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将来您设计的大功率直流电源中会使用什么样的IGBT呢?-分析IGBT未来市场预测与技术路线

在未来几年,大功率直流电源中IGBT商场具有很好的出资价值。咱们估计到2022年,全球IGBT商场总量将超过50亿美金,其首要增加将来自于功率模块的销售奉献。IGBT商场将得益于巨大的汽车商场影响,特别是在电动汽车(EV)和混合动力汽车(EHV)的电力传动部分运用。作为一个潜力巨大的新式商场,EV/EHV远景非常宽广。在这一范畴中,整个2016年IGBT商场份额为8.45亿美金,咱们估计到2022年,EV/EHV范畴将占整个IGBT商场的40%。

IGBT的另一大运用范畴是大功率直流电源电机驱动,这一范畴保持着稳步增加。咱们估计未来五年,整个大功率直流电源电机驱动商场将有4.6%的年复合增加率。依托大型设备装置量的增加,光伏(PV)和风力发电范畴同样是一个非常活泼的IGBT商场。值得一提的是,2016年我国奉献了全球最大的太阳能面板装置量,全年新增了35000兆瓦的太阳能发电设备。

400至1700V的中低压范畴的分立式IGBT,在消费级商场、电网、焊接和白色家电运用中具有很强的竞赛力,占据了整个IGBT商场的四分之一。因为越来越高的能效规范需求,白色家电范畴的商场份额将会保持增加,未来五年的复合增加率将达到6%左右。除汽车商场外,咱们估计在其它运输工具的商场上,2022年分立式IGBT的出货量将比2016年翻一番,首要用于航空电子和船舶推动体系。

新一代产品带来的技能和封装变革

自从宽禁带半导体(WBG)产品进入商场以来,一个巨大的疑问一直存在:硅基器材还能持续走多远?运用SiC和GaN资料的器材表现出杰出的功能,现已逐步与现有的硅功率器材构成了竞赛。例如,咱们以为SiC的运用将会直接影响到IGBT商场,一个很大的可能性就是,SiC在可预见的未来将彻底接收汽车商场。但咱们估计IGBT在整个大功率直流电源电力电子范畴并不会被彻底取代,仍会有适当一部分的商场份额。
将来您设计的大功率直流电源中会使用什么样的IGBT呢?-分析IGBT未来市场预测与技术路线

事实上,即便IGBT现已挨近技能极限,仍然有新的结构规划和新资料来不断进步其功能,来和宽禁带半导体器材竞赛。未来几年,英飞凌(Infneon)、富士(Fuji)、ABB还将持续推出新规划的IGBT产品。各厂商也在不断的改善封装技能,并减小封装带来的寄生效应,尽量进步IGBT的工作效率。例如运用嵌入式、叠层、三维互连等封装技能,或高压集成电路来减小封装尺度,进步模块的功率密度。

现在,各大厂商的IGBT产品覆盖了从400V到6.5kV很宽的电压范围。400V的IGBT将直接与普通MOSFET竞赛,而电压高于600V的IGBT将会遭受 SJ MOSFET(Coolmos等,使用Super Junction结构作耐压区的MOSFET)或宽禁带半导体器材的竞赛。而比这些更低电压等级的IGBT表现不出其自身结构上的优势(大电流、低导通压降),所以没有得到开展,无法构成产品。

IGBT产业链:一个非常老练的职业,仍不断有新的竞赛者参加

IGBT作为一个老练的大功率直流电源器材,供应链的各个环节都有很强的合作关系。因而,在最近两年IGBT的首要厂商根本没有改变,只要安森美半导体(ON Semiconductor)在2016年末收买仙童(Fairchild)之后,跻身成为全球前五的IGBT供货商。然而,越来越多的公司正在企图进入IGBT商场以获取商场价值,如刚刚完成对艾赛斯(IXYS)公司收买的Littelfuse。

大多数厂商都在600-1300V的中压范围内提供分立器材和模块化产品,占全球IGBT商场的60%以上。只要少量几家厂商,如美国微芯(Microchip)和日本Sanken电气,专门研究低压分立式IGBT,而三菱(Mitsubishi)和日立(Hitachi)等几家厂商则只销售模块化产品。特别指出,因为我国高铁的迅速开展和大功率电气机车的需求,我国现已很多进口2.5kV至6.5kV电压等级的模块化产品。英飞凌、富士、安森美和东芝(Toshiba)等大公司在低压至中压1700V部分,分立IGBT和模块化产品都处于领先地位,而2.5kV以上的高压直流电源产品商场则由三菱公司主导。

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