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[!--downpath--]功率半導(dǎo)體是電子設(shè)備中電能轉(zhuǎn)換和電路控制的核心。 它們主要用于改變電子設(shè)備的電壓和頻率，直流到交流的轉(zhuǎn)換等。在任何具有電壓、電流和相位轉(zhuǎn)換的電路系統(tǒng)中，也都會用到功率元件。 IGBT的主要作用是通過一系列轉(zhuǎn)換調(diào)制，將發(fā)電設(shè)備的電流和頻率轉(zhuǎn)換成“粗電”。 具有特定功率參數(shù)的“精細(xì)電”和供需不同的電源端子是電子換電裝置的核心部件之一。
在分立元件的發(fā)展過程中，在20世紀(jì)50年代，功率三極管和功率二極管被引入并應(yīng)用于工業(yè)和電力系統(tǒng)。
20世紀(jì)60、70年代，二極管等半導(dǎo)體功率元件發(fā)展迅速。
在 20 世紀(jì) 70 年代后期，開發(fā)了平面電源。
80年代后期，溝槽功率和IGBT逐漸問世，半導(dǎo)體功率元件即將進(jìn)入電子應(yīng)用時(shí)代。
20世紀(jì)90年代，超級結(jié)逐漸出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)的“硅極限”，滿足了大功率、高頻的應(yīng)用需求。
2008年，仙童率先推出屏蔽柵極電源，半導(dǎo)體功率元件性能進(jìn)一步提升。
對于國外市場，功率晶體管、功率二極管、晶閘管等分立元件產(chǎn)品大部分已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，而IGBT、IGBT等分立元件產(chǎn)品由于技術(shù)和工藝先進(jìn)，仍主要依賴進(jìn)口。 進(jìn)口替代空間巨大。
近年來，功率半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域從工業(yè)控制、消費(fèi)電子擴(kuò)展到新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻電器等眾多市場，市場規(guī)模呈穩(wěn)步下降趨勢。 據(jù)IHS預(yù)測，2018年全球功率元件市場規(guī)模約為391億港元。 預(yù)計(jì)到2021年市場規(guī)模將下降至441億港元，年化增長率為4.1%。
目前，國外功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善，技術(shù)也不斷取得突破。 同時(shí)，中國也是全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國。 2018年市場需求達(dá)138億港元，增長9.5%，占全球需求的35%。 預(yù)計(jì)未來中國功率半導(dǎo)體將繼續(xù)以較高速度下滑，預(yù)計(jì)2021年市場規(guī)模將達(dá)到159億港元，年化增長率為4.8%。
市場研究公司IC強(qiáng)調(diào)，在各種半導(dǎo)體功率元器件中，未來跌幅最大的產(chǎn)品將是IGBT模塊。
它是一種場效應(yīng)晶體管，可廣泛應(yīng)用于模擬電路和數(shù)字電路中。 具有傳導(dǎo)內(nèi)阻小、損耗低、驅(qū)動電路簡單、熱容特性好等優(yōu)點(diǎn)。 非常適用于筆記本、手機(jī)、移動電源、車載三極管。 航海、電動車、UPS電源等電源控制領(lǐng)域。
2016年全球市場規(guī)模達(dá)62億港元，預(yù)計(jì)2016-2022年市場復(fù)合年跌幅達(dá)3.4%； 預(yù)計(jì)到2022年，全球市場規(guī)模將接近75億歐元。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年我國市場規(guī)模為27.92億港元，2016年至2018年的復(fù)合年跌幅為15.03%。 隨著全球新能源汽車規(guī)模的下降，預(yù)計(jì)2016-2022年車載應(yīng)用領(lǐng)域的市場需求將以5.1%的復(fù)合年增長率快速下滑； 到2022年，其在車載應(yīng)用領(lǐng)域的需求將趕上計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域，占整體需求市場的22%。
IGBT是由雙極二極管（BJT）和雙極二極管（BJT）組成的復(fù)合型全控電流驅(qū)動型半導(dǎo)體功率元件。 它具有雙極二極管（BJT）的高輸入阻抗和低導(dǎo)通壓降的優(yōu)點(diǎn)。 IGBT驅(qū)動功率小，飽和電壓升高，特別適用于直流電流600V及以上的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等。
據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，到2020年，全球IGBT單管市場空間將達(dá)到60億歐元左右，市場空間巨大。 預(yù)計(jì)未來兩年，我國新能源汽車和充電樁市場將拉動國外200萬元IGBT模塊市場需求。 據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，到2018年，國外IGBT市場規(guī)模將達(dá)到161.9萬元，2010-2018年復(fù)合下降率將達(dá)到14.77%。
半導(dǎo)體功率元件主要包括功率晶體管、功率二極管、晶閘管、IGBT等，幾乎應(yīng)用于所有電子制造行業(yè)，包括計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)電子等電子行業(yè)。 據(jù)悉，新能源汽車/充電樁、智能武器制造、物聯(lián)網(wǎng)、光伏新能源等新興應(yīng)用領(lǐng)域逐漸成為半導(dǎo)體功率元件的重要應(yīng)用市場，進(jìn)而導(dǎo)致其需求下降. 全球功率半導(dǎo)體市場中，工控占比34%，車載占比23%，消費(fèi)電子占比20%，通訊占比23%。
據(jù)日本消費(fèi)電子商會統(tǒng)計(jì)，2013年中國消費(fèi)電子市場總體規(guī)模達(dá)到16325萬元，成為全球最大的消費(fèi)電子市場。 根據(jù)2017年3C行業(yè)報(bào)告，2017年中國消費(fèi)電子市場規(guī)模將突破2萬億元，預(yù)計(jì)下降7.1%。
手機(jī)上凡是有插座的地方都必須做ESD防護(hù)，比如耳機(jī)、聽筒、耳機(jī)、喇叭、SIM卡、、NFC天線、GPS天線、WiFi天線、觸摸屏、2G/3G/4GRF天線、USB插座、鋰電池和電源熱鍵都有ESD保護(hù)元件。 大多數(shù)手機(jī)使用 20 個以上，少數(shù)使用 10 個以上。
隨著人們對充電效率的要求逐漸提高，手機(jī)充電出現(xiàn)了“快充”模式，即通過增大電流實(shí)現(xiàn)高壓大功率充電，但大電流存在安全隱患，并且需要加一個同步檢波MOS管來調(diào)節(jié)；
后來出現(xiàn)了更安全的“閃充”模式，即通過小電流高電壓實(shí)現(xiàn)高速充電，這對同步檢波MOS管的要求更高。 目前較為常見，可以達(dá)到發(fā)熱少、體積小的目的。 .
車載電子在車輛中占有極其重要的地位。 從成本結(jié)構(gòu)來看，對中高端車和電動車更為重要。
從傳統(tǒng)汽車到新能源汽車，功率半導(dǎo)體是跌幅最大的。 在傳統(tǒng)燃油車中，功率半導(dǎo)體主要應(yīng)用于啟停和安全領(lǐng)域，占比僅為20%。 按照傳統(tǒng)汽車中半導(dǎo)體的價(jià)值，自行車價(jià)值350英鎊，功率元件價(jià)值70英鎊。 新能源汽車電池功率模塊需要大量的功率設(shè)備，其中富含功率半導(dǎo)體。 混合動力汽車功率部件占比40%，純電動汽車功率部件占比55%。 單車估價(jià)750港元，功率半導(dǎo)體單車價(jià)值413澳元。 新能源汽車使用的功率半導(dǎo)體是傳統(tǒng)汽車的7倍。
因?yàn)樾履茉雌嚥辉傩枰妆P等機(jī)械部件，整車結(jié)構(gòu)會顯得非常簡單。 整車結(jié)構(gòu)主要由電池、電機(jī)和電控組成。 新能源汽車電子系統(tǒng)主要包括電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制器、車載充電機(jī)、變流器、逆變器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、熔斷器和無源元件等。
在實(shí)際應(yīng)用場景中，由于車輛各模塊使用的是交流電，而鋰電池的輸入電壓為直流電，各種用電設(shè)備的電流不同，因此需要相應(yīng)的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 根據(jù)直流電（DC）和交流電（AC）的不同轉(zhuǎn)換順序，電源轉(zhuǎn)換分為四種模式：變壓器（AC-AC）、整流器（AC-DC）、變換器（DC-DC）和逆變器（直流-交流）。
變壓器（AC-AC）：車載鋰電池的輸入電流在12V-36V之間，民用電流為220V。 需要一個變壓器將民用電流轉(zhuǎn)換成輸入電流。
檢測器（AC-DC）：鋰電池需要用直流（DC）電充電，而充電樁提供交流（AC）電，所以車載充電器必須使用直流轉(zhuǎn)換器。
轉(zhuǎn)換器（DC-DC）：輸入是來自鋰電池的固定直流（DC）電流，輸出是可變直流（DC）電流。 電動汽車主要用于電驅(qū)動的300V升壓轉(zhuǎn)換為650V、電源降糖轉(zhuǎn)換為12V電路、電池儲能的穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換。
逆變器（DC-AC）：新能源汽車配備可充電鋰電池，通過其儲存的電能驅(qū)動電機(jī)為車輛提供動力。 逆變器的作用是將充電電池的12V直流(DC)電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機(jī)的220V單相交流(AC)電，為新能源汽車提供基本動力。
2014-2021年輸入電功率是什么意思，全球燃油車年銷量將從8700萬多輛下降到9800萬多輛，年均增長率為2%； 新能源汽車（包括純電動和混合動力汽車）將從27萬輛下降到470萬輛，年均增長50%，其普及率將從2014年的僅0.3%下降到2021年的4.0%。
近年來，我國新能源汽車產(chǎn)銷量大幅下滑，普及率持續(xù)提升。 乘聯(lián)會數(shù)據(jù)顯示，我國新能源乘用車銷量從2014年的10萬輛快速下滑至2018年的125萬輛，年復(fù)合增長率高達(dá)91%。 據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2019年一季度，我國新能源汽車銷售25萬輛，環(huán)比增速超117%。 預(yù)計(jì)明年新能源汽車產(chǎn)值或突破160萬輛。
車用功率半導(dǎo)體市場規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)80億港元，年復(fù)合增長率達(dá)7%。 2018年全球汽車銷量9750萬輛，其中新能源汽車200萬輛。 假設(shè)未來五年傳統(tǒng)燃油車銷量年增長率為2%，新能源汽車銷量年增長率為30%，傳統(tǒng)燃油車功率半導(dǎo)體自行車的價(jià)值為56美元，功率一輛混合動力汽車的半導(dǎo)體自行車價(jià)值240英鎊，一輛純電動汽車的功率半導(dǎo)體自行車價(jià)值413港元。 由此可以預(yù)測，到2022年，燃油車銷量為9920萬輛，新能源汽車銷量為580萬輛。 車用功率半導(dǎo)體市場規(guī)模預(yù)計(jì)可達(dá)80億港元，復(fù)合年增長率為7%。
截至2017年底，我國光伏發(fā)電新增裝機(jī)5306萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)1.3億千瓦，新增和累計(jì)裝機(jī)均居世界第一。 其中，光伏電站3362萬千瓦，環(huán)比下降11%； 分布式光伏電站1944萬千瓦。 千瓦，環(huán)比下降3.7倍。
風(fēng)力發(fā)電逆變設(shè)備是將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換成與市電相同的交流電。 逆變器主要以MOS場效應(yīng)管和電源變壓器為核心，通過模擬電路技術(shù)連接而成。 2016年至2018年，我國風(fēng)電裝機(jī)容量從18.73GW增加到21GW。 2019年前5個月，新增裝機(jī)6.88GW，呈快速下降趨勢。
特高壓直流輸電中的智能電網(wǎng)、檢測器、逆變器和FACTS柔性輸電技術(shù)等各方面都需要大量的IGBT等功率器件。 根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2021年，我國智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模將達(dá)到近2.3億元。
功率半導(dǎo)體種類繁多，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、高鐵、汽車和電網(wǎng)等領(lǐng)域。 主要分為單極型和雙極型。 雙極型：功率三極管、晶閘管、BJT（雙極二極管）、功率晶體管（GTR）、IGBT。 單極型：肖特基晶閘管。 根據(jù)每個細(xì)分產(chǎn)品的不同化學(xué)性質(zhì)，在不同的電流和頻率領(lǐng)域使用不??同的功率元件。
功率晶體管是一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)的基本功率元件。 廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電子等各個領(lǐng)域，起著穩(wěn)壓、整流、開關(guān)等作用。
晶閘管分為檢波三極管、齊納晶閘管和高頻三極管。
其中檢測晶閘管和齊納晶閘管屬于功率半導(dǎo)體。
檢測晶閘管主要用于檢測、開關(guān)、轉(zhuǎn)換（肖特基晶閘管SBD）和逆變（快恢復(fù)晶閘管FRD）。
它是功率元件的細(xì)分產(chǎn)品，即MOS（金屬氧化物半導(dǎo)體）、FET（場效應(yīng)晶體管），即金屬層（M）的基頻與氧化層（O）分開來控制受電場作用的半導(dǎo)體（S）場效應(yīng)晶體管。
功率元件是進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換和控制的核心半導(dǎo)體元件。 該功率元件工作速度快、故障率低、開關(guān)損耗小、擴(kuò)展性好。 適用于低壓和高壓環(huán)境輸入電功率是什么意思，所需工作頻率低于其他功率元件。
在車輛中，充電器（AC-DC）和轉(zhuǎn)換器（DC-DC）主要用于電源系統(tǒng)。 2018年全球車用電源市場容量為24.5億港元，我們預(yù)計(jì)2022年市場容量為31.6億港元，其中主要使用電流在600V以上的高壓產(chǎn)品。
主要市場份額被 占據(jù)。 根據(jù)HIS數(shù)據(jù)，的綜合市場份額為27%，其次是ON ，13%，，9%。 它以 36% 的市場份額領(lǐng)先所有競爭對手。
IGBT作為一種新型電力電子元器件，是國際公認(rèn)的第三次電力電子技術(shù)革命最具代表性的產(chǎn)品，是工業(yè)控制和手動自動化領(lǐng)域的核心元器件。 工業(yè)設(shè)備中的信號指令用于調(diào)節(jié)電路中的電流、電流、頻率、相位等，以達(dá)到精確調(diào)節(jié)的目的。 為此，IGBT被稱為電力電子行業(yè)的“CPU”，廣泛應(yīng)用于電機(jī)節(jié)能、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、家電、汽車電子、新能源發(fā)電、新能源汽車等領(lǐng)域領(lǐng)域。
IGBT 自 20 世紀(jì) 80 年代后期開始工業(yè)應(yīng)用以來，發(fā)展迅速。 除了在工業(yè)應(yīng)用中取代GTR和GTR，它甚至擴(kuò)展到以SCR和GTO為主的大功率應(yīng)用。 也取代了BJT、功率元件的許多應(yīng)用領(lǐng)域。
在車輛應(yīng)用中，IGBT主要應(yīng)用于大電流環(huán)境下的電驅(qū)動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和充電樁。 應(yīng)用范圍通常為耐壓600V以上，電壓10A以上，頻率1KHz以上。
電驅(qū)動系統(tǒng)：主要應(yīng)用于逆變器（DC-AC），將充電電池的12V直流電（DC）轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機(jī)的220V交流電（AC），是驅(qū)動電機(jī)的核心。電機(jī)驅(qū)動。 電機(jī)控制系統(tǒng)需要使用幾十個IGBT。 例如，特斯拉的單相交流異步電機(jī)每相使用28個IGBT，一共84個。其他電機(jī)有12個IGBT。 特斯拉一共使用了 96 顆 IGBT。
電源系統(tǒng)：主要用于車載充電器（AC-DC）和轉(zhuǎn)換器（DC-DC），實(shí)現(xiàn)鋰電池充電和所需電流電平的功率轉(zhuǎn)換。
充電樁：電網(wǎng)中的電是交流電（AC），充電樁分為快充直流充電樁和慢充交流充電樁。 IGBT主要應(yīng)用于直流快充充電樁。
2018年全球車用IGBT市場容量為18.4億港元，我們預(yù)計(jì)2020年車用IGBT市場容量為20.8億港元。
在全球IGBT市場，仙童、三菱和富士電機(jī)處于領(lǐng)先地位。 安森美半導(dǎo)體（）主要集中在低壓消費(fèi)電子行業(yè)，電流在600V以下，中高壓領(lǐng)域在1700V以上，主要應(yīng)用于鐵路、車輛、智能手機(jī)等領(lǐng)域。 電網(wǎng)等，基本被仙童、ABB、三菱壟斷。
功率半導(dǎo)體屬于泛模擬電路的賽道。 功率半導(dǎo)體是必備的消費(fèi)品。 人需要吃“奶米油鹽”，機(jī)器也需要消耗動力元件。 與功率轉(zhuǎn)換相關(guān)的任何事物都需要功率半導(dǎo)體。 行業(yè)波動符合大宗商品走勢，產(chǎn)品與全球GDP走勢密切相關(guān)，4-5年行業(yè)波動與半導(dǎo)體周期規(guī)律非常吻合。
高附加值產(chǎn)品常年被歐美廠商壟斷，國產(chǎn)替代迫在眉睫。 國外IDM廠很少，核心技術(shù)都在歐美廠商內(nèi)部。 他們憑借自己的產(chǎn)品優(yōu)勢，控制了交貨周期，從而控制了整個行業(yè)的價(jià)格體系。 尤其是高壓MOS和大功率IGBT，產(chǎn)品交貨周期往往在50周以上，2016年以來價(jià)格基本處于上漲趨勢。