技术|IGBT的国产代替和技术趋势( 四 ) 功率|ic|器件|半导体|技术

风电和光伏2025年对应IGBT的全球需求量级在15亿美金：由前述智研咨询和英飞凌预计的IGBT总体空间和新能源发电占比可以推算出（IGBT 2018年全球市场空间58亿美金，其中光伏风电等IGBT应用占比9%），2018年光伏风电IGBT市场空间约5.22亿美金。目前的能源结构里，太阳能和风能合计占比不足10%。在全球节能减排大背景下，降低对化石能源的依赖，增加太阳能、风能的使用已经成为世界各国的共识。据BloombergNEF预测，预计2025年全球光伏新增装机接近300GW，风电也比照光伏5年2.5倍左右的增长，则测算风电和光伏2025年对应IGBT的全球需求量级在12-15亿美金。
白色家电的变频驱动 IGBT 持续成长
IGBT是“变频器”的核心部件之一，变频白色家电的推广可以为IGBT的IPM带来稳定的市场。目前白色家电的变频渗透率还有提升空间：根据产业在线网，近年来国内白电变频渗透率在持续提升：1）空调：2012年到2018年，国内变频空调销量从3016万台提升到6434万台，渗透率从 28.94%提升到42.70%；2）冰箱：2012年到2018年，国内变频冰箱销量从363万台提升到1665万台，渗透率从4.80%提升到22.15%；3）洗衣机：2012年到2018年，国内变频洗衣机销量从577万台提升到2163万台，渗透率从10.36%提升到32.97%。Yole预计2022年白色家电变频驱动IGBT市场规模达9.9亿美金，较17年增长22%。
变频白电这块的IGBT国产化低：国内仅有士兰微和华微电子有一些白电IPM模块出货，家电IPM模块虽然单价较低，替换供应商的动力不强，并且下游集中，目前龙头企业的供应商均为日本，美国的企业，例如美的主要是Sanyo、Fairchild；格力/海尔主要是Mitsubishi，还有一些IR、LS等在供应，在供应链安全因为外部环境受到威胁时，国内的IGBT厂商未来在这一块利基市场还是有比较大的替代潜力。
工控领域是IGBT应用的基本盘
IGBT模块是变频器、逆变焊机等传统工业控制及电源行业的核心元器件，且已在此领域中得到广泛应用。
1）变频器行业
我国变频器行业的市场规模总体呈上升态势。IGBT模块在变频器中不仅起到传统的三极管的作用，亦包含了整流部分的作用。根据前瞻产业研究院整理，2016年我国变频器行业的市场规模为416.77亿元，平均4年复合增长率为8.74%。2017年我国变频器市场规模约453.2亿元。未来几年，具有高效节能功能的高压变频器市场将受政策驱动持续增长，到2023年，高压变频器的市场将达到175亿元左右。
2）逆变焊机行业
逆变式弧焊电源，又称弧焊逆变器，是一种新型的焊接电源。这种电源一般是将三相工频（50赫兹）交流网路电压，先经输入整流器整流和滤波，变成直流，再通过大功率开关电子元件（IGBT）的交替开关作用，逆变成几千赫兹至几万赫兹的中频交流电压，根据国家统计局数据，2018年我国电焊机产量为853.3万台，同比2017年增加了58.46万台。电焊机市场的持续升温亦将保证IGBT需求量逐步增大。
全球工控IGBT下游市场较为分散：根据集邦咨询数据，2019年全球工控市场IGBT市场规模约为140亿元，中国工控市场IGBT市场规模约为30亿元。由于工控市场下游需求分散，单一下游需求的增长难以拉动整体行业需求提升，因此工控IGBT市场需求较为稳定，假设未来每年保持3%的规模增速，预计到2025年全球工控IGBT市场规模将达到170亿元。这一块是IGBT行业的基本盘，需求稳定且波动相对较小。

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市场高关注：如何看待第三代半导体材料对 IGBT的挑战
宽禁带半导体介绍
全球多家功率半导体巨头均有布局下一代基于氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）的功率半导体，为在市场上与传统硅基功率半导体件进行对决奠定基础。
SiC和GaN是第三代半导体材料，与第一二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，通常又被称为宽禁带半导体材料。
高频低压用Si-IGBT,高频高压用SiC MOS,电压功率不大但是高频则用 GaN。当低频、高压的情况下用Si的

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与Si相比，SiC的导通电阻可以做的更低，体现在产品上面，就是尺寸降低，从而缩小体积。在新能源汽车行业，由于电池重量也比较大，那么别的器件的大幅度降低对于新能源车轻量化的帮助会比较大；比如5KW左右的DC/DC用SiC来做比Si的IGBT要轻85%左右。