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2024-03-05 22 电子行业报告
从 IGBT 模块芯片的内部纵向结构来看,IGBT 可分为穿通型(PT,punch through), 非穿通型(NPT,non-punch through)。PT(punch through)结构是最“古老”的 IGBT 技术, 在 1980~1990 年间占据主导地位,英飞凌第一代 IGBT 就是采用的 PT 技术。NPT(nonpunch through)结构是德国西门子公司 1987 年推出,为上世纪 90 年代的主流产品。FS (field stop):2000 年,西门子公司研制出新的 IGBT 结构,fieldstop-IGBT(FS-IGBT),它 同时具有 PT-IGBT 和 NPT-IGBT 的优点,至今一直居于主导地位。英飞凌第三代及以后的 IGBT,均采用了 FS 技术。自从二十世纪八十年代中期研发出第一只 IGBT 器件以来,IGBT 技术经历了几个不同 发展阶段,这些技术都是用来平衡 IGBT 自身的各种特性的,这些特性如下所示:1)降低 导通损耗;2)降低开通和关断时的开关损耗(开关速度快);3)器件开关的软特性;4)提 高电流密度;5)提升电压等级;6)减少半导体材料(降低成本);7 )提高最高工作结温; 8)扩展 SOA(安全工作区)。
随着 IGBT 的技术发展,传统场截止型结构已接近其理论极限。超结及半超结器件凭借 耐高温、低损耗和高抗短路能力在 IGBT 领域备受关注,是 IGBT 未来技术发展主要探索方 向。近十年来,全球 IGBT 市场规模保持连续增长,从 2012 年的 32 亿美元增长至 2021 年 的 70.9 亿美元,CAGR 增长 6.6%,其中工控和新能源汽车是 IGBT 需求占比最大的两个下 游领域,分别占比为 37%和 28%,其次是新能源发电和家电变频市场,需求占比分别为 9% 和 8%。2020 年以来,新能源汽车需求明显提速,2021 年较 2020 年需求占比提升 19%, 是 IGBT 主要的增量需求来源。目前,我国是全球最大的 IGBT 需求市场,需求量约占全球四成,且需求占比有望持续 提升。根据 WSTS(世界半导体贸易统计组织)的数据,中国 IGBT 市场销售规模从 2016 年的 88 亿元(人民币)增长至 2021 年的 238.8 亿元,CAGR 超 20%,远超全球平均水平, 预计至 2025 年仍将维持高速增长,市场规模将有望超 486 亿元。
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