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IGBT是功率半导体器件第三次技术革命的代表性产品,具有高频率、高电压、大电流,易于开关等优良性能,被业界誉为功率变流装置的“CPU”,大范围的应用于轨道交通、航空航天、船舶驱动、智能电网、新能源、交流变频、风力发电、电机传动、汽车等强电控制等产业领域。随着以轨道交通为代表的新兴市场兴起,中国慢慢的变成了全球IGBT最大需求市场。
根据全球著名研究机构IHS的2016年调研报告,全球及中国市场主要IGBT厂商排名如下:
英飞凌(Infineon)科技公司前身是西门子集团的半导体部门,于1999年4月1日在德国慕尼黑正式成立,2000年上市,2002年后更名为英飞凌科技公司(以下简称英飞凌)。
英飞凌的技术源于西门子半导体,而西门子在全球功率半导体发展过程中起着重要的推动作用。英飞凌目前为世界上第三大IGBT生产商及唯一拥有8inIGBT器件生产线的厂家,且其技术已发展到12in。作为少数几家掌握IGBT芯片核心技术的公司,其IGBT芯片产量居全球首位,一些电力半导体厂家均从英飞凌购买IGBT芯片用于封装IGBT模块。英飞凌的超薄IGBT芯片加工技术对其他厂家也是一个巨大的技术挑战。在全球功率半导体市场,英飞凌连续9年名列榜首。
1995年英飞凌以西门子半导体事业部的“身份”正式进入中国市场。自从1996年在江苏无锡建立第一家企业以来,英飞凌在中国的业务迅速发展,IGBT模块在中国工业应用领域的市场份额遥居第一位,其中,通用变频器超过55%;中高压变频器超过80%;逆变电焊机超过50%;感应加热超过80%;运输领域超过70%。经过了中国客户十多年的反复选择与考验,英飞凌IGBT模块确立了在中国市场的主导地位。
三菱电机(Mitsubishi Electric)隶属于日本三菱企业集团,总部设在日本东京,创建于1921年,是一家具有90多年历史的企业。
三菱电机在IGBT器件技术上不断创新,到2009年已经推出了第六代IGBT产品。三菱电机把主要资源集中在I GBT模块和智能功率模块(IPM)的生产上,其功率模块主要应用于工业、家电、电力机车以及电力行业的变频器上,这几个行业在全球都有着长期、稳定的增长。三菱电机的功率模块也应用于电动和混动汽车等快速发展的领域。在功率模块市场上,三菱电机的销售增长率超过全球市场的平均增长水平。
三菱电机(中国)有限公司成立于1997年10月,截止于2012年11月,三菱电机在中国的合资、独资企业已达34家,业务涉及汽车零部件、半导体等电子器件领域,以及输变电设备、电梯、铁道车辆用电机品、工业自动化设备、家用电器等广泛领域内。三菱电机占据2012年中国IGBT芯片市场份额的5.6%,排位第6。
富士电机(Fuji Electric)有限公司(以下简称富土电机)成立于1923年8月,部位于日本神奈川县,距今有90多年历史,是日本最大的综合机电产品制造企业之一。
富士电机目前是世界第二大IGBT器件制造商。在1987年就成为松下电磁炉的首个IGBT供应商,为丰田混合动力车提供IGBT器件使其又成为世界上最早进入汽车领域的IGBT供应商。富士还是日立的IGBT芯片供应商。富土在IGBT器件上积累了20多年的研发经验,拥有全世界最多的IGBT器件方面的技术专利,总数达500件。
富士电机与中国市场已有40多年的联系。1993年,富士电机在中国大陆建立了第一个生产基地一——大连富士马达有限公司;2006年,富士电机在浙江大学设立了研发中心,并于2010年成立了“浙江大学富士电机创新中心”。迄今,富士电机在中国已拥有25家企业。2012年,富士电机占据中国IGB’I’芯片市场份额的6.4%,排位第五。
近几年国内IGBT技术发展也比较快,国外厂商垄断状况逐渐被打破,已取得一定的突破。主要亮点有:
中车集团的株洲时代电气已建成全球第二条、国内首条8英寸IGBT芯片专业生产线万片芯片、并配套形成年产100万只IGBT模块的自动化封装测试能力,芯片与模块电压范围实现从650V到6500V的全覆盖。
中车集团的西安永电电气有限责任公司生产的6500V/600A IGBT功率模块已成功下线,使其成为全世界第四个、国内第一个能够封装6500V以上电压等级IGBT的厂家。
上海北车永电电子科技有限公司与上海先进半导体制造股份有限公司联合开发的国内首个具有完全知识产权的6500V高铁机车用IGBT芯片通过高铁系统上车试验,实现产品化应用,技术达到世界先进水平,标志着国内机车用高压、大电流6500V IGBT芯片设计、芯片工艺研发制造技术的重大突破,特别是攻克了6500V IGBT关断安全工作区,短路工作区等关键技术瓶颈。
华润上华和华虹宏力基于6英寸和8英寸的平面型和沟槽型1700V、2500V和3300V IGBT芯片已进入量产。
深圳比亚迪微电子有限公司、国家电网与上海先进半导体制造股份有限公司建立战略产业联盟,将具有自主知识产权的IGBT核心关键技术和半导体芯片制造技术进行“强强联合”,共同打造IGBT国产化产业链。2015年8月,上海先进半导体郑重进入比亚迪新能源汽车用IGBT的供应链。
2015年底,中车株洲所旗下时代电气公司与北汽集团旗下的北汽新能源签署协议,全面启动汽车级IGBT、电机驱动系统等业务的合作,并宣布未来共同打造自主新能源汽车品牌。这被业界视为高铁技术与汽车行业的一次深度“联姻”,有望推动IGBT等汽车半导体产业的国产化进程。