IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是由BJT和MOSFET组成的复合全控型功率半导体器件,具有自关断特征,常用于大功率开关应用。IGBT模块通常包含IGBT芯片和续流二极管,具有节能、安装方便等特点。国内IGBT产业主要受制于晶圆生产瓶颈,大晶圆可降低单位芯片成本,但薄片工艺和背面工艺技术难度大。国内IGBT模块封装技术相对成熟,但先进封装技术落后于国外。
IGBT与MOSFET的9大异同点:
- 低电流区MOSFET导通电压低于IGBT,大电流区IGBT正向电压特性优于MOSFET;
- IGBT高温特性优于MOSFET;
- IGBT适用于中到极高电流,MOSFET适用于低到中等电流;
- IGBT适用于千Hz级频率,MOSFET适用于兆Hz级频率;
- IGBT开关速度低于MOSFET;
- IGBT可承受高电压大功率,MOSFET适用于低至中压;
- IGBT关断时间长于MOSFET;
- IGBT可处理任何瞬态电压电流,MOSFET受瞬态电压干扰;
- MOSFET成本低,IGBT成本高。
应用方面,MOSFET适合高频开关应用,IGBT适合高压大电流应用。IGBT在新能源汽车高压系统中为核心器件,用于主驱逆变、OBC、电池管理系统等;MOSFET主要用于汽车低压电器。
国内IGBT产业现状:
- 国产化进程:华润微、士兰微、新洁能、捷捷微电(MOSFET);比亚迪微电子、斯达半导体、士兰微(IGBT)进入与国际厂商混战阶段。
- 领军企业:中科院微电子所(中科君芯)、斯达半导体、宁波达新、上海陆芯、南京银茂微电子、江苏中科君芯等。
- 新进入者:扬杰科技、华微电子、中车时代、比亚迪、瑞能半导体、广东芯聚能、富能半导体等。
市场竞争格局:
- 国外厂商:美国(TI、Fairchild等)、欧洲(Infineon、ST等)、日本(Toshiba、Renesas等)、中国台湾(立锜、富鼎等)。
- 国际领先厂商:英飞凌、三菱、ABB(1700V以上工业IGBT)、西门康、仙童(1700V以下消费IGBT)。
- 技术差距:国内厂商在产业链上游技术落后,高端制造业水平不足,核心技术仍掌握在发达国家企业手中。
研究结论:
中国IGBT产业链逐步具备国产替代能力,但技术壁垒仍高,需在晶圆制造、芯片设计、模块封装等环节取得突破。随着全球制造业向中国转移,中国功率半导体市场规模庞大,未来发展潜力巨大。