IGBT Market and Technology Trends 2017

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全球IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）市場(chǎng)正在增長(zhǎng)，技術(shù)正在進(jìn)步。IGBT如何應(yīng)對(duì)應(yīng)用日益廣泛的高性能WBG（寬帶隙）器件？

面對(duì)不同的應(yīng)用和電壓，IGBT市場(chǎng)如何發(fā)展？

全球IGBT市場(chǎng)將在未來(lái)幾年蓬勃發(fā)展。Yole預(yù)計(jì)到2022年，全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)50億美元，增長(zhǎng)將主要來(lái)自IGBT功率模組。規(guī)模龐大的汽車市場(chǎng)，尤其是電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車（EV/HEV）動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化，將成為助推全球IGBT市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要力量，推動(dòng)IGBT市場(chǎng)沿著電力電子產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)軌跡而發(fā)展。EV/HEV市場(chǎng)增長(zhǎng)潛力巨大，因?yàn)樵撌袌?chǎng)還是一個(gè)新興的市場(chǎng)，具有巨大的潛在規(guī)模。2016年，EV/HEV領(lǐng)域的IGBT市場(chǎng)總營(yíng)收約為8.45億美元，而到了2022年，該領(lǐng)域市場(chǎng)預(yù)計(jì)將占據(jù)IGBT總體市場(chǎng)的40%。

功率器件發(fā)展簡(jiǎn)史

IGBT另一個(gè)主要細(xì)分領(lǐng)域是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，得益于積極的法規(guī)目標(biāo)，該細(xì)分市場(chǎng)將持續(xù)增長(zhǎng)。2016~2022年期間，Yole預(yù)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的IGBT市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）為4.6%。最近幾年，光伏和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)龐大的裝機(jī)量，使該領(lǐng)域成為極具活力的增長(zhǎng)市場(chǎng)。2016年，中國(guó)很顯然引領(lǐng)了太陽(yáng)能面板的應(yīng)用，安裝量達(dá)到了驚人的35GW。400-1700 V中低電壓范圍的IGBT分立解決方案，對(duì)于消費(fèi)類、輸電網(wǎng)絡(luò)、焊接及白色家電應(yīng)用仍極具吸引力，該電壓范圍的產(chǎn)品大約占據(jù)了整個(gè)IGBT市場(chǎng)的四分之一。未來(lái)五年，得益于白色家電系統(tǒng)能效不斷提高的需求，該領(lǐng)域的IGBT市場(chǎng)將持續(xù)保持增長(zhǎng)，復(fù)合年增長(zhǎng)率可達(dá)6%。此外，Yole預(yù)計(jì)，2016~2022年，主要受到航空電子和船舶推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，運(yùn)輸市場(chǎng)的分立IGBT出貨量將翻倍。

在本報(bào)告中，Yole更新了按電壓和應(yīng)用細(xì)分的IGBT市場(chǎng)預(yù)測(cè)，還分別針對(duì)8個(gè)主要電力電子應(yīng)用分析了子細(xì)分領(lǐng)域。此外，今年Yole還增加了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，詳細(xì)分析了能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，解釋了為什么該領(lǐng)域市場(chǎng)將在不遠(yuǎn)的未來(lái)，在IGBT市場(chǎng)中占據(jù)更大的市場(chǎng)份額。

2016~2022年按應(yīng)用細(xì)分的IGBT市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)

為應(yīng)對(duì)新興技術(shù)的挑戰(zhàn)，IGBT技術(shù)和封裝將如何發(fā)展

自從WBG技術(shù)的引入，對(duì)于硅基器件將如何發(fā)展的問(wèn)題日益突出。SiC和GaN材料的高性能已經(jīng)對(duì)現(xiàn)有功率器件發(fā)起了挑戰(zhàn)。例如，Yole認(rèn)為SiC將在某些應(yīng)用中影響IGBT市場(chǎng)，比如說(shuō)，它很有可能將主宰汽車市場(chǎng)。不過(guò)，Yole預(yù)計(jì)IGBT將在電力電子產(chǎn)業(yè)占據(jù)一定的市場(chǎng)份額，并不會(huì)被完全取代。

事實(shí)上，即使IGBT已經(jīng)發(fā)展到了其技術(shù)極限，新的設(shè)計(jì)和材料仍可用于改善系統(tǒng)性能，應(yīng)對(duì)WBG器件的到來(lái)。未來(lái)幾年，Infineon（英飛凌）、Fuji（富士）或ABB將會(huì)為市場(chǎng)帶來(lái)新的IGBT設(shè)計(jì)。各制造商正在改善IGBT封裝技術(shù)，以降低寄生效應(yīng)、提高系統(tǒng)效率。例如，嵌入式技術(shù)在分立IGBT器件中的引入，以及IGBT模組應(yīng)用的重疊注塑成型解決方案，以降低產(chǎn)品尺寸或提高功能密度。

當(dāng)前，IGBT制造商的產(chǎn)品組合可以覆蓋廣泛的電壓范圍，從400 V到6500 V。400 V IGBT將直接和MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）競(jìng)爭(zhēng)，600 V以上的IGBT將和超結(jié)（superjunction）MOSFET及WBG器件競(jìng)爭(zhēng)，后者展現(xiàn)出了優(yōu)于IGBT的優(yōu)勢(shì)。更低電壓范圍的IGBT將不會(huì)再開(kāi)發(fā)，因?yàn)樵谶@個(gè)電壓范圍IGBT相比MOSFET已經(jīng)沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)。

在本報(bào)告中，Yole梳理了IGBT的技術(shù)發(fā)展路線圖，對(duì)各代產(chǎn)品和分立及模組封裝技術(shù)進(jìn)行了深入分析。本報(bào)告還洞悉了為什么IGBT和WBG材料之間將會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。

IGBT技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

IGBT廠商及供應(yīng)鏈：一個(gè)不斷吸引新廠商進(jìn)入的成熟產(chǎn)業(yè)

IGBT作為成熟的產(chǎn)品，其供應(yīng)鏈也已經(jīng)很成熟，供應(yīng)鏈各個(gè)層級(jí)的公司及合作都已經(jīng)很穩(wěn)定。因此，2015年版本報(bào)告中的主要IGBT制造商，仍位列現(xiàn)在的銷售榜單中，除了ON Semiconductor（安森美），它自2016年末收購(gòu)Fairchild（仙童半導(dǎo)體）后，已經(jīng)成為榜單前五位的IGBT供應(yīng)商。不過(guò)，還是有越來(lái)越多的廠商不斷進(jìn)入IGBT市場(chǎng)，以獲取額外的市場(chǎng)價(jià)值，例如Starpower（斯達(dá)半導(dǎo)體）和Littelfuse（力特）。

大部分IGBT廠商在600-1300 V中端電壓范圍都同時(shí)擁有分立器件和模組解決方案，這塊占據(jù)了超過(guò)60%的全球IGBT市場(chǎng)。僅有少數(shù)幾家公司僅提供低電壓分立IGBT，如Microchip或Sanken，而其它幾家公司，如Mitsubishi（三菱）或Hitachi（日立）則僅提供模組解決方案。事實(shí)上，得益于高鐵和高功率機(jī)車技術(shù)，2500 V到6500 V的IGBT模組解決方案在中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展的很好。

Infineon、Fuji、ON Semiconductor或Toshiba（東芝）等大型廠商在1700 V以下的中、低電壓IGBT分立器件和模組市場(chǎng)處于領(lǐng)導(dǎo)地位，Mitsubishi則主宰了2500 V以上高電壓IGBT制造。本報(bào)告按功率模塊制造商和分立元件制造商進(jìn)行了細(xì)分，提供了更新的市場(chǎng)份額概覽。并針對(duì)每個(gè)重要的電力電子應(yīng)用，分別介紹了供應(yīng)鏈及相關(guān)廠商。

按電壓范圍細(xì)分的IGBT制造商排名

本報(bào)告涉及的部分公司：ABB, Advanced Energy, Alstom, Alpha&Omega SC, ASMC, American Superconductor, AnsaldoBreda, APC, AT&S, Atotec, Bosch, BYD, CAS-IGBT, Continental, CR Microelectronics, CREE, CRRC, CSR, Daimler, Danfoss, Daxin, DEC, Denso, DHC, Dynapower, Dynex, E3DC, Eaton, Eguana, Electrovipryamitel, Emerson, Enercon, Fronius, Ford, Fuji Electric, Gamesa, Gdle, General Electric, General Motors, GeneSiC, Global Technologies Group, Goldwind, Green Charge, Hitachi, HHGrace, Honda, Ideal Power, ILFA, Imecas, Infineon, Ingeteam, Ixys, IR Peri, KACO, Kawasaki, Keda Semiconductor, LG Chem, LS Power Semitech, Littelfuse, Shenzhen Lytran Technology, Macmic, Magnachip, Mercedes-Benz, Microchip, Microsemi, Mingyang wind power, Mitsubishi, Mitsubishi Electric, Nissan, Nordex, ON Semiconductor, Panasonic, Phoenix Semiconductor, Poseico, Powerex, Princeton Power Systems, Renesas, Rhom, Saft, Samil Power, Sanrex, Schneider Electric, Schweizer, Semikron, Semipower, Senec, SGEC, Shanghai Electric, Siemens, Silan, Silvermicro, Sino-Microelectronics, Sinovel, SMA, Semiconductor Manufacturing International Corporation, Sonnen, STMicroelectronics, Starpower, Sungrow, Suzlon, Tesla Motors, Tesvolt, The Switch, TMC, TMEIC, Toshiba, ToyoDenki, Toyota, TU Wien, United Power, Valeo, Vestas, Vincotech, Vishay, Walchip, Winde, Wolfspeed, VW, XEMC, Yaskawa, Zhonghuan Semiconductor...

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