IGBT——新基建新能源領(lǐng)域的“芯”支持
絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT），有電力電子行業(yè)里的“CPU”之稱，重要地位可見一斑。因其性能適用于各類需要進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換、電流電壓轉(zhuǎn)換的應(yīng)用場景，逐步發(fā)展為中高端功率半導(dǎo)體器件中的主流產(chǎn)品形態(tài)。隨著近期國家大力投入“新基建”，IGBT的市場規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大。那么在新基建的大力推動下，IGBT行業(yè)將會迎來哪些新機(jī)遇？又會對國內(nèi)IGBT企業(yè)提出哪些新的需求？
中低壓有突破，與先進(jìn)水平仍存差距
“近年來在國家產(chǎn)業(yè)政策支持和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動下，我國IGBT技術(shù)和產(chǎn)業(yè)取得了長足的進(jìn)步，部分細(xì)分領(lǐng)域產(chǎn)品已進(jìn)入世界先進(jìn)水平的行列?！北葋喌瞎β势骷a(chǎn)品總監(jiān)楊欽耀向《中國電子報》記者介紹。
根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)，2018年中國 IGBT 市場規(guī)模為161.9億元，同比增長 22.19%，增速顯著高于全球平均水平。此外，受益于新能源汽車和工業(yè)領(lǐng)域的需求大幅增加，中國IGBT市場規(guī)模仍將持續(xù)增長，集邦咨詢預(yù)測，到2025年，中國IGBT市場規(guī)模將達(dá)到522億人民幣，年復(fù)合增長率達(dá)19.11%。
然而，目前國產(chǎn)IGBT也存在著諸多不足。楊欽耀認(rèn)為，雖然國內(nèi)已有多家企業(yè)從事IGBT的開發(fā)和生產(chǎn)，IGBT芯片實現(xiàn)了中低壓產(chǎn)品的突破，但與國際先進(jìn)水平仍然存在差距。主要問題是品種少、產(chǎn)量低、缺少高性能的產(chǎn)品，不能滿足市場的需求。
此外，由于國產(chǎn)IGBT發(fā)展較晚，用戶對國產(chǎn)器件使用的信心和認(rèn)可仍然不足，導(dǎo)致同樣的技術(shù)下，用戶更愿意使用進(jìn)口產(chǎn)品。電子行業(yè)周報數(shù)據(jù)表明，在國內(nèi)IGBT市場，英飛凌、三菱電機(jī)、富士電機(jī)等海外廠商占據(jù)50%以上的市場份額，可見國產(chǎn)IGBT在國內(nèi)市場占有率并不樂觀。
新基建大市場，IGBT發(fā)展獲支撐
新基建的啟動實施為IGBT等功率半導(dǎo)體行業(yè)帶來了廣大的市場機(jī)會，也為國內(nèi)IGBT企業(yè)提供了一個難得的發(fā)展契機(jī)。有數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)市場上，工控、新能源汽車和家電市場是 IGBT的主要應(yīng)用領(lǐng)域。2018 年新能源汽車領(lǐng)域IGBT的市場規(guī)模為50.19億元，占比為31%；家電領(lǐng)域IGBT的市場規(guī)模為43.71億元，占比為27%；工控領(lǐng)域IGBT的市場規(guī)模為32.38億元，占比為20%；新能源發(fā)電領(lǐng)域IGBT的市場規(guī)模為17.81億元，占比11%。隨著新基建的啟動建設(shè)，國家不斷在拓展新能源汽車、充電樁、基站/數(shù)據(jù)中心電源、特高壓以及軌道交通系統(tǒng)的市場，使得IGBT產(chǎn)業(yè)成為了新基建新能源領(lǐng)域的核心基礎(chǔ)支撐，同時為各大IGBT企業(yè)提供更多生產(chǎn)和開發(fā)的機(jī)會，步入發(fā)展的快車道。
中國工程院院士、國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展咨詢委員會委員丁榮軍指出，今年在經(jīng)濟(jì)下行疊加疫情沖擊的情況下，政府高層十分重視對5G、人工智能、城市軌道交通、新能源汽車等領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。IGBT等功率半導(dǎo)體作為以上領(lǐng)域的核心基礎(chǔ)支撐，需求量也將會大大增加，進(jìn)而帶動產(chǎn)業(yè)鏈上游材料領(lǐng)域的快速發(fā)展。
更重要的是，在新基建實施的過程中，有更多下游產(chǎn)業(yè)用戶開始接觸和使用到了國產(chǎn)IGBT，這對進(jìn)一步增強(qiáng)對國產(chǎn)IGBT的認(rèn)同感，增加國產(chǎn)IGBT的采用有著極大的促進(jìn)作用?！盎谖覈鴳?zhàn)略產(chǎn)業(yè)自主安全可控要求，新基建將進(jìn)一步牽引IGBT領(lǐng)域加快自主創(chuàng)新，推動全產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型升級。“丁榮軍表示。
據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)預(yù)測，到2020年，國內(nèi)IGBT市場規(guī)模將超過200億元，。
新基建新要求，助力企業(yè)技術(shù)精進(jìn)
新基建對于IGBT企業(yè)的技術(shù)開發(fā)與創(chuàng)新也有極大的助力。楊欽耀指出，在新基建實施過程中，相關(guān)的建設(shè)項目一般都會對IGBT模塊性能提出很多新的要求。IGBT企業(yè)將會有針對性地從產(chǎn)品性能、產(chǎn)品成本、產(chǎn)品集成化要求等各方面給出不同的解決方案。例如，在電源模塊應(yīng)用中，由于IGBT作為電源模塊的關(guān)鍵器件，起到變頻、變流和變壓作用，這就要求IGBT相關(guān)器件作為電流的開關(guān)在關(guān)斷的時候，漏電流和殘余電流很小，而耐受電壓可以很高，在開通的時候，電阻盡可能小，電流盡可能大，并且在開關(guān)的時間盡可能短。正是在這樣的磨合過程中，產(chǎn)品技術(shù)性能才會一點(diǎn)點(diǎn)地改善和精進(jìn)。華潤微電子功率器件事業(yè)群、華潤華晶研發(fā)中心副總經(jīng)理鄧小社在接受記者采訪時也指出，新基建需要眾多核心IGBT企業(yè)支持和參與。新基建市場規(guī)模大，領(lǐng)域繁多，也必然催生出一些新的應(yīng)用場景，目前國內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀還難以滿足未來多元的市場需求，需要更多掌握核心技術(shù)的IGBT企業(yè)成長起來，更好的服務(wù)于新基建的開展。
另外值得關(guān)注的一點(diǎn)是，目前國產(chǎn)IGBT在一些細(xì)分領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用上已經(jīng)取得不錯的成績，但是國內(nèi)相對缺乏即懂IGBT器件技術(shù)，又熟悉系統(tǒng)的人才，導(dǎo)致做技術(shù)的只是做技術(shù)，做應(yīng)用的只是做應(yīng)用，無法最大限度發(fā)揮IGBT產(chǎn)品的性能優(yōu)勢，在與國際大廠競爭中處于劣勢。限制了國產(chǎn)IGBT產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。相關(guān)企業(yè)在掌握IGBT技術(shù)之后沒有太多機(jī)會進(jìn)入中高端應(yīng)用領(lǐng)域，甚至沒有試錯的機(jī)會。產(chǎn)品難以在市場應(yīng)用中獲取更多的經(jīng)驗，影響器件技術(shù)更新迭代進(jìn)程，嚴(yán)重影響到了國內(nèi)IGBT產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
隨著新基建的實施，需求驅(qū)動的增加，這種狀況正在得到改善。新基建為IGBT帶來了更多應(yīng)用場景，對IGBT產(chǎn)品性能及適用性提出了更高的要求，加快了IGBT器件技術(shù)及系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的跨界融合。此外，新基建的建設(shè)也給了國內(nèi)IGBT企業(yè)更多的機(jī)會去涉足工控等高端領(lǐng)域，這些機(jī)會將幫助他們在高端領(lǐng)域的市場應(yīng)用中，促進(jìn)產(chǎn)品的更新迭代并逐步拓展自己的市場。
總之，新基建為IGBT提供了更加廣闊的發(fā)展平臺。隨著更多優(yōu)良IGBT器件的脫穎而出，也將會大大推進(jìn)新基建新能源產(chǎn)業(yè)的建設(shè)。二者相輔相成，互相促進(jìn)。