IGBT技術發展歷史與IGBT市場規模及競爭情況

合明科技發布時間：2023-09-26 ?? 2769 Tags：中國IGBT芯片企業 IGBT競爭格局功率半導體器件清洗

一、IGBT技術發展歷史

從20世紀80年代至今，IGBT芯片經歷了7代升級，從平面穿通型(PT)到溝槽型電場-截止型(FS-Trench)，芯片面積、工藝線寬、通態飽和壓降、關斷時間、功率損耗等各項指標經歷了不斷的優化，斷態電壓也從600V提高到6500V以上。目前市場上應用最廣泛的仍是IGBT第4代工藝產品。IGBT技術的整體發展趨勢是大電流、高電壓、低損耗、高頻率、功能集成化、高可靠性。

第一代:平面柵+穿通PT

第二代:平面柵+非穿通(NPT)

第三代:溝槽柵+場截止 (Trench+FS)

第四代:溝槽柵+場截上(Trench+FS)

第五代:溝槽柵+場截止+表面覆銅(Trench+FS)

第六代:溝槽柵+場截止(Trench+FS)

第七代:微溝槽柵+場截止(Micro PatternTrench)

芯片技術

PT 是最初代的 IGBT，工藝復雜，成本高，飽和壓降呈負溫度系數，不利于并聯，在 80 年代后期逐漸被NPT 取代，目前所有的 IGBT 產品均不使用PT 技術

采用精細平面柵結構，增加一個“緩沖層”，在相同的擊穿電壓下實現了更薄的晶片厚度，從而降低了IGBT 導通電阻，降低了 IGBT 工作過程中的損耗提高了 IGBT 的耐壓程度。

采用 Trench 結構，通過挖槽工藝去掉柵極下面的JFET 區，把溝道從表面變到垂直面，基區的 PIN 效應增強，柵極附近載流子濃度增大，提高了電導調制效應減小了導通電阻，有效降低導通壓降及導通損耗。

4 代較 3 代優化了背面結構，漂移區厚度更薄，背面P發射極及 buffer 的摻雜濃度及發射效率都有優化。

表面金屬化材料使用厚銅代替了鋁，因此 IGBT5 允許更高的工作結溫及輸出電流(提升 30%)。同時芯片結構經過優化，芯片厚度進一步減小。

是在第五代基礎上改進溝槽柵結構，進一步增加芯片的電流導通能力，優化芯片內的載流子濃度和分布，減小了芯片的綜合損耗。

IGBT7 溝道密度更高，元胞間距也經過精心設計,并且優化了寄生電容參數，從而實現 5kv/us 下的最佳開關性能。

二、IGBT市場規模及競爭情況

IGBT全球市場規模近年來，全球IGBT市場規模保持連年增長的趨勢，根據Markets and markets數據，全球IGBT市場規模從2012年的32億美元增長至2021年的70.9億美元，年均復合增長率為6.6%，2021年，全球IGBT的市場規模為70.9億美元，同比增長6.6%。

從應用領域來看，工業控制和新能源汽車是IGBT需求最大的兩個下游領域，分別占比為37%和28%，其次是新能源發電和家電變頻市場，需求占比分別為9%和8%。2020年以來，新能源汽車需求明顯提速，2021年較2020年需求占比提升19%，是IGBT主要的增量需求來源。

2.IGBT國內市場規模

隨著全球制造業向我國的轉移，我國已逐漸成為全球最大的IGBT市場。相關數據顯示，2016-2021年，我國IGBT產量及需求量均呈現連年增長的趨勢，2021年，我國IGBT的需求量為13000萬只，同比增長20.00%；生產量為2580萬只，同比增長27.72%；產需差值為10620萬只。2021年，我國IGBT市場規模約為218.75億元，同比增長37.23%。近年來，我國積極踐行“碳達峰、碳中和”發展戰略，在各行業推行節能減排目標，不斷優化調整能源使用結構，大力發展新能源產業，疊加工業自動化進程加快，我國對于IGBT的市場需求不斷擴大。預計到2025年，我國IGBT市場規模將達到600億元左右。

3.全球市場IGBT競爭格局

從全球市場競爭格局來看，歐美日廠商資金實力雄厚、技術水平領先、產業經驗豐富，憑借先發優勢搶占了全球功率半導體絕大多數的市場份額，并且一直保持較大的領先優勢。國內廠商在全球競爭中不具備優勢，所占市場份額較低。在國內市場競爭格局中，國際大廠仍占據絕大部分市場份額，國產化率低于20%。

根據Yole相關數據統計，全球IGBT的市場集中度較高，行業CR3達到51%。其中，英飛凌、三菱、安森美三家企業的市場占比分別為27%、14%、10%，在全球IGBT市場競爭格局中位列前三名；士蘭微是我國唯一進入全球前十的品牌，其市場占比約為3%。

4.中國IGBT芯片企業產品布局

中國IGBT芯片行業代表性企業從技術格局來看，斯達半導應用第七代IGBT技術，電壓覆蓋范圍為100-3300V；華微電子布局第六代IGBT技術，電壓覆蓋范圍為360-1350V；士蘭微、時代電氣、宏微科技應用第五代IGBT技術；新潔能主要應用第四代IGBT技術。

從IGBT芯片產品主要應用領域來看，時代電氣、斯達半導兩家企業覆蓋領域較廣，時代電氣IGBT芯片主要應用領域覆蓋了軌交、車載、光伏、風電、工控等，斯達半導IGBT芯片主要應用領域覆蓋車載、光伏、風電、工控、家電等。

三、IGBT功率半導體器件清洗：

針對各類半導體不同的封裝工藝如功率器件QFN，為保證產品的可靠性，合明科技研發多款自主知識產權專利清洗劑，針對不同工藝及應用的半導體封裝需要的精密清洗要求，合明科技在水基清洗方面開發了較為完整的水基系列產品，精細化對應涵蓋從半導體封裝到PCBA組件終端，包括有水基清洗劑和半水基清洗劑，堿性水基清洗劑和中性水基清洗劑等。具體表現在，在同等的清洗力的情況下，合明科技的兼容性較佳，兼容的材料更為廣泛;在同等的兼容性下，合明科技的功率器件QFN清洗劑清洗的錫膏種類更多(測試過的錫膏品種有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌;測試過的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分)，清洗速度更快，離子殘留低、干凈度更好。合明科技專注電子制程精密清洗20多年經驗，在水基清洗劑方面頗有心得，包括油墨水基清洗劑，環保清洗劑，半導體芯片封裝水基清洗劑等數十款產品，多年來受到無數客戶的青睞。我們有強大的售前技術指導和最貼心的服務，水基清洗，選擇合科技，決不會讓您失望！合明科技運用自身原創的產品技術，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術要求，打破國外廠商在行業中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產自主提供強有力的支持。以上便是功率器件的材料的演進與功率器件電子芯片清洗介紹介紹，希望可以幫到您！

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