2020年中國IGBT行業(yè)市場需求及IGBT芯片技術未來發(fā)展趨勢分析圖

1、2020年中國IGBT行業(yè)市場需求及IGBT芯片技術未來發(fā)展趨勢分析圖 一、下游多領域驅動IGBT行業(yè)快速成長 1、工業(yè)控制為IGBT最大市場領域，需求穩(wěn)定增長 工業(yè)控制為IGBT最大市場需求領域，需求穩(wěn)定增長。IGBT模塊是變頻器、逆變焊機等傳統工業(yè)控制及電源行業(yè)的核心元器件，且已在此領域中得到廣泛應用。目前，隨著工業(yè)控制及電源行業(yè)市場的逐步回暖，預計IGBT模塊在此領域的市場規(guī)模亦將得到逐步擴大。 變頻器行業(yè) 變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需要來提供其所需要的

2、電源電壓，進而達到節(jié)能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。 IGBT模塊在變頻器中不僅起到傳統的三極管的作用，同時包含了整流部分的作用?？刂破鳟a生的正弦波信號通過光藕隔離后進入IGBT，IGBT再根據信號的變化將380V（220V）整流后的直流電再次轉化為交流電輸出。 近年來，國內變頻器行業(yè)的市場規(guī)?？傮w呈上升態(tài)勢。2016年國內變頻器行業(yè)的市場規(guī)模為416.77億元，平均4年復合增長率為8.74%。2017年國內變頻器市場規(guī)模約453.2億元。近年來，變頻器市場中國內自主研發(fā)能力有所提升，特別是

3、高壓變頻器在2017年的專利申請數穩(wěn)定在160項以上。同時，在實體經濟的拉動作用下，變頻器已進入新能源領域，在冶金、煤炭、石油化工等工業(yè)領域將保持穩(wěn)定增長，在城市化率提升的背景下，變頻器在市政、軌道交通等公共事業(yè)領域的需求也會繼續(xù)增長，從而促進市場規(guī)模擴大。未來幾年，具有高效節(jié)能功能的高壓變頻器市場將受政策驅動持續(xù)增長，到2023年，高壓變頻器的市場將達到175億元左右。數據來源：公開資料整理 逆變焊機行業(yè) 逆變式弧焊電源，又稱弧焊逆變器，是一種新型的焊接電源。這種電源一般是將三相工頻（50赫茲）交流網路電壓，先經輸入整流器整流和濾波，變成直流，再通過大功率開關電子元件（IGBT）的交替開關作

4、用，逆變成幾千赫茲至幾萬赫茲的中頻交流電壓，同時經變壓器降至適合于焊接的幾十伏電壓，后再次整流并經電抗濾波輸出相當平穩(wěn)的直流焊接電流。近年來，國內電焊機數量保持穩(wěn)定增長趨勢。2018年國內電焊機產量為853.3萬臺，同比2017年增加了58.46萬臺。電焊機市場的持續(xù)升溫亦將保證IGBT需求量逐步增大。數據來源：公開資料整理 2、新能源汽車行業(yè)是驅動IGBT發(fā)展的重要領域 HYPERLINK /research/201909/783429.html 智研咨詢發(fā)布的2020-2026年中國IGBT行業(yè)產業(yè)運營現狀及發(fā)展前景分析報告數據顯示：IGBT模塊在新能源汽車領域中發(fā)揮著至關重要的作用，是新

5、能源汽車電機控制器、車載空調、充電樁等設備的核心元器件。其中電機控制器+鋰電池+汽車電機=新能源汽車動力系統，電機控制器相當于傳統汽車的發(fā)動機，而其中的IGBT模塊相當于是汽車動力系統的“CPU”。數據來源：公開資料整理 隨著新能源汽車從48V/MHEV（輕混合電動車）逐漸向PHEV/FHEV（混合電動車）再向BEV（純電動車）發(fā)展，單臺汽車中功率半導體含量大幅提升，48V/MHEV和PHEV/FHEV車型，2018年的單臺汽車的功率半導體含量相對于傳統汽車分別增加了75美金和300美金，而BEV純電動車中功率半導體的含量為455美金。由于IGBT是新能源電動汽車的核心元器件之一，單臺電動汽車

6、的功率半導體含量的大幅提升，必將帶來單臺電動汽車IGBT價值量的提升。數據來源：公開資料整理 從新能源電動汽車成本來看，占比較大的零部件是電池、電機、電控系統、電驅動零部件等，分別大概占到40%、15%、12%、8%。IGBT模塊作為電控系統的核心零部件，大概占到電控系統成本的30-40%左右，粗略估計IGBT模塊占到整車成本的4-5%左右。數據來源：公開資料整理 近年來全球新能源汽車銷量快速增長，全球新能源乘用車的銷量將由2019年的221萬輛增長到2025年的1200萬輛，年均復合增長率將達到32.6%，而中國作為全球最大的新能源汽車市場，占比將維持在40-50%份額。數據來源：公開資料整

7、理 2016年全球電動車銷量大概200萬輛，共消耗了大概9億美金的IGBT，平均每輛車450美金。預計隨著全球電動車的銷量提升，IGBT在電動車領域的市場將在2022年達到20億美金。數據來源：公開資料整理 此外，隨著新能源汽車的不斷普及，對于充電樁的需求日益增加，也會拉動IGBT的需求。由于中國新能源汽車市場最大，每年新增的充電樁數量也是全球最多。從2010年的1000樁左右的建設規(guī)模到2018年的30萬樁左右的建設規(guī)模，2019年上半年又新增22.5萬樁。直流充電樁中，IGBT是最核心的部分，占總成本達到30%。我們認為，隨著充電樁的新增規(guī)模不斷提升，也會進一步拉動IGBT的需求。數據來源

8、：公開資料整理 3、變頻白色家電滲透率提升，拉動IGBT需求 隨著節(jié)能環(huán)保的大力推行，具有變頻功能的白色家電將具有廣闊的市場前景。具有變頻功能的白色家電最核心的部件之一是其內部的“變頻器”，而IGBT模塊作為變頻器的核心元器件，其高頻開閉合功能能夠帶來以下優(yōu)點：1、較小的導通損耗和開關損耗；2、出色的EMI性能，可通過改變驅動電阻的大小滿足EMI需求的同時保持開關損耗在合理范圍內；3、強大的抗短路能力；4、較小的電壓尖峰（對家電起到保護作用）。中國作為全球最大的家電市場和生產基地，亦孕育著大規(guī)模的IGBT市場。變頻白色家電的推廣不僅僅能夠促進IGBT模塊市場的持續(xù)擴張，更能夠給IGBT模塊提供

9、穩(wěn)定的市場需求。近年來國內白色家電變頻系列銷量占比逐漸提升?？照{系列：2012年到2018年，國內變頻空調銷量從3016萬臺提升到6434萬臺，滲透率從28.94%提升到42.70%，仍有較大的提升空間；冰箱系列：2012年到2018年，國內變頻冰箱銷量從363萬臺提升到1665萬臺，滲透率從4.80%提升到22.15%，仍有很大提升空間；洗衣機系列：2012年到2018年，國內變頻洗衣機銷量從577萬臺提升到2163萬臺，滲透率從10.36%提升到32.97%，同樣有很大提升空間。數據來源：公開資料整理數據來源：公開資料整理數據來源：公開資料整理 我們認為隨著國內白色家電變頻系列產品的滲透率

10、的逐漸提升，將會不斷地拉動IGBT的需求。 4、新能源發(fā)電逐漸成熟，驅動IGBT持續(xù)成長 新能源發(fā)電主要以光伏發(fā)電和風力發(fā)電為代表。由于新能源發(fā)電輸出的電能不符合電網要求，需通過光伏逆變器或風力發(fā)電逆變器將其整流成直流電，再逆變成符合電網要求的交流電后輸入并網。IGBT模塊是光伏逆變器和風力發(fā)電逆變器的核心器件，新能源發(fā)電行業(yè)的迅速發(fā)展將成為IGBT模塊行業(yè)持續(xù)增長的又一動力。近年來國內新能源發(fā)電設備容量保持快速增長趨勢。從2016年到2019年，國內新能源發(fā)電設備容量一直保持快速增長，并網風電發(fā)電設備容量從14864萬千瓦增加到21005萬千瓦，并網太陽能發(fā)電設備容量從7742萬千瓦增加到2

11、0468萬千瓦，新能源發(fā)電設備容量（風電和太陽能發(fā)電）占全口徑發(fā)電設備容量比重從13.74%增加到20.63%。數據來源：公開資料整理 二、IGBT芯片技術的發(fā)展趨勢 IGBT是InsulatedGateBipolarTransistor的縮寫，即絕緣柵雙極型晶體管。它是由BJT和MOSFET組成的復合功率半導體器件，既有MOSFET的開關速度高、輸入阻抗高、控制功率小、驅動電路簡單、開關損耗小的優(yōu)點，又有BJT導通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小的優(yōu)點，在高壓、大電流、高速等方面是其他功率器件不能比擬的，因而是電力電子領域較為理想的開關器件，是未來應用發(fā)展的主要方向。正是由于具有上述優(yōu)點，IGBT

12、自20世紀80年代末開始工業(yè)化應用以來發(fā)展迅速，不僅在工業(yè)應用中取代了MOSFET和GTR，甚至已擴展到SCR及GTO占優(yōu)勢的大功率應用領域，還在消費類電子應用中取代了BJT、MOSFET等功率器件的許多應用領域。數據來源：公開資料整理數據來源：公開資料整理數據來源：公開資料整理Transistor/IGBT/MOSFET參數對比Transistor/IGBT/MOSFET參數對比參數通態(tài)壓降通流能力導電電荷開關速度應用頻率驅動方式溫度系數數據來源：公開資料整理 IGBT技術的發(fā)展目標是：大電流、高電壓、低損耗、高頻率、功能集成化和高可靠性。傳動領域（如電力牽引機車）和智能電網領域都需要大功率IGBT的應用，英飛凌、東芝、三菱、西門子等公司高壓IGBT器件已可做到6500V，ARPAE（先進能源分析計劃署）更是推出了SiCIGBT模塊，電壓能達到15kV。