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igbt是什么(igbt国内龙头企业)

发布时间:2022-12-01 21:02:01

在碳中和及二氧化碳排放峰值的背景下,变频器在冶金、煤炭、石化等工业领域的应用范围将不断扩大。

文/每日财经报道刘陈余

功率半导体器件作为不可替代的基础产品,广泛应用于工业控制、新能源发电和电能质量管理、汽车电子、汽车充电桩等领域。我们今天要介绍的是功率器件中应用最广泛的元件——IGBT。

工业万金油

IGBT,又称绝缘栅双极晶体管,是由BJT(双极晶体管)和MOSFET(绝缘栅场效应晶体管)组成的复合全控压驱动功率半导体器件。它具有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降的优点。由于这个原因,IGBT被广泛使用。

工业控制领域是IGBT的一个重要应用场景。

根据Trendforce的统计,2018年中国IGBT下游应用中,新能源汽车、消费电子和工业控制是最主要的应用,占比分别为31%、27%和20%。IGBT在工业控制领域的应用场景主要包括变频器、逆变焊机和UPS电源。

变频器可以在运行状态下调节设备的当前频率,从而降低设备的能耗,达到节能的效果。根据隐形官网披露的信息,抽油机初始启动状态要求电机启动扭矩为抽油机实际负载的3-4倍。当启动转矩合适时,负载功率会匹配不好,运行负载功率远小于电机额定功率,出现所谓的“大马拉大车”现象。过量的抽油量增加了抽油机的无功功率提取时间,导致油井开采电费高,能源浪费严重。通过对抽油机进行变频改造,节电率可达30%以上。

在碳中和及二氧化碳排放峰值的背景下,变频器在冶金、煤炭、石化等工业领域的应用范围将不断扩大。同时,中国城市化进程的加快也促进了市政、轨道交通等公共事业领域对变频器需求的持续增长。

逆变焊机是IGBT在工业领域的另一个重要应用。

中国电器工业协会数据显示,2019年,我国电焊机产量950.60万台,同比增加96.76万台。电焊机市场的持续升温将推动IGBT需求的持续增长。同时,逆变弧焊电源凭借其优良的电源特性,不断向焊机市场渗透,推动逆变弧焊电源的应用市场规模逐步扩大。预计到2025年,我国逆变焊机市场规模将达到414亿元,2020-2025年年均复合增长率为7.22%。假设逆变焊机行业平均毛利率为30%,IGBT占逆变焊机成本的比例为10%,2025年中国逆变焊机IGBT市场规模将达到29亿元。

UPS电源是一种带储能装置的不间断电源,主要用于为电力稳定性要求高的设备提供不间断电源。利用UPS电源为计算机系统供电,可以有效避免因电网突然断电而导致计算机系统数据丢失,对计算机系统和现代设备的稳定运行具有重要意义。

前瞻产业研究院数据显示,2025年中国UPS电源市场规模预计为191亿元,2020-2025年复合年增长率为12.97%。假设UPS电源行业平均毛利率为30%,IGBT占UPS电源成本的15%,那么到2025年,中国IGBT对UPS电源的市场规模将达到20亿元。

地道双雄

国内从事IGBT业务的企业很多,但主要从事IGBT产品的企业是斯达半导体和宏伟科技。

IGBT有很高的壁垒,主要是因为芯片难。IGBT芯片工作在大电流、高电压、高频率的环境中,对芯片的可靠性要求很高。同时,芯片设计需要保证深圳生活网的通断、短路电阻、通断压降(热控制)处于深圳生活网的平衡状态,因此芯片设计和参数调整优化非常特殊和复杂。IGBT芯片设计是电力半深生活网导体器件产业链中对R&D强度要求较高的一环。国内只有少数企业在技术实力上逐渐赶上了国际主流先进企业。

斯达半导体是国内IGBT的领导者。根据国际知名研究咨询机构IHS 2020年最新研究报告,斯达半导体股份有限公司在全球IGBT组件市场排名第七,是唯一进入全球前十的中国企业。2020年,该公司近95%的收入来自IGBT。

2011年,为摆脱对国外供应商的依赖,实现核心芯片的自主供应,公司成功自主研发平面栅NPT IGBT芯片,并于2012年实现量产。2015年,公司成功自主研发出最新一代具有沟槽栅场截止的FS-Trench IGBT芯片,性能与市场主流进口芯片相当,并于2016年底实现量产。

作为目前中国最全面的IGBT供应商,斯达半导体可以提供电压范围从600 V到3300V的IGBT模块,以及平面型、FS-Trench型等多种IGBT产品,满足不同市场客户的需求。从客户和品牌来看,公司下游客户覆盖汇川、英威达、上海电驱等优质客户。报告期内,斯达半导支持新能源汽车超过20万辆,占国内市场份额14.6%,国内领先,品牌优势突出,客户认可度高。

微技术成立的时间比斯达半导体稍晚,但也是中国第一批IGBT公司。其产品涵盖100多种IGBT、弗雷德芯片和单管产品,以及400多种IGBT、弗雷德、整流二极管和晶闸管模块产品。其中,IGBT单管芯片全部来自自研,模块产品芯片研发采购同步进行。IGBT和福瑞德芯片的相关技术指标接近行业龙头英飞凌同规格产品的关键参数,处于行业先进水平。

从下游应用领域分布来看,产品主要应用于工业控制领域,新能源正在布局。

2020年,公司工控、新能源、变频白色家电收入分别为3.02亿元、1866.83万元、812.79万元,分别占收入的91.10%、5.63%、2.45%。

在工控领域,公司主要客户包括台达集团、汇川科技、和康新能等多家变频器行业龙头企业,以及嘉实科技、奥泰集团、上海公户等多家知名焊机行业企业。2020年2月,宏伟科技与华为科技签署了《光伏IGBT产品合作协议》,合同期限至2025年12月31日。中国企业主导全球光伏逆变器市场,华为全球第一。2020年,全球变频器出货量前10的厂商中,中国企业有6家。光伏逆变器对IGBT芯片的可靠性要求严格,公司产品获得华为认可,有望进一步打开国内其他企业市场空。

在碳中和及节能减排的推动下,对IGBT的需求将进一步扩大。作为电能转换的核心设备,IGBT的国产化替代将迎来黄金发展期。

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