)品主要用在電力電子和通訊行業(yè)，而日本的品牌主要用于電磁爐、變頻空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)等家電類居多。英飛凌的IGBT單管也在家電類產(chǎn)品中占有一席之地，而三菱的IGBT模塊在也開始大量應(yīng)用于軍工、電力電子等行業(yè)。

我國(guó)IGBT行業(yè)品牌競(jìng)爭(zhēng)格局

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一、2015-2017年中國(guó)IGBT行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

我國(guó)IGBT行業(yè)發(fā)展至今，已取得較大進(jìn)展，雖然仍需大量進(jìn)口，但已有一部分企業(yè)具備規(guī)模化生產(chǎn)能力。2010年我國(guó)IGBT功率電器模塊產(chǎn)量為190萬(wàn)只，2017年增長(zhǎng)至820萬(wàn)只。

2010-2017年中國(guó)IGBT行業(yè)產(chǎn)量

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IGBT是一種復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，為世界公認(rèn)的電力電子第三次技術(shù)革命的代表性產(chǎn)品，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”。近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，功率半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)日益廣泛地應(yīng)用于日常消費(fèi)品、工業(yè)制造、電力輸配、交通運(yùn)輸、航空航天、可再生能源及軍工等重點(diǎn)領(lǐng)域，只要涉及到用電的各種場(chǎng)合，就離不開以功率半導(dǎo)體為核心的電力電子技術(shù)的應(yīng)用。“目前，中國(guó)是世界上最大的功率半導(dǎo)體器件消費(fèi)國(guó)，但作為產(chǎn)業(yè)鏈高端的功率芯片則全部依賴進(jìn)口，這勢(shì)必影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的安全、可持續(xù)發(fā)展。

我國(guó)IGBT技術(shù)取得一定突破，應(yīng)用需求巨大。IGBT芯片技術(shù)方面，中國(guó)南車建成全球第二條、國(guó)內(nèi)首條8英寸IGBT芯片專業(yè)生產(chǎn)線，具備年產(chǎn)12萬(wàn)片芯片、并配套形成年產(chǎn)100萬(wàn)只IGBT模塊的自動(dòng)化封裝測(cè)試能力，芯片與模塊電壓范圍實(shí)現(xiàn)從650V到6500V的全覆蓋。成功實(shí)現(xiàn)首批8英寸1700V IGBT芯片下線，8英寸3300V芯片已完成試制與測(cè)試，6500V芯片也已研發(fā)出合格樣品。IGBT模塊技術(shù)方面，封裝IGBT模塊所用芯片大多由英飛凌、ABB等國(guó)外公司提供，只有極少量的芯片由國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，國(guó)產(chǎn)IGBT芯片年產(chǎn)值不到1億元。但我國(guó)卻是全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng)，占全球市場(chǎng)的40%以上，未來(lái)一段時(shí)期仍將保持15%以上的速度增長(zhǎng)，市場(chǎng)潛力巨大。

在新能源、節(jié)能環(huán)保“十二五”規(guī)劃等一系列國(guó)家政策措施的支持下，國(guó)內(nèi)IGBT的發(fā)展獲得巨大的推動(dòng)力，市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)。2017年，國(guó)內(nèi)IGBT市場(chǎng)需求達(dá)到了6680萬(wàn)只。近幾年我國(guó)IGBT市場(chǎng)需求情況如下圖所示：

2010-2017年我國(guó)IGBT市場(chǎng)需求情況

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二、2018年~2024年中國(guó)IGBT行業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)分析

隨著國(guó)內(nèi)IGBT行業(yè)企業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，行業(yè)企業(yè)產(chǎn)能的擴(kuò)張，未來(lái)幾年我國(guó)IGBT行業(yè)面臨快速發(fā)展階段，預(yù)計(jì)到2024年我國(guó)IGBT行業(yè)產(chǎn)量將達(dá)到7820萬(wàn)只。

2018-2024年中國(guó)IGBT行業(yè)產(chǎn)量預(yù)測(cè)

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隨著國(guó)內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，未來(lái)幾年國(guó)內(nèi)IGBT行業(yè)需求將不斷增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2024年我國(guó)IGBT行業(yè)需求量將達(dá)到1.96億只。

2018-2024年中國(guó)IGBT行業(yè)需求情況預(yù)測(cè)

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三、IGBT行業(yè)投資機(jī)會(huì)及趨勢(shì)

1、新能源汽車領(lǐng)域

近幾年來(lái)，各國(guó)都在大力推行新能源汽車的發(fā)展，而電動(dòng)汽車的投入是最大的。截止到目前，已經(jīng)有不少國(guó)家推出了禁止燃油車銷售時(shí)間表，其中最為激進(jìn)的是挪威和荷蘭，他們要求2025年起禁止燃油車銷售;接下來(lái)是德國(guó)和印度，其中德國(guó)是2030年禁止銷售傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，而印度宣稱到2030年只賣電動(dòng)汽車;法國(guó)計(jì)劃2040年開始全面停止出售燃油車;此外，中國(guó)和英國(guó)也十分可能會(huì)加入禁售行列。

IGBT在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用供不應(yīng)求

可以說(shuō)，各個(gè)大國(guó)都在強(qiáng)力推行新能源汽車的發(fā)展，目前業(yè)界也一致認(rèn)為，電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化是未來(lái)汽車的發(fā)展趨勢(shì)，而電動(dòng)化平臺(tái)是這些技術(shù)的基礎(chǔ)。IGBT作為新能源汽車動(dòng)力、電源系統(tǒng)中的核心器件，需求量瞬間變大。

由于IGBT的重要性和需求量的增加，使得不少?gòu)S商都紛紛涌入。就連三菱電機(jī)這個(gè)主要關(guān)注高鐵等電動(dòng)機(jī)車領(lǐng)域內(nèi)IGBT的廠商也看上了電動(dòng)汽車IGBT這個(gè)“香餑餑”。

而且他們已經(jīng)推出了針對(duì)汽車市場(chǎng)的通用型IGBT模塊解決方案：J系列和J1A系列。J系列TPM模塊采用了三菱電機(jī)獨(dú)有的壓注模式模塊封裝技術(shù)，是一種二合一IGBT模塊，具有很高的可靠性，適合汽車嚴(yán)酷的運(yùn)行對(duì)IGBT高強(qiáng)度的壽命密切相關(guān)的要求，有650V/300A和600A兩款產(chǎn)品。J1系列EV PM采用了緊湊型Pin-fin結(jié)構(gòu)模塊封裝，是一種六合一IGBT模塊，具有很高的功率密度，有650V/1200V、300A~1000A等數(shù)款產(chǎn)品，可覆蓋30kW~150kW的電機(jī)峰值功率要求，這也是三菱電機(jī)在中國(guó)市場(chǎng)力推的一個(gè)系列。

隨著未來(lái)電動(dòng)汽車內(nèi)部功率單元的集成度越來(lái)越高，IGBT電流密度將成為制約整車一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，而J1A系列EV-PM的6in1模塊封裝，可通過(guò)改進(jìn)模塊內(nèi)部構(gòu)造和綁定線技術(shù)，以及底板冷卻結(jié)構(gòu)，達(dá)到減少熱阻和封裝尺寸的目的，從而提高功率密度，滿足電動(dòng)汽車的一體化設(shè)計(jì)需求。

三菱電機(jī)汽車級(jí)IGBT模塊的四大技術(shù)特點(diǎn)：

一是安全性。IGBT保護(hù)主要是對(duì)電流和溫度的保護(hù)。與傳統(tǒng)的間接保護(hù)方式不同，三菱電機(jī)采取了在硅片上集成溫度傳感器和發(fā)射極電流檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了快速、安全的過(guò)溫和短路檢測(cè)。

二是高功率密度。三菱電機(jī)采用了比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更加緊湊的封裝，是的功率密度更高。未來(lái)三菱電機(jī)還會(huì)繼續(xù)開發(fā)一些新的技術(shù)，利用同樣的封裝，改材料，增加IGBT的散熱性能，提高電流能力。此外，還可以借鑒現(xiàn)在新的材料，比如碳化硅，進(jìn)一步提高電流密度。

三是高可靠性，故障率是10fit。

四是直接端子綁定技術(shù)(Direct Lead Bond，DLB)。其車載級(jí)的IGBT模塊使用DLB代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁綁定技術(shù)，增大了硅片接觸面積，熱力分布更均勻，降低了硅片的峰值溫度，降低熱應(yīng)力。由于沒(méi)有傳統(tǒng)IGBT端子的兩個(gè)綁定點(diǎn)和焊接點(diǎn)，降低了脫落的可能性，提高了壽命期

2、軌道交通領(lǐng)域

IGBT 在軌交領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破和全面的國(guó)產(chǎn)化。2015 年 10 月 22 日，隸屬中國(guó)中車的永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器表示，國(guó)內(nèi)首個(gè)具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 6500V 高鐵機(jī)車用 IGBT 芯片通過(guò)高鐵系統(tǒng)上車試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化應(yīng)用。2016 年底，中車株洲電力機(jī)車研究所研發(fā)的 8 英寸 IGBT 高鐵控制系統(tǒng)成功中標(biāo)印度機(jī)車市場(chǎng)，這是我國(guó)高鐵裝備核心器件首次獲得海外批量訂單。

動(dòng)車組最核心的部件之一是“牽引變流器”，它負(fù)責(zé)將超高電流轉(zhuǎn)化為列車的動(dòng)力。以 CRH3 為例，每輛列車裝有 4 臺(tái)牽引變流器，每臺(tái)搭載了 32 個(gè) IGBT 模塊，共 128 個(gè)，這些 IGBT 模塊為整個(gè)列車提供了約 10 兆瓦的功率。

IGBT被譽(yù)為功率變流產(chǎn)品的“CPU”，是由雙極型三極管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式器件，具有易驅(qū)動(dòng)、控制簡(jiǎn)單、開關(guān)頻率高、導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小等特點(diǎn)。IGBT系統(tǒng)技術(shù)中最關(guān)鍵則是功率半導(dǎo)體器件的芯片技術(shù)。

IGBT(中文名全稱絕緣柵雙極型晶體管)是功率半導(dǎo)體器件第三次技術(shù)革命的代表性產(chǎn)品，由雙極型三極管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式器件，具有驅(qū)動(dòng)容易、控制簡(jiǎn)單、開關(guān)頻率高、導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小等特點(diǎn)。它付出較小的功率就能控制高電壓和大電流，并且能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行變化，采用IGBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，節(jié)能效果十分明顯，在家電領(lǐng)域，可比普通的變頻家電節(jié)電30%，在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、船舶驅(qū)動(dòng)、新能源裝備等行業(yè)采用IGBT的大型功率變流裝置，節(jié)電和節(jié)能效果也十分明顯。因此IGBT被稱為功率變流產(chǎn)品的“CPU”、“綠色經(jīng)濟(jì)之核”。據(jù)介紹，作為軌道交通牽引主流器件，3300伏等級(jí)的IGBT器件在大功率電力機(jī)車、城市軌道交通領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，未來(lái)十年中國(guó)軌道交通牽引市場(chǎng)每年對(duì)3300伏等級(jí)的IGBT模塊需求量為10到20萬(wàn)只/年，年市場(chǎng)容量15個(gè)億左右。

IGBT系統(tǒng)技術(shù)分為IGBT芯片技術(shù)、模塊封裝技術(shù)及應(yīng)用測(cè)試技術(shù)三大部分。其中最關(guān)鍵的是IGBT芯片技術(shù)，以7200千瓦大功率交流電力機(jī)車用IGBT為例，一塊成人巴掌大小IGBT模塊內(nèi)共有36塊指甲大小的芯片，每塊芯片并聯(lián)擺放5萬(wàn)個(gè)被稱作為“元胞”的電子單元。這些“元胞”相當(dāng)于IGBT的“細(xì)胞”，他們能夠在百萬(wàn)分之一秒的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)電流的快速轉(zhuǎn)化。而要在指甲大小上均勻刻畫5萬(wàn)個(gè)細(xì)如發(fā)絲的“元胞”，對(duì)原材料的品質(zhì)、溫度、濕度等環(huán)境的精確控制和掌握、無(wú)異于在“針尖上繡花”，因此， IGBT芯片技術(shù)被譽(yù)為功率半導(dǎo)體器件技術(shù)的“哥德巴赫猜想”，誰(shuí)掌握了該項(xiàng)技術(shù)，誰(shuí)就打開了通往IGBT系統(tǒng)集成技術(shù)的“阿里巴巴之門。”

由于我國(guó)IGBT技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較晚，加之技術(shù)門檻難度之高、投入之大，目前中國(guó)市場(chǎng)的IGBT產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)有數(shù)家從事中小功率IGBT產(chǎn)品組裝企業(yè)，且未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，在大功率IGBT模塊封裝技術(shù)上，也只有包括中國(guó)南車在內(nèi)的少數(shù)企業(yè)所掌握，而在IGBT芯片技術(shù)及后期系統(tǒng)運(yùn)用上，國(guó)內(nèi)僅有中國(guó)南車獨(dú)家掌握。中國(guó)南車也因此成為國(guó)內(nèi)唯一一家全面掌握IGBT芯片技術(shù)研發(fā)、模塊封裝測(cè)試和系統(tǒng)應(yīng)用的企業(yè)。

作為城市軌道交通牽引主流器件，軌道交通用3000伏電壓等級(jí)IGBT芯片應(yīng)用前景廣泛。

3、智能電網(wǎng)領(lǐng)域

以輸電端為例：“柔性直流輸電技術(shù)”是 20 世紀(jì) 90 年代發(fā)展起來(lái)的一種新型直流輸電技術(shù)，它將半控型電力電子器件升級(jí)為全控型電力電子器件(IGBT)，具有響應(yīng)速度快、可控性好、可向無(wú)源網(wǎng)絡(luò)供電、換流站間無(wú)需通信以及易于構(gòu)成多端直流系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，在可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電并網(wǎng)、孤島供電、城市配電網(wǎng)增容改造等領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。柔性直流輸電技術(shù)可整合來(lái)自多個(gè)站點(diǎn)的清潔能源，通過(guò)大容量、長(zhǎng)距離的電力傳輸通道，到達(dá)多個(gè)城市的負(fù)荷中心，為新能源或者分布式能源的并網(wǎng)提供有效的解決方案。

IGBT器件作為電壓控制型器件，具有容量大、損耗小、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，可使換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、損耗更小，因此成為高壓柔性直流輸電領(lǐng)域核心器件。近年來(lái)，我國(guó)長(zhǎng)距離高壓柔性直流輸電領(lǐng)域發(fā)展迅猛，IGBT器件也因此具備十分廣闊的應(yīng)用前景。