1. IGBT: Peranti Teras dalam Industri Elektronik Kuasa
IGBT dipanggil "CPU" industri elektronik kuasa.
IGBT mempunyai prestasi keseluruhan yang sangat baik, IGBT dikenali sebagai transistor bipolar gerbang bertebat, yang terdiri daripada tiub kesan medan gerbang bertebat dan transistor bipolar dua bahagian, kedua -duanya dengan impedans input tinggi MOSFET, kuasa kawalan kecil, litar pemacu adalah mudah, cepat bertukar kelajuan dan bjt pada {{0} Arah pembangunan masa depan utama.
Dengan prestasi yang sangat baik, IGBT mempunyai pelbagai aplikasi hiliran
IGBT telah menjadi pilihan pertama untuk peralatan elektronik kuasa sederhana dan sederhana, sederhana dan rendah berdasarkan ketumpatan kuasa tinggi, litar pemacu mudah dan kawasan operasi yang selamat. Dalam julat kekerapan operasi di bawah 105Hz, IGBTS berasaskan silikon - adalah peranti semikonduktor kuasa pilihan, dengan julat kuasa beberapa kilowatt hingga sepuluh megawatt. Aplikasi tipikal termasuk kawalan perindustrian (penukar kekerapan, pengimpal penyongsang, bekalan kuasa yang tidak terganggu, dll.); kereta tenaga baru (pemacu elektrik utama, OBC, penghawa dingin, stereng, dan lain -lain); penjanaan tenaga tenaga baru (penyongsang fotovoltaik, penukar turbin angin); Inverter White Goods (IPM); pengangkutan kereta api (penukar daya tarikan); dan penjanaan kuasa (penukar turbin angin). ); pengangkutan kereta api (penukar daya tarikan); Grid pintar, dll.
Trend Pembangunan Teknologi IGBT
Dari perspektif struktur pintu depan, strukturnya telah mengalami evolusi dari pintu masuk planar ke gerbang parit dan gerbang mikro terkini -, dan cip IGBT arus perdana di pasaran semasa dikuasai oleh pintu parit. Perkembangan struktur pintu dari planar ke parit adalah kondusif untuk meningkatkan ketumpatan semasa, mengurangkan penurunan voltan -, menurunkan saiz sel dan mengurangkan kos pembuatan.
Dari perspektif struktur badan, ia telah mengalami tiga generasi evolusi dari pukulan melalui jenis (PT, menumbuk) ke pukulan non - melalui jenis (npt, non - punch melalui)
Melalui lelaran teknologi yang berterusan, penunjuk prestasi cip IGBT sentiasa dioptimumkan. Dari lelaran terawal punch planar - melalui (pt) ke lapangan pintu gerbang yang halus pada tahun 2018, indeks teknikal cip IGBT, seperti kawasan cip, proses linewidth, pada - penurunan voltan negeri, giliran - off masa dan kehilangan kuasa, telah dioptimumkan.
2. Ruang: Tenaga baru dan permintaan IGBT yang lain terus berkembang
Saiz pasaran IGBT global telah melebihi 6.6 bilion dolar AS
Saiz pasaran IGBT global terus berkembang, kini melebihi 6.6 bilion dolar AS. Menurut organisasi penyelidikan data Omdia, saiz pasaran IGBT global pada hampir satu dekad yang lalu untuk mengekalkan pertumbuhan yang berterusan, dari 3.2 bilion dolar AS pada tahun 2012 kepada 6.6 bilion dolar AS pada tahun 2020, kadar pertumbuhan kompaun lapan- tahun dalam kira -kira 10%. Secara global, kawalan perindustrian dan kenderaan tenaga baru adalah dua kawasan hiliran dengan bahagian terbesar permintaan IGBT. Permintaan hiliran (data 2017), Kawalan Perindustrian adalah pasaran permintaan terbesar untuk IGBT, dengan bahagian permintaan sebanyak 37%; Kenderaan tenaga baru menduduki ranking pasaran kedua terbesar, dengan bahagian permintaan sebanyak 28%; diikuti oleh penjanaan tenaga tenaga baru dan pasaran barangan putih penyongsang, dengan bahagian permintaan masing -masing sebanyak 9% dan 8%.
Saiz pasaran IGBT China menyumbang hampir 40% dari dunia, dan kadar pertumbuhan yang lebih cepat
Saiz pasaran IGBT China berkembang pesat, dan pada tahun 2019 ia telah melebihi 15 bilion yuan. Menurut Wisdom Research Consulting, saiz pasaran IGBT China berkembang pesat, dari 6 bilion yuan pada tahun 2012 kepada 15.5 bilion yuan pada tahun 2019, dengan kadar pertumbuhan kompaun kira -kira 15%, berbanding dengan kadar pertumbuhan saiz pasaran IGBT global lebih tinggi.
Kawalan Perindustrian: IGBT Permintaan Cakera Asas, Masa Depan Akan Menyedari Pertumbuhan Stabil
IGBT adalah komponen utama industri kawalan industri dan bekalan kuasa tradisional seperti penyongsang, pengimpal penyongsang, bekalan kuasa UPS dan pemanasan induksi elektromagnet. Contohnya, penyongsang adalah voltan tetap, frekuensi tetap ke dalam voltan dan kekerapan boleh diubah peralatan, yang biasanya oleh bahagian penerus, bahagian penapisan, bahagian penyongsang, litar brek, litar pemacu dan litar pengesanan, dan lain -lain. Penyongsang bergantung kepada IGBT dalaman untuk menyesuaikan voltan dan kekerapan bekalan kuasa output.
Kenderaan Tenaga Baru: Pasaran tambahan yang paling penting untuk IGBT
IGBT adalah komponen teras kenderaan tenaga baru, dan ia digunakan secara meluas dalam kenderaan tenaga baru dan mempunyai kesan yang signifikan terhadap prestasi keseluruhan kenderaan. Aplikasi utama IGBT dalam kenderaan tenaga baru termasuk pengawal motor, pada - Chargers Board (OBCS), Conditioners Air CAR, dan DC Charging Piles untuk Kenderaan Tenaga Baru.
Generasi Kuasa Tenaga Baru: IGBT digunakan secara meluas dalam industri fotovoltaik dan kuasa angin.
Penjanaan kuasa fotovoltaik (PV) perlu disambungkan ke grid melalui penyongsang PV, dan IGBT adalah komponen teras penyongsang PV. Inverter Photovoltaic adalah salah satu peralatan utama dalam sistem penjanaan kuasa fotovoltaik solar, dan peranannya adalah untuk menukar arus langsung yang dihasilkan oleh penjanaan kuasa fotovoltaik ke dalam arus bergantian yang memenuhi keperluan kualiti kuasa grid kuasa, dan IGBT adalah komponen teras inverter photovoltaic.
Inverter White Goods: Peralatan rumah penyongsang juga merupakan aplikasi penting IGBT
Kadar penembusan barangan putih penyongsang China semakin meningkat. Tiga jualan barangan putih utama China pada tahun -tahun kebelakangan ini telah stabil pada 300 juta di atas dan ke bawah, dan dengan peningkatan penjimatan tenaga dan keperluan pengurangan pelepasan, kadar penukaran kekerapan barangan putih China meningkat, menurut data dalam talian industri, pada tahun 2021, penghawa dingin, peti sejuk dan pembasuhan mesin pembasmian
Pengangkutan Keretapi: IGBT adalah peranti teras dalam daya tarikan pengangkutan kereta api
Teknologi pemacu AC adalah pilihan arus perdana dan teknologi teras pemacu Transit Transit Moden. Prinsip pemacu AC: Kenderaan melalui pantograf dari rangkaian hubungan untuk mendapatkan fasa - AC tinggi - kuasa voltan, dihantar ke pengubah daya tarikan kenderaan untuk pengurangan voltan, dan kemudian ditukar kepada dc melalui penerus, dan kemudian oleh inverter akan ditukar dari fm { Dihantar ke motor daya tarikan AC, keseluruhan proses mengandungi penggantian - langsung - perubahan berganti. Kelebihan Penghantaran AC: (1) prestasi yang baik dan prestasi brek; (2) faktor kuasa tinggi, gangguan harmonik adalah kecil; (3) kuasa motor, saiz kecil, berat ringan, kebolehpercayaan operasi yang tinggi; (4) Prestasi dinamik dan penggunaan lekatan yang baik.
3. Corak: Kepekatan tinggi monopoli asing, penggantian domestik terus mempercepatkan
Industri IGBT mempunyai halangan yang tinggi untuk kemasukan
Dari perspektif kemasukan industri, ambang kemasukan industri IGBT sangat tinggi. Secara keseluruhannya, halangan industri IGBT untuk masuk dalam tiga bidang, masing -masing, untuk halangan teknikal, halangan pasaran dan halangan kewangan, di sini kita memberi tumpuan kepada dua yang pertama.
Halangan Teknikal: Pautan teknologi IGBT termasuk reka bentuk dan pembuatan cip IGBT dan reka bentuk dan pembuatan modul. (1) cip IGBT perlu bekerja di tinggi - semasa, tinggi - voltan dan tinggi - persekitaran kekerapan, kebolehpercayaan cip mempunyai keperluan yang tinggi; Pada masa yang sama, reka bentuk cip juga harus memastikan bahawa giliran - pada dan putar - off, pendek - rintangan litar dan pada - off voltan drop baki. Oleh itu, keperluan penyelidikan dan pembangunan bebas IGBT adalah sangat tinggi, pelarasan dan pengoptimuman dan pengoptimuman parameter sangat istimewa dan kompleks, dengan banyak industri tahu bagaimana pengumpulan. (2) Pautan pembuatan cip IGBT juga mempunyai tahap kesukaran yang tinggi, di satu pihak, bahagian belakang cip IGBT itu sendiri lebih sukar, sebaliknya, cara IDM sendiri - yang dibina kapasiti pengeluaran memerlukan pelaburan modal yang sangat besar, dan mod fabless perlu direalisasikan dengan teknologi pengasas dan proses kedalaman integrasi. (3) modul, disebabkan oleh tahap integrasi modul yang tinggi, dan berfungsi dengan tinggi - semasa, tinggi - voltan, tinggi - suhu dan persekitaran yang keras, jadi dalam reka bentuk modul dan proses pembuatan untuk merealisasikan modul yang sama Untuk merealisasikan kebolehpercayaan yang tinggi, kestabilan dan konsistensi produk modul IGBT juga memerlukan masa yang lama pengalaman industri.
Halangan Pasaran: IGBT adalah peranti teras produk aplikasi hiliran, prestasi produk IGBT, kebolehpercayaan dan kestabilan mempunyai kesan langsung terhadap prestasi produk hiliran. Akibatnya, pelanggan mempunyai kitaran ujian pengesahan yang panjang dan kos penggantian yang tinggi apabila mengimport IGBT. Oleh itu, pelanggan biasanya lebih konservatif dan berhati -hati dalam pemilihan IGBT, dan sekali dipilih untuk membuat perubahan dan penggantian kehendak tidak kuat.
Corak: Halangan tinggi IGBT untuk pembentukan sebilangan kecil corak monopoli asing
Pasaran IGBT global kini dimonopoli oleh syarikat Jerman, Jepun dan AS. Oleh kerana ambang kemasukan yang tinggi dari industri IGBT, dan pengeluar asing perniagaan bermula lebih awal, kelebihan pertama - penggerak adalah jelas (Infineon's First - produk IGBT generasi dilahirkan pada tahun 1988) Mitsubishi, Fuji Electric, mengenai Semikonduktor dan Semikonduktor Pembuatan Perbadanan Antarabangsa (SMIC). Dan Infineon, Mitsubishi, Fuji Electric dan pada semikonduktor adalah mod IDM, integrasi menegak seluruh rantaian industri hulu, hiliran, dan menubuhkan parit yang kuat.
Perubahan dalam Corak: Kemajuan Domestik + Keselamatan Rantaian Bekalan Untuk Menggalakkan Peralihan Pergeseran Gear Domestik
Alasan intrinsik untuk percepatan penggantian domestik: (1) IGBT Sebagai tempoh semikonduktor kuasa, lelaran teknologinya lebih perlahan, kitaran lebih lama, penggunaan generasi produk untuk masa yang sangat lama, lebih dari satu dekad; Dan pelanggan terutamanya mencari kestabilan dan kebolehpercayaan produk IGBT, mengejar teknologi baru tidak tinggi (Infineon dilancarkan pada tahun 2007, generasi keempat cip IGBT masih merupakan produk utama industri semasa). ). Oleh itu, walaupun pengeluar IGBT domestik bermula lewat, tetapi industri telah meninggalkan pengeluar IGBT tempatan yang cukup untuk membangun dan mengejar, pengeluar IGBT domestik semasa kemajuan teknologi yang lebih cepat, sudah ada produk untuk memenuhi keperluan pelanggan hiliran dalam kuantiti yang besar. (2) Syarikat -syarikat IGBT tempatan mempunyai perkhidmatan yang lebih baik, dengan cepat dapat bertindak balas terhadap keperluan pelanggan hiliran, dan harga produk mempunyai kelebihan tertentu terhadap pelabur asing, yang kondusif untuk pelanggan hiliran untuk mengurangkan kos.
4. Silicon Carbide - ketiga - Peranti kuasa semikonduktor generasi menjanjikan
Bahan karbida silikon mempunyai prestasi unggul
Bahan semikonduktor biasa, termasuk silikon, germanium dan semikonduktor unsur lain, serta gallium arsenide, silikon karbida, nitrida galium dan bahan semikonduktor kompaun yang lain, mengikut penyelidikan yang besar:
Generasi pertama bahan semikonduktor: silikon dan germanium sebagai wakil, aplikasi tipikal adalah litar bersepadu. Bahan semikonduktor silikon kini merupakan pengeluaran terbesar, bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan.
Generasi kedua bahan semikonduktor: Gallium arsenide sebagai wakil. Gallium arsenide mobiliti elektron adalah lebih daripada 6 kali silikon, dan perantinya mempunyai frekuensi tinggi - dan tinggi - prestasi optoelektronik kelajuan, jadi ia digunakan secara meluas dalam bidang optoelektronik dan mikroelektronik.
Generasi ketiga bahan semikonduktor: diwakili oleh silikon karbida dan galium nitride. Berbanding dengan dua generasi pertama bahan semikonduktor, karbida silikon mempunyai lebar jalur yang dilarang besar, kekuatan medan pecahan yang tinggi, kekonduksian terma yang tinggi, kadar ketepuan elektron yang tinggi dan rintangan radiasi yang kuat, dan lain -lain. Tinggi - peranti semikonduktor kuasa dalam bidang elektronik kuasa.
Peranti karbida silikon juga mengungguli peranti berasaskan silikon -
Peranti kuasa karbida silikon berdasarkan karbida silikon mempunyai prestasi elektrik yang unggul kerana sifat -sifat yang sangat baik dari bahan:
Tinggi - rintangan voltan:Kekuatan medan pecahan bahan karbida silikon adalah sepuluh kali ganda bahan -bahan berasaskan silikon konvensional -, jadi rintangan voltan - yang tinggi dari peranti kuasa karbida silikon adalah lebih kuat daripada silikon - peranti kuasa berasaskan spesifikasi yang sama;
Rintangan Suhu Tinggi:Di satu pihak, kekonduksian terma karbida silikon adalah lebih daripada tiga kali bahan silikon, jadi ia mempunyai keupayaan pelesapan haba yang lebih baik dan mengekalkan suhu yang lebih rendah di bawah keadaan kuasa yang sama, dengan itu mengurangkan keperluan reka bentuk pelesapan haba peranti, yang kondusif untuk meningkatkan tahap integrasi, dan menjadikan peranti ini berkembang ke arah miniaturasi. Sebaliknya, jalur lebar karbida silikon yang dilarang adalah lebih daripada tiga kali dari silikon, dan lebih luas jalur lebar yang dilarang, semakin tinggi suhu operasi yang mengehadkan peranti (peranti semikonduktor akan menghasilkan fenomena pengujaan yang lebih tinggi daripada , berbanding dengan silikon semasa - berasaskan IGBTS yang umumnya beroperasi pada 175 darjah.
Kerugian Rendah:Kelajuan drift elektron ketepuan karbida silikon lebih daripada dua kali ganda silikon, jadi peranti silikon karbida mempunyai lebih rendah pada - rintangan dan rendah pada - kehilangan; Tiada seret semasa dalam peranti silikon karbida, dan kehilangan switching juga lebih rendah daripada peranti berasaskan silikon -, dan kekerapan penukaran yang lebih tinggi juga dapat direalisasikan.
Industri Silicon Carbide akan membawa dalam perkembangan pesat
Didorong oleh penggunaan kenderaan tenaga baru, pasaran peranti silikon karbida akan berkembang pesat. Menurut ramalan Yole, mendapat manfaat daripada karbida silikon dalam kenderaan tenaga baru, industri dan tenaga dan pertumbuhan permintaan yang lain, pasaran peranti Silicon Carbide global akan berkembang dari 1 bilion dolar AS pada tahun 2021 kepada lebih daripada 6 bilion dolar AS pada tahun 2027, kadar pertumbuhan kompaun akan setinggi 34%; di mana pasaran peranti Silicon Carbide Automotif akan berkembang dari 685 juta dolar AS pada tahun 2021 hingga 5 bilion dolar AS pada tahun 2027, kadar pertumbuhan kompaun sehingga 40%. Pasaran untuk peranti karbida silikon automotif akan berkembang dari $ 685 juta pada tahun 2021 kepada kira -kira $ 5 bilion pada tahun 2027, dengan kadar pertumbuhan kompaun sehingga 40%, dan saiz pasaran peranti karbida silikon automotif akan menyumbang kira -kira 80% daripada jumlah saiz pasaran silikon karbida pada 2027.