功率半導體是半導體行業(yè)的細分領域，雖不像集成電路一樣被大眾熟知，但其重要性不可忽視。IGBT是功率半導體的一種，作為電子電力裝置和系統(tǒng)中的“CPU”，高效節(jié)能減排的主力軍。
IGBT是一個MOSFET和一個BJT(雙極型三極管)混合形成的器件，但相比于MOSFET制造難度更高、結(jié)構(gòu)更復雜，可承受的電壓也更大。一般MOSFET器件或模組的可承受電壓范圍為20-800V，而IGBT可承受1000V以上的高電壓，因而是電力電子領域較為理想的開關器件。
主要功能:
IGBT通過脈寬調(diào)制，可以把輸入的直流電變成人們所需要頻率的交流電，或者反過來。主要用于變頻逆變和其他逆變電路，被稱為是電力電子裝置的“CPU”IGBT能夠根據(jù)工業(yè)裝置中的信號指令來調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，實現(xiàn)精準調(diào)控的目的，被廣泛應用于：電機節(jié)能、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、家用電器、汽車電子、新能源發(fā)電、新能源汽車等領域。
按電壓分布來看，消費電子領域所用IGBT 產(chǎn)品主要集中在600V 以下，新能源汽車常用IGBT產(chǎn)品電壓為600V——1200V，動車組常用的IGBT模塊為3300V和6500V，軌道交通所使用的IGBT 電壓在1700V-6500V之間；智能電網(wǎng)使用的IGBT通常為3300V。
數(shù)據(jù)顯示，從中國市場來看新能源汽車相關領域是IGBT最大應用領域，市場占比達 31%，其次為消費電子、工業(yè)控制及新能源發(fā)電等。
新能源汽車的成本構(gòu)成中，最大頭當然是動力電池，第二高的就是IGBT。
在電動汽車特斯拉Model 3上，提供電源的是，7000節(jié)18650電池，這些電池提供400伏直流電，而特斯拉電動車的電機轉(zhuǎn)動必須用交流電，通過改變電機的交流電的頻率，來改變電機的轉(zhuǎn)速，從而精準的改變車輛行駛的速度和加速能力。電動汽車3秒可以加速到100公里的強悍起步能力，就是因為交流電機轉(zhuǎn)速啟動特別快，這其中的轉(zhuǎn)換主要就是IGBT的功勞。
在充電樁上，充電樁從電網(wǎng)上接出來的電流是標準的220伏交流電，而特斯拉電動汽車的電池充電，需要直流電充電，這就需要IGBT將交流電變成直流電，并把電壓提高到電動車需要的400伏的電壓上，才能給7000節(jié)18650電池充電。IGBT的性能直接決定了電動車的充電效率和充電速度。
IGBT門檻較高，長期以來主要由英飛凌、富士電機等壟斷，市場競爭方面，英飛凌占據(jù)了絕對的領先地位，其模組產(chǎn)品市占率35.6%、分立器件產(chǎn)品市占率 32.5%。IGBT是事關國家經(jīng)濟發(fā)展的基礎性產(chǎn)品，如此重要的IGBT，長期以來我國卻不得不面對依賴進口的尷尬局面，不過國內(nèi)IGBT企業(yè)也在奮起直追，新參與者也不斷涌入。
隨著行業(yè)景氣度逐漸好轉(zhuǎn)和政策的推動，亦有不少新進入者搶奪市場。據(jù)集邦咨詢分析，目前市場新入者主要有三類，一是向IGBT等高端產(chǎn)品擴展業(yè)務的功率半導體企業(yè)；二是出于為滿足自身需求及出于供應鏈安全考慮向上游涉足的，如中車時代和比亞迪等；三是看好市場而進場的新公司。
一，國內(nèi)IGBT廠商分類
按照業(yè)務模式分為四大類：
-IDM，即設計+制造，主要有：中車時代電子，華微，士蘭微；
-Fabless，僅設計，主要有：中科君芯，西安芯派，紫光微，達新，科達，比亞迪；
-Foundry, 僅代工，主要：中心國際，華虹宏力，上海先進(積塔), 方正微，華潤上華，芯恩；
-Module，外購芯片，自己做模塊設計與制造，主要有：嘉興斯達，揚杰科技，南京音茂，中航微，愛派克，中車西安永電，江蘇宏微，臺達等。
二：國外IGBT廠商
全球前五大IGBT廠商：英飛凌，三菱，安森美，意法，東芝，他們都是IDM模式。
三：不同電壓等級IGBT應用及供應商：
在不同的電壓等級，國內(nèi)的供應商均可以實現(xiàn)對外部廠商的替換，避免因不確定因素造成的“卡脖子”。
四：國內(nèi)IDM廠商介紹
中車時代 是株洲中車時代下屬核心業(yè)務單位，專業(yè)從事大功率半導體器件的研發(fā)與制造，國內(nèi)唯一一家全面掌握晶閘管，IGCT, IGBT,及功率組件全套技術，擁有功率半導體芯片-模塊-裝置-系統(tǒng)完整產(chǎn)業(yè)鏈。主要產(chǎn)品：IGBT產(chǎn)品實現(xiàn)1200V-6500V全覆蓋，
技術路線：SPT+; 溝槽柵；SiC。
吉林華微 主要提供功率器件設計研發(fā)，芯片加工，封裝測試及銷售，擁有4,5,6英寸等多條功率半導體分立器件及芯片生產(chǎn)線，IGBT主要提供360V/650V/1200V/1350V IGBT單管。
技術路線：溝槽+場截至
杭州士蘭微 公司建設3座FAB工廠，年產(chǎn)能150萬片，主要應用在分立器件。主要產(chǎn)品：600V/1200V/1350V(其中1350V是逆導IGBT產(chǎn)品) IGBT 單管。
技術路線：PT; 溝槽+場截止
臺灣茂矽電子成立于1987年；臺灣茂硅晶圓制造長期聚焦在功率半導體元件及電源管理IC領域，主要產(chǎn)品有溝槽式功率金屬氧化物半導體場效應電晶體（Trench Power MOSFET）、溝槽式絕緣柵雙極電晶體（Trench IGBT）、類比IC (Analog IC)以及各種二極體（Diode）等，客戶終端產(chǎn)品廣泛應用于電腦、液晶螢幕與電視、手機電池、工具機、LED照明、電源及汽車電子等領域。
除了上述提到的企業(yè)，國內(nèi)的IGBT在芯片設計、晶圓制造、模塊封裝等整個產(chǎn)業(yè)鏈基本都已有布局。整體來看，中國IGBT產(chǎn)業(yè)鏈正逐步具備國產(chǎn)替代能力。
在國內(nèi)，盡管我國擁有最大的功率半導體市場，但是目前國內(nèi)功率半導體產(chǎn)品的研發(fā)與國際大公司相比還存在很大差距，特別是IGBT等高端器件差距更加明顯。核心技術均掌握在發(fā)達國家企業(yè)手中，IGBT技術集成度高的特點又導致了較高的市場集中度。跟國內(nèi)廠商相比，英飛凌、 三菱和富士電機等國際廠商占有絕對的市場優(yōu)勢。形成這種局面的原因主要是：
?。?）國際廠商起步早，研發(fā)投入大，形成了較高的專利壁壘。
?。?）國外高端制造業(yè)水平比國內(nèi)要高很多，一定程度上支撐了國際廠商的技術優(yōu)勢。
所以中國功率半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須改變目前技術處于劣勢的局面，特別是要在產(chǎn)業(yè)鏈上游層面取得突破，改變目前功率器件領域封裝強于芯片的現(xiàn)狀。
而技術差距從以下兩個方面也有體現(xiàn)：
?。?）高鐵、智能電網(wǎng)、新能源與高壓變頻器等領域所采用的IGBT模塊規(guī)格在6500V以上，技術壁壘較強；
?。?）IGBT芯片設計制造、模塊封裝、失效分析、測試等IGBT產(chǎn)業(yè)核心技術仍掌握在發(fā)達國家企業(yè)手中。
我國發(fā)展IGBT面對的具體問題【IGBT技術與工藝】
我國的功率半導體技術包括芯片設計、制造和模塊封裝技術目前都還處于起步階段。功率半導體芯片技術研究一般采取“設計+代工”模式，即由設計公司提出芯片設計方案，由國內(nèi)的一些集成電路公司代工生產(chǎn)。
目前國內(nèi)IGBT主要受制于晶圓生產(chǎn)的瓶頸，首先是沒有專業(yè)的代工廠進行IGBT的代工，原8寸溝槽IGBT產(chǎn)品主要在華虹代工，但是IGBT并非華虹主營業(yè)務，產(chǎn)品配額極其匱乏，且價格偏高。但是隨著中芯國際紹興工廠和青島芯恩半導體的晶圓廠的落成，相信這個局面會有很大改觀。
小結(jié)：
由于 IGBT 行業(yè)存在技術門檻較高、人才匱乏、市場開拓難度大、資金投入較大等困難，國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化的進程中一直進展緩慢，隨著全球制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移，我國功率半導體市場占世界市場的 50%以上，是全球最大的IGBT市場，但IGBT產(chǎn)品嚴重依賴進口，在中高端領域更是 90%以上的IGBT器件依賴進口，IGBT國產(chǎn)化需求已是刻不容緩。
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