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    广东彩票好彩1最新开奖: 功率半导体器件需求大增, IGBT 或将迎来怎样的市场格局?

    2019-06-26 12:35:16 来源:芯师爷
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    功率半导体器件是实现电能转换的核心器件。主要用途包括逆变、变频等。受惠于 5G 及电动车需求的显著增长,我们对功率半导体的市场发展持乐观 看法。本文重点讨论 IGBT/三代化合物半导体功率器件在技术推进和应用驱动下迎来新一轮发展机遇。

     

    1.功率半导体市场需求大增

    1.1. 功率半导体概述

    功率半导体器件是实现电能转换的核心器件,主要用途包括逆变、变频等。功率半导体可以根据载流子类型分为双极型功率半导体和单极型功率半导体。

     

    双极型功率半导体包括功 率二极管、双极结型晶体管(BJT)、电力晶体管(GTR)、晶闸管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。单极型功率半导体包括功率 MOSFET、肖特基势垒功率二极管等。它们的工作电压和 工作频率也有所不同。


    功率半导体器件广泛应用于消费电子、新能源交通、轨道交通、发电与配电等电力电子领域。受惠于 5G 及电动车需求的显著增长,我们对功率半导体的市场发展持乐观看法。

     

     

    1.2. 功率半导体市场格局

    国际厂商制造水平较高,已经形成了较高的专业壁垒。我们预计在 2022 年全球功率半导体市场规模将达426亿美元。在 2015年全球功率半导体市场中,英飞凌以 12%的市场占 有率排名第一。欧美日厂商凭借其技术和品牌优势,占据了全球功率半导体器件市场的70%。

     

    大陆、台湾地区主要集中在二极管、低压 MOSFET 等低端功率器件市场,IGBT、中高压 MOSFET等高端器件市场主要由欧美日厂商占据。

     

    我们看好功率半导体的国产代替空间。我国开展功率半导体的研究工作比较晚,且受到资 金、技术及人才的限制,功率半导体产业整体呈现出数量偏少、企业规模偏小、技术水平 偏低及产业布局分散的特点。原始创新问题成为阻碍国内功率半导体产业发展的重要因素。

     

    国际功率半导体厂商尚未形成专利和标准的垄断。相比国外厂商,国内厂商在服务客户需求和降低成本等方面具有竞争优势。我们认为,功率半导体的国产代替空间十分广阔。

     

     

    1.3. 汽车电子点燃功率半导体市场

    新能源汽车为功率半导体带来了极大的增长潜力。新能源汽车是指采用非常规车用燃料作 为动力来源的汽车,如纯电动车、插电式混合动力汽车。我们预计在 2020 年我国新能源汽车销量将达 200 万辆,同比增长 53.8%。新能源汽车新增大量功率半导体器件的应用。

     

    2020 年全球汽车功率半导体市场规模将达70亿美元。特斯拉 model S 车型使用的三相异 步电机驱动,其中每一相的驱动控制都需要使用 28 颗 IGBT 芯片,三相共需要使用 84 颗 IGBT 芯片。

     

    我国财政部、税务总局联合发布了公告:自 2018 年 1 月 1 日起至 2020 年 12 月 31 日,对购置的新能源汽车免征车辆购置税,鼓励用户购买新能源汽车。我们认为政策红利将全面带动市场对功率半导体的需求。

     

     

     

    2. IGBT——硅基功率半导体核心

    IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管) 和 MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。IGBT 可以实现直流电和交流电之间的转化或者改变电流的频率,有逆变和变频的作用。

     

    在结构方面,IGBT 比 MOSFET 多一层 P+区,通过 P 层空穴的注入能够降低器件的导通电 阻。随着电压的增大,MOSFET 的导通电阻也变大,因而其传导损耗比较大,尤其是在高 压应用场合中。相较而言,IGBT 的导通电阻较小。

     

     

     

    IGBT 多应用于高压领域,MOSFET 主要应用在高频领域。从产品来看,IGBT 一般应用在 高压产品上,电压范围为 600-6500V。MOSFET 的应用电压相对较低,从十几伏到 1000V。 但是,IGBT 的工作频率比 MOSFET 低许多。MOSFET 的工作频率可以达到 1MHz 以上,甚 至几十 MHz,而 IGBT 的工作频率仅有 100KHz。IGBT 集中应用在逆变器、变频器等高压产 品。而 MOSFET 主要应用在镇流器、高频感应加热等高频产品。

     

    2.1. IGBT 市场格局

    全球 IGBT 市场主要竞争者包括德国英飞凌、日本三菱、富士电机、美国安森美、瑞士 ABB 等,前五大企业的市场份额超过 70%。我们预计在 2022 年全球 IGBT 市场规模将达 60 亿 美元,增量空间巨大。国外厂商已研发出完善的 IGBT 产品系列。

     

    其中,仙童等企业在消 费级 IGBT 领域处于优势地位。ABB、英飞凌和三菱电机在 1700V 以上的工业级 IGBT 领域 占据优势。在 3300V 以上电压等级的领域,英飞凌、ABB 和三菱电机三家公司居垄断地位, 代表着国际 IGBT 技术的最高水平。

     

     

     

    国产追赶仍需时间。中国功率半导体市场占世界功率半导体市场份额的 50%以上,但在中高端 MOSFET 及 IGBT器件中,90%依赖于进口。

     
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