摘要：  功率器件特別是igbt在節(jié)能減排、新能源、新能源汽車、高鐵、智能電網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代和不可或缺的重要作用，是低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵核“芯”。

關(guān)鍵字：  igbt，雙極型晶體管，mosfet，功率器件，逆變器

在當(dāng)今日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題和能源消耗壓力下，低碳經(jīng)濟(jì)正成為世界各國(guó)的發(fā)展共識(shí)。而低碳經(jīng)濟(jì)涉及節(jié)能減排、風(fēng)能、太陽(yáng)能、智能電網(wǎng)、高速列車等產(chǎn)業(yè)。不為人所知的是，功率器件特別是igbt在節(jié)能減排、新能源、新能源汽車、高鐵、智能電網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代和不可或缺的重要作用，是低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵核“芯”。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，igbt(insulated gate bipolar transistor)是一種雙極型晶體管(bipolar transistor，bjt)和mosfet復(fù)合的新型功率器件，即具有mosfet易于驅(qū)動(dòng)、控制簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)頻率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有雙極型器件低飽和壓降而容量大的特點(diǎn)，頻率特性介于mosfet與功率晶體管之間，可正常工作于幾十khz頻率范圍內(nèi)，適合應(yīng)用于直流電壓為600v及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、逆變器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

目前，在政策和市場(chǎng)的雙重推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)igbt芯片企業(yè)正面臨重要的發(fā)展機(jī)遇。

一、新能源、節(jié)能環(huán)保等政策為igbt市場(chǎng)注入發(fā)展動(dòng)力

《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》明確提出：到“十二五”末，每單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比“十一五”期末降低16%。由于電力是目前中國(guó)主要的工業(yè)能源，因此要實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排的宏大目標(biāo)，關(guān)鍵就是要有效降低工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中大電流和高電壓應(yīng)用的功耗，如交流電機(jī)控制、繼電器、ups電源、開(kāi)關(guān)電源、變頻器、有源濾波器、eps電源、工業(yè)傳動(dòng)裝置、電梯或輔助傳動(dòng)設(shè)備、機(jī)車與列車用電源等，以及提高新能源領(lǐng)域的能源轉(zhuǎn)換效率，如提高逆變器、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備等的轉(zhuǎn)換效率。而上述設(shè)備的關(guān)鍵核心器件就是igbt。

《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》在“節(jié)能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)”專題中指出，高壓變頻調(diào)速技術(shù)用于大功率風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，研發(fā)重點(diǎn)是關(guān)鍵部件絕緣柵極型功率管(igbt)?？傮w上，2012年，全社會(huì)用電量累計(jì)達(dá)49591億千瓦時(shí)，如果節(jié)省5%，則可以節(jié)約用電近2500億千瓦時(shí)，相當(dāng)于2.5個(gè)三峽大壩的年發(fā)電量。如此大的節(jié)能潛力與我國(guó)目前粗放式的用電結(jié)構(gòu)共同決定了功率半導(dǎo)體器件，特別是igbt器件，具有十分重要的作用。

二、igbt市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)，外資企業(yè)引領(lǐng)市場(chǎng)發(fā)展

1、igbt市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)

在新能源、節(jié)能環(huán)保“十二五”規(guī)劃等一系列國(guó)家政策措施的支持下，國(guó)內(nèi)igbt的發(fā)展獲得巨大的推動(dòng)力，市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)2013年，國(guó)內(nèi)igbt市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)68.3億元，同比增長(zhǎng)15.2%。2013年至2015年國(guó)內(nèi)igbt市場(chǎng)規(guī)模的年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到18.3%。

此外，下游應(yīng)用市場(chǎng)的爆發(fā)式增長(zhǎng)，將帶動(dòng)igbt芯片銷量的持續(xù)快速增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)2013年，國(guó)內(nèi)igbt芯片市場(chǎng)銷量為4.8億元，同比增長(zhǎng)17.0%。2013年至2015年該市場(chǎng)的年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到20.3%。igbt芯片企業(yè)正分享著低碳經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的高速增長(zhǎng)機(jī)遇。

2、外資企業(yè)引領(lǐng)市場(chǎng)發(fā)展，本土企業(yè)奮起直追

在行業(yè)格局方面，外資企業(yè)引領(lǐng)市場(chǎng)發(fā)展。國(guó)內(nèi)前十大igbt供應(yīng)商均為國(guó)外企業(yè)，主要是日本和歐美品牌，包括英飛凌、三菱、fuji、abb、ir、飛兆等。其中，英飛凌igbt芯片產(chǎn)量和收入位居全球市場(chǎng)首位，一些電力半導(dǎo)體廠家均從英飛凌購(gòu)買igbt芯片封裝igbt模塊。2012年，英飛凌在國(guó)內(nèi)的igbt收入達(dá)到7.9億元，占據(jù)13.9%的市場(chǎng)份額。

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由于意識(shí)到igbt的關(guān)鍵性，國(guó)內(nèi)企業(yè)一直致力于實(shí)現(xiàn)igbt的國(guó)產(chǎn)化。近幾年，國(guó)產(chǎn)化出現(xiàn)了較大飛躍。天津中環(huán)半導(dǎo)體股份有限公司研制的6英寸fz單晶材料已批量應(yīng)用，在國(guó)家“02”科技重大專項(xiàng)的推動(dòng)下，8英寸fz單晶材料已取得重大突破;江蘇東光、華潤(rùn)華晶、山東科達(dá)等企業(yè)已批量供應(yīng)電磁灶用1200v npt型igbt。

3、廣闊的應(yīng)用空間推動(dòng)igbt市場(chǎng)加速發(fā)展

首先，變頻家電的迅速普及推動(dòng)其核心器件igbt市場(chǎng)快速發(fā)展。變頻家電節(jié)能效果明顯，通常情況下變頻家電比定頻家電可節(jié)電30%-40%。在全國(guó)的節(jié)能減排大潮推動(dòng)下，變頻空調(diào)銷量占空調(diào)總銷量的比例由2008年的不足7%上升到2012年的47%左右，市場(chǎng)出現(xiàn)爆發(fā)增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)2013年變頻空調(diào)銷量將繼續(xù)保持在2000萬(wàn)臺(tái)以上。而中國(guó)變頻空調(diào)的普及率還有待進(jìn)一步提升。另一方面，長(zhǎng)期以來(lái)，影響變頻家電市場(chǎng)普及的重要因素是價(jià)格。隨著igbt國(guó)產(chǎn)化推進(jìn)和變頻技術(shù)的日益成熟，變頻家電的市場(chǎng)價(jià)格將大幅下降?？梢灶A(yù)計(jì)，國(guó)內(nèi)變頻家電仍然有很大的增長(zhǎng)空間，從而反過(guò)來(lái)為igbt市場(chǎng)帶來(lái)增長(zhǎng)動(dòng)力。

其次，電機(jī)節(jié)能是igbt的重要應(yīng)用領(lǐng)域。電機(jī)用電占全國(guó)用電量的主要部分。事實(shí)上，我國(guó)工業(yè)用電占全社會(huì)用電總量約75%，其中電機(jī)用電占工業(yè)用電的60%左右。可以看到，電機(jī)用電占了國(guó)家近一半的用電量，是電能消耗的主要途徑。目前我國(guó)電機(jī)配備變頻器還不足10%，尚處于粗放式用電的階段，未來(lái)市場(chǎng)潛力巨大。隨著電機(jī)變頻器滲透率的大幅提高，勢(shì)必帶動(dòng)未來(lái)igbt市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。

再次，除了以上兩大推動(dòng)力，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)爆發(fā)性增長(zhǎng)將為igbt未來(lái)發(fā)展帶來(lái)新的突破點(diǎn)?！赌茉窗l(fā)展“十二五”規(guī)劃》提出，到2015年要實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模2015年達(dá)到2100萬(wàn)千瓦，年均增長(zhǎng)89.5%;風(fēng)電為1億千瓦，年均增長(zhǎng)26.4%。在技術(shù)上，太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的是直流電，需要轉(zhuǎn)換為交流電才能并網(wǎng)使用;同時(shí)，由于風(fēng)能的不穩(wěn)定性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生非固定頻率的交流電，需要進(jìn)行交—直—交的轉(zhuǎn)換才能并網(wǎng)使用。兩者在電流的直交轉(zhuǎn)換中都需要以igbt為核心關(guān)鍵器件的逆變器。可以預(yù)計(jì)，igbt在新能源領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

此外，混合動(dòng)力汽車(hev)和電動(dòng)汽車(ev)的出現(xiàn)為igbt創(chuàng)造了一個(gè)新的市場(chǎng)。在混合動(dòng)力車和電動(dòng)汽車領(lǐng)域，逆變器的核心是igbt，負(fù)責(zé)將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。目前hev、ev尚處于成長(zhǎng)的初期，但發(fā)展方向十分明確，未來(lái)隨著hev、ev成本的下降和消費(fèi)者節(jié)能意識(shí)的提高，新能源汽車銷售增長(zhǎng)必將帶動(dòng)igbt市場(chǎng)高速發(fā)展。[!--empirenews.page--]

高速列車市場(chǎng)也將帶來(lái)igbt的巨大需求。按照國(guó)家和各地政府規(guī)劃，未來(lái)十年我國(guó)將新增5000輛高速列車和地鐵列車。按照每列高速列車一般需要500個(gè)igbt模塊、每列地鐵列車需要50-80個(gè)igbt模塊測(cè)算，未來(lái)每年將平均新增10-20萬(wàn)個(gè)igbt模塊需求。高速列車市場(chǎng)的繁榮必然帶動(dòng)igbt模塊市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。

三、加大政策扶持力度，促進(jìn)idm企業(yè)發(fā)展

由于中國(guó)igbt器件技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較晚，加之技術(shù)門檻難度高、投入大，目前中國(guó)市場(chǎng)的igbt產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)有數(shù)家從事中小功率igbt產(chǎn)品組裝企業(yè)，且未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。因此，政府應(yīng)加大政策扶持力度，給予igbt企業(yè)更大的財(cái)政支持、稅收優(yōu)惠力度和相關(guān)人才引進(jìn)補(bǔ)貼等，同時(shí)，支持igbt通過(guò)并購(gòu)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，加快國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

此外，igbt的特點(diǎn)是系統(tǒng)應(yīng)用、器件設(shè)計(jì)和工藝加工密切結(jié)合，國(guó)際主流igbt生產(chǎn)企業(yè)均是idm企業(yè)。國(guó)內(nèi)大部分先進(jìn)的igbt制造廠和設(shè)計(jì)企業(yè)分離，而絕大部分系統(tǒng)廠家還沒(méi)有能力獨(dú)立發(fā)展igbt芯片生產(chǎn)線。因此，政策應(yīng)以市場(chǎng)為導(dǎo)向，發(fā)揮國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行整合，支持發(fā)展idm企業(yè)，使我國(guó)最終發(fā)展成為igbt研發(fā)生產(chǎn)大國(guó)。

總體來(lái)看，由于在節(jié)能領(lǐng)域的重要性和應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛性，加上國(guó)家政策的鼓勵(lì)支持，igbt將受益于廣闊的應(yīng)用空間帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇和國(guó)產(chǎn)化契機(jī)，正在成為低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵核“芯”。