在未來幾年,IGBT市場具有很好的投資價值。我們預計到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。在這一領域中,整個2016年IGBT市場份額為8.45億美金,我們預計到2022年,EV/EHV領域將占整個IGBT市場的40%。
IGBT的另一大應用領域是電機驅動,這一領域保持著穩步增長。我們預計未來五年,整個電機驅動市場將有4.6%的年復合增長率。依靠大型設備安裝量的增長,光伏(PV)和風力發電領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35000兆瓦的太陽能發電設施。
400至1700V的中低壓領域的分立式IGBT,在消費級市場、電網、焊接和白色家電應用中具有很強的競爭力,占據了整個IGBT市場的四分之一。由于越來越高的能效標準需求,白色家電領域的市場份額將會保持增長,未來五年的復合增長率將達到6%左右。除汽車市場外,我們預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。
新一代產品帶來的技術和封裝變革
自從寬禁帶半導體(WBG)產品進入市場以來,一個巨大的疑問一直存在:硅基器件還能繼續走多遠?使用SiC和GaN材料的器件表現出良好的性能,已經逐漸與現有的硅功率器件形成了競爭。例如,我們認為SiC的應用將會直接影響到IGBT市場,一個很大的可能性就是,SiC在可預見的未來將完全接管汽車市場。但我們預計IGBT在整個電力電子領域并不會被完全取代,仍會有相當一部分的市場份額。
事實上,即使IGBT已經接近技術極限,仍然有新的結構設計和新材料來不斷提高其性能,來和寬禁帶半導體器件競爭。未來幾年,英飛凌(Infneon)、富士(Fuji)、ABB還將繼續推出新設計的IGBT產品。各廠商也在不停的改進封裝技術,并減小封裝帶來的寄生效應,盡量提高IGBT的工作效率。例如應用嵌入式、疊層、三維互連等封裝技術,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結構作耐壓區的MOSFET)或寬禁帶半導體器件的競爭。而比這些更低電壓等級的IGBT體現不出其本身結構上的優勢(大電流、低導通壓降),所以沒有得到發展,無法形成產品。
IGBT產業鏈:一個十分成熟的行業,仍不斷有新的競爭者加入
IGBT作為一個成熟的器件,供應鏈的各個環節都有很強的合作關系。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。
大多數廠商都在600-1300V的中壓范圍內提供分立器件和模塊化產品,占全球IGBT市場的60%以上。只有少數幾家廠商,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品。特別指出,由于中國高鐵的迅速發展和大功率電氣機車的需求,中國已經大量進口2.5kV至6.5kV電壓等級的模塊化產品。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和模塊化產品都處于領先地位,而2.5kV以上的高壓產品市場則由三菱公司主導。
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原文標題:IGBT的未來市場預測與技術路線
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