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焉知汽车科技|IGBT的国产代替和技术趋势


北京联盟_本文原题：IGBT的国产代替和技术趋势
来源 |电力电子技术与应用
功率半导体行业整体成长稳健 ， 周期性相对小
功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心 ， 主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等 。 功率半导体细分为功率器件(分立器件的一支)和功率IC(集成电路的一支) 。 理想情况下 ， 完美的转化器在打开的时候没有任何电压损失 ， 在开闭转换的时候没有任何的功率损耗 ， 因此功率半导体这个领域的产品和技术创新 ， 其目标都是为了提高能量转化效率 。
下图带阴影部分均是功率半导体：
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本文插图

根据IHS统计 ， 2019年全球功率半导体市场规模约为400亿美元 ， 预计2019-2025年全球功率半导体CAGR 4.5%;根据华润微招股说明书 ， 中国是全球最大的功率半导体消费国 ， 2018年市场需求规模达到138亿美元 ， 增速为9.5% ， 占全球需求比例达35.3% 。
功率半导体产品梯次多 ， IGBT 是新一代中的典型产品
功率分立器件的演进路径基本为二极管→晶闸管→MOSFET→IGBT ， 其中 ， IGBT是功率半导体新一代中的典型产品 。 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) ， 绝缘栅双极型晶体管 ， 是由BJT(双极型三极管)和MOSFET(绝缘栅型场效应管)组成的全控-电压驱动的功率半导体 ， IGBT既有MOSFET的开关速度快、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点 ， 又有BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点 ， 在高压、大电流、高速等方面是其他功率器件不能比拟的 ， 因而是电力电子领域较为理想的开关器件 ， 也被誉为“电力电子器件里的CPU” 。
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根据Yole等相关统计 ， 目前全球功率半导体中约50%是功率IC ， 其余的一半是功率分立器件;在功率分立器件销售2017年占比中 ， MOSFET占比最高 ， 约占31% ， 其次是二极管/整流桥占比约29% ， 晶闸管和BJT等占分立器件约21% ， IGBT占比19% ， 但是其复合增速是所有产品中最快的 。
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IGBT 产业链与三种业务模式
IGBT的产业链包括了上游的IC设计 ， 中游的制造和封装 ， 下游则包括了工控、新能源、家电、电气高铁等领域;
IGBT企业有三种业务模式：
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IDM：IDM模式即垂直整合制造商 ， 是指包含电路设计、晶圆制造、封装测试以及投向消费市场全环节业务的企业模式 ， IGBT芯片、快恢复二极管芯片设计只是其中的一个部门 ， 同时企业拥有自己的晶圆厂、封装厂和测试厂 。 该模式对企业技术、资金和市场份额要求极高 ， 目前仅有英飞凌、三菱等少数国际巨头采用此模式;
模组：如丹佛斯、赛米控等;
Fabless模式：Fabless是Fabrication(制造)和less(没有)的组合 。 Fabless模式是集成电路行业的一种经营模式 ， 即企业自身专注于芯片设计 ， 而将芯片制造外协给代工厂商生产制造的模式 ， 而芯片代工厂商负责采购硅片和加工生产 。 Fabless模式的企业无需投资建立晶圆制造生产线 ， 减小了投资风险 ， 能够快速开发出终端需要的芯片 。
国外巨头大多数均采用IDM模式 ， 而国内典型公司如斯达半导采用的Fabless+模组的模式：Fabless的模式在中国比较流行的主要原因在于 ， 功率半导体并不是需要特别高精尖的晶圆厂代工 ， 而单独建产线资本回收期非常长 ， 另外大陆有较多的成熟工艺代工厂产能足够支配 ， 因此对于国内厂商大多是后进者来说 ， 在快速追赶期Fabless也不失为一种比较好的模式 。


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