IGBT的未來市場預(yù)測與技術(shù)路線

在未來幾年，IGBT市場具有很好的投資價值。我們預(yù)計到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。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2016年IGBT市場份額為8.45億美金，我們預(yù)計到2022年，EV/EHV領(lǐng)域?qū)⒄颊麄€IGBT市場的40%。

IGBT的另一大應(yīng)用領(lǐng)域是電機驅(qū)動，這一領(lǐng)域保持著穩(wěn)步增長。我們預(yù)計未來五年，整個電機驅(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)域同樣是一個十分活躍的IGBT市場。值得一提的是，2016年中國貢獻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，在消費級市場、電網(wǎng)、焊接和白色家電應(yīng)用中具有很強的競爭力，占據(jù)了整個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)合增長率將達到6%左右。除汽車市場外，我們預(yù)計在其它運輸工具的市場上，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系統(tǒng)。

自從寬禁帶半導(dǎo)體（WBG）產(chǎn)品進入市場以來，一個巨大的疑問一直存在：硅基器件還能繼續(xù)走多遠？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，我們認為SiC的應(yīng)用將會直接影響到IGBT市場，一個很大的可能性就是，SiC在可預(yù)見的未來將完全接管汽車市場。但我們預(yù)計IGBT在整個電力電子領(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)計的IGBT產(chǎn)品。各廠商也在不停的改進封裝技術(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作為一個成熟的器件，供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)都有很強的合作關(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入IGBT市場以獲取市場價值，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)展和大功率電氣機車的需求，中國已經(jīng)大量進口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)。