功率半导体是半导体行业的细分领域，虽不像集成电路一样被大众熟知，但其重要性不可忽视。IGBT是功率半导体的一种，作为电子电力装置和系统中的“CPU”，高效节能减排的主力军。

　　IGBT是一个MOSFET和一个BJT(双极型三极管)混合形成的器件，但相比于MOSFET制造难度更高、结构更复杂，可承受的电压也更大。一般MOSFET器件或模组的可承受电压范围为20-800V，而IGBT可承受1000V以上的高电压，因而是电力电子领域较为理想的开关器件。

　　主要功能:

　　IGBT通过脉宽调制，可以把输入的直流电变成人们所需要频率的交流电，或者反过来。主要用于变频逆变和其他逆变电路，被称为是电力电子装置的“CPU”IGBT能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等，实现精准调控的目的，被广泛应用于：电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域。

　　按电压分布来看，消费电子领域所用IGBT 产品主要集中在600V 以下，新能源汽车常用IGBT产品电压为600V——1200V，动车组常用的IGBT模块为3300V和6500V，轨道交通所使用的IGBT 电压在1700V-6500V之间；智能电网使用的IGBT通常为3300V。

　　数据显示，从中国市场来看新能源汽车相关领域是IGBT最大应用领域，市场占比达 31%，其次为消费电子、工业控制及新能源发电等。

　　新能源汽车的成本构成中，最大头当然是动力电池，第二高的就是IGBT。

　　在电动汽车特斯拉Model 3上，提供电源的是，7000节18650电池，这些电池提供400伏直流电，而特斯拉电动车的电机转动必须用交流电，通过改变电机的交流电的频率，来改变电机的转速，从而精准的改变车辆行驶的速度和加速能力。电动汽车3秒可以加速到100公里的强悍起步能力，就是因为交流电机转速启动特别快，这其中的转换主要就是IGBT的功劳。

　　在充电桩上，充电桩从电网上接出来的电流是标准的220伏交流电，而特斯拉电动汽车的电池充电，需要直流电充电，这就需要IGBT将交流电变成直流电，并把电压提高到电动车需要的400伏的电压上，才能给7000节18650电池充电。IGBT的性能直接决定了电动车的充电效率和充电速度。

　　IGBT门槛较高，长期以来主要由英飞凌、富士电机等垄断，市场竞争方面，英飞凌占据了绝对的领先地位，其模组产品市占率35.6%、分立器件产品市占率 32.5%。IGBT是事关国家经济发展的基础性产品，如此重要的IGBT，长期以来我国却不得不面对依赖进口的尴尬局面，不过国内IGBT企业也在奋起直追，新参与者也不断涌入。

　　随着行业景气度逐渐好转和政策的推动，亦有不少新进入者抢夺市场。据集邦咨询分析，目前市场新入者主要有三类，一是向IGBT等高端产品扩展业务的功率半导体企业；二是出于为满足自身需求及出于供应链安全考虑向上游涉足的，如中车时代和比亚迪等；三是看好市场而进场的新公司。

　　一，国内IGBT厂商分类

　　按照业务模式分为四大类：

　　-IDM，即设计+制造，主要有：中车时代电子，华微，士兰微；

　　-Fabless，仅设计，主要有：中科君芯，西安芯派，紫光微，达新，科达，比亚迪；

　　-Foundry, 仅代工，主要：中心国际，华虹宏力，上海先进(积塔), 方正微，华润上华，芯恩；

　　-Module，外购芯片，自己做模块设计与制造，主要有：嘉兴斯达，扬杰科技，南京音茂，中航微，爱派克，中车西安永电，江苏宏微，台达等。

　　二：国外IGBT厂商

　　全球前五大IGBT厂商：英飞凌，三菱，安森美，意法，东芝，他们都是IDM模式。

　　三：不同电压等级IGBT应用及供应商：

　　在不同的电压等级，国内的供应商均可以实现对外部厂商的替换，避免因不确定因素造成的“卡脖子”。

　　四：国内IDM厂商介绍

　　中车时代 是株洲中车时代下属核心业务单位，专业从事大功率半导体器件的研发与制造，国内唯一一家全面掌握晶闸管，IGCT, IGBT,及功率组件全套技术，拥有功率半导体芯片-模块-装置-系统完整产业链。主要产品：IGBT产品实现1200V-6500V全覆盖，

　　技术路线：SPT+; 沟槽栅；SiC。

　　吉林华微 主要提供功率器件设计研发，芯片加工，封装测试及销售，拥有4,5,6英寸等多条功率半导体分立器件及芯片生产线，IGBT主要提供360V/650V/1200V/1350V IGBT单管。

　　技术路线：沟槽+场截至

　　杭州士兰微 公司建设3座FAB工厂，年产能150万片，主要应用在分立器件。主要产品：600V/1200V/1350V(其中1350V是逆导IGBT产品) IGBT 单管。

　　技术路线：PT; 沟槽+场截止

　　台湾茂矽电子成立于1987年；台湾茂硅晶圆制造长期聚焦在功率半导体元件及电源管理IC领域，主要产品有沟槽式功率金属氧化物半导体场效应电晶体（Trench Power MOSFET）、沟槽式绝缘栅双极电晶体（Trench IGBT）、类比IC (Analog IC)以及各种二极体（Diode）等，客户终端产品广泛应用于电脑、液晶萤幕与电视、手机电池、工具机、LED照明、电源及汽车电子等领域。

　　除了上述提到的企业，国内的IGBT在芯片设计、晶圆制造、模块封装等整个产业链基本都已有布局。整体来看，中国IGBT产业链正逐步具备国产替代能力。

　　在国内，尽管我国拥有最大的功率半导体市场，但是目前国内功率半导体产品的研发与国际大公司相比还存在很大差距，特别是IGBT等高端器件差距更加明显。核心技术均掌握在发达国家企业手中，IGBT技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度。跟国内厂商相比，英飞凌、 三菱和富士电机等国际厂商占有绝对的市场优势。形成这种局面的原因主要是：

　　（1）国际厂商起步早，研发投入大，形成了较高的专利壁垒。

　　（2）国外高端制造业水平比国内要高很多，一定程度上支撑了国际厂商的技术优势。

　　所以中国功率半导体产业的发展必须改变目前技术处于劣势的局面，特别是要在产业链上游层面取得突破，改变目前功率器件领域封装强于芯片的现状。

　　而技术差距从以下两个方面也有体现：

　　（1）高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的IGBT模块规格在6500V以上，技术壁垒较强；

　　（2）IGBT芯片设计制造、模块封装、失效分析、测试等IGBT产业核心技术仍掌握在发达国家企业手中。

　　我国发展IGBT面对的具体问题【IGBT技术与工艺】

　　我国的功率半导体技术包括芯片设计、制造和模块封装技术目前都还处于起步阶段。功率半导体芯片技术研究一般采取“设计+代工”模式，即由设计公司提出芯片设计方案，由国内的一些集成电路公司代工生产。

　　目前国内IGBT主要受制于晶圆生产的瓶颈，首先是没有专业的代工厂进行IGBT的代工，原8寸沟槽IGBT产品主要在华虹代工，但是IGBT并非华虹主营业务，产品配额极其匮乏，且价格偏高。但是随着中芯国际绍兴工厂和青岛芯恩半导体的晶圆厂的落成，相信这个局面会有很大改观。

　　小结：

　　由于 IGBT 行业存在技术门槛较高、人才匮乏、市场开拓难度大、资金投入较大等困难，国内企业在产业化的进程中一直进展缓慢，随着全球制造业向中国的转移，我国功率半导体市场占世界市场的 50%以上，是全球最大的IGBT市场，但IGBT产品严重依赖进口，在中高端领域更是 90%以上的IGBT器件依赖进口，IGBT国产化需求已是刻不容缓。

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