Halbleiterprodukte können in integrierte Schaltkreise, diskrete Bauelemente und andere Kategorien unterteilt werden, unter denen Halbleiter-Leistungsbauelemente ein wichtiger Bestandteil diskreter Bauelemente sind. Diskrete Geräte beziehen sich auf die grundlegenden Schaltungselemente mit einer einzigen Funktion, die hauptsächlich die Verarbeitung und Umwandlung von elektrischer Energie realisieren. Diskrete Geräte umfassen hauptsächlich Leistungsdioden, Leistungstransistoren, Thyristoren, MOSFETs, IGBTs und andere Produkte. Unter ihnen ist der aktuelle Markt stärker betroffen und das Volumen ist relativ groß ist IGBT.
& quot;IGBT" steht für Bipolartransistor mit isoliertem Gate. Das IGBT-Modul ist ein modulares Halbleiterprodukt, das aus einem IGBT-Chip und einem FWD (Freilaufdiodenchip) über eine spezielle Schaltungsbrücke besteht. Das IGBT-Modul zeichnet sich durch Energieeinsparung, bequeme Installation und Wartung sowie stabile Wärmeableitung aus. Gegenwärtig sind die meisten der auf dem Markt verkauften modularen Produkte solche modularen Produkte. Im Allgemeinen bezieht sich der IGBT auch auf das IGBT-Modul.
IGBT ist das Kerngerät für die Energieumwandlung und -übertragung, allgemein bekannt als"CPU" von leistungselektronischen Geräten. Die Verwendung von IGBT zur Leistungsumwandlung kann die Effizienz und Qualität des Stromverbrauchs verbessern. Es hat die Eigenschaften der hohen Leistungsfähigkeit und der Energieeinsparung und des grünen Umweltschutzes. Es soll das Problem der Energieknappheit lösen und den CO2-Ausstoß reduzieren. Die wichtigste unterstützende Technologie für Emissionen.
Die aktuelle Entwicklungsrichtung sind hauptsächlich strukturelle Veränderungen sowie die Verbesserung der Siliziumwafer-Verarbeitungstechnologie, der Verpackungstechnologie usw. Der Entwicklungstrend geht dahin, Verluste zu reduzieren und Produktionskosten zu senken. Derzeit stoßen siliziumbasierte Halbleitermaterialien hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften an ihre physikalischen Grenzen. Die Verbindungshalbleitermaterialien der dritten Generation sind schnell in den Industrialisierungsprozess eingetreten. Die Herstellung, der Herstellungsprozess und die Gerätephysik von Halbleitermaterialien mit großer Bandlücke, die durch SiC und GaN repräsentiert werden, entwickeln sich schnell.
02 Markt für Stromgeräte
Der Halbleitermarkt selbst ist sehr heiß, aber Leistungsgeräte sind beliebter als Halbleiter. Hergestellt in China 2025, das Herzstück sind Leistungsgeräte. Als national strategisch aufstrebende Industrie werden IGBTs häufig in den Bereichen Schienenverkehr, Smart Grid, Luft- und Raumfahrt, Elektrofahrzeuge und neue Energieanlagen eingesetzt.
Im Bereich New Energy Vehicles: IGBT-Module machen fast 10 % der Kosten von Elektrofahrzeugen und etwa 20 % der Kosten von Ladesäulen aus. Auf dem Gebiet der neuen Energiefahrzeuge wird es hauptsächlich in A) dem Hochleistungs-DC/AC-(DC/AC-)Wechselrichter des elektrischen Steuersystems verwendet, um den Automotor anzutreiben; B) Wechselrichter des Autoklimaanlage-Steuerungssystems DC/AC (DC/AC), verwenden IGBT und FRD mit kleinerem Strom; C) Das IGBT-Modul in der intelligenten Ladesäule wird als Schaltelement verwendet.
Bereich Smart Grid: Auf der Stromerzeugungsseite erfordern Gleich- und Wechselrichter in der Windkraft- und Photovoltaik-Stromerzeugung den Einsatz von IGBT-Modulen. Auf der Übertragungsseite erfordert die flexible Übertragungstechnologie von FACTS in der UHV-Gleichstromübertragung eine große Menge an Leistungsbauelementen wie IGBTs. Auf der Transformatorseite ist IGBT eine Schlüsselkomponente des leistungselektronischen Transformators (PET). Verbraucher, Haushaltsweißstrom, Mikrowellenherde, LED-Beleuchtungstreiber usw. haben alle eine große Nachfrage nach IGBTs.
Bereich Schienenverkehr: gängige leistungselektronische Geräte für Traktionsumrichter von Schienenfahrzeugen und verschiedene Hilfsbetriebeumrichter.
Experten schätzen, dass der gesamte IGBT-Markt im Jahr 2020 rund 10 Milliarden US-Dollar betragen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von über 15 %. Zu den ausländischen Unternehmen, die IGBT-Geräte entwickeln, gehören hauptsächlich Infineon, ABB, Mitsubishi, Ximen Kang, Toshiba und Fuji. Chinas Markt für Leistungshalbleiter macht mehr als 50 % des Weltmarktes aus, aber im mittleren bis oberen Marktsegment der MOSFET- und IGBT-Mainstream-Geräte sind 90 % hauptsächlich auf Importe angewiesen, die im Grunde monopolisiert sind von ausländischen, europäischen, amerikanischen und japanischen Unternehmen.
IGBT hat einen sehr breiten Spannungsbereich von 400V bis 6500V. Daher ist es für Hersteller schwierig, einen Markt zu monopolisieren. Die meisten Hersteller wählen ihre eigenen Fachgebiete.
Infineon, Mitsubishi und ABB haben einen absoluten Vorteil im Bereich der industriellen IGBTs mit Spannungspegeln über 1700 V; im Bereich der Hochvolt-IGBT-Technologie mit Spannungspegeln über 3300V sind sie nahezu monopolisiert. Ximenkang, Fairchild, etc. sind im Bereich der Consumer-IGBTs mit Spannungspegeln von 1700V und darunter in einer vorteilhaften Position.
03 Industrielle Distribution und Schlüsselunternehmen
In den letzten Jahren hat Chinas IGBT-Industrie eine komplette IGBT-Industriekette im IDM-Modus und im Gießerei-Modus gebildet, und der Prozess der IGBT-Lokalisierung hat sich beschleunigt. Materialien mit großer Bandlücke, die durch SiC und GaN repräsentiert werden, haben den Vorteil, dass sie die Leistungsgrenzen herkömmlicher Siliziumvorrichtungen durchbrechen. , Es ist sehr strategisch und zukunftsweisend. Die technische Barriere liegt in der Materialvorbereitung, und die technologische Kluft zwischen in- und ausländischen Technologien wird immer kleiner.
Aus der Perspektive des Inlandsgebiets ist der Bohai Sea Rim Peking und Tianjin. Beijing Yizhuang hat die Zusammenkunft von SMIC, North China Innovation, Verizon, Infineon, Chipone North, Huazhuo Jingke und anderen Unternehmen realisiert, die vor- und nachgelagerte Industriekette geöffnet und die gesamte Industriekette für integrierte Schaltkreise von Komponenten und Materialien gebildet. design, etc. vereint fast hundert vor- und nachgelagerte Unternehmen, und es gibt auch einige Gießereien in Tianjin. Es gibt nur Xi'an im Westen, Xi'an hat Xinpai, Aipark, Yongdian und so weiter.
Der stärkste ist in der Provinz Jiangsu, konzentriert auf Wuxi und Suzhou, insbesondere Wuxi. Die Whampoa Military Academy, bekannt als China's Integrated Circuit, hat bereits viele Komponenten entwickelt, sei es eine Gießerei oder ein Designunternehmen, viele davon befinden sich in Wuxi. Shenzhen ist auf der Seite der Anwendung von Leistungsgeräten stärker, und einige kleine Gießereien haben auch damit begonnen, Leistungsgeräte herzustellen.
Zhuzhou CRRC Times Electric: Das einzige heimische Unternehmen, das die Hochgeschwindigkeits-Schienenstrom-IGBT-Chip- und -Modultechnologie unabhängig beherrscht und sich auf 1200V-6500V-Hochspannungsmodule konzentriert, baut seine eigene Halbleitergeschäftseinheit IGBT-Park mit IGBT-Chiplinien und unterstützenden Modulen Verpackungslinien.
BYD: Fokus auf IGBT-Module in Industriequalität und IGBT-Module in Automobilqualität mit einem Marktanteil von 18 % im Jahr 2019, an zweiter Stelle nach Infineon. Im Jahr 2020 wird das Halbleitergeschäft integriert und die"BYD Semiconductor Co., Ltd." gegründet werden. Es ist geplant, dass der Anteil der externen Lieferung von IGBTs 50 % übersteigen wird. 2020 wird in Changsha das IGBT-Projekt mit einer Gesamtinvestition von 1 Milliarde Yuan gestartet und eine Produktionslinie mit einer Jahresproduktion von 250.000 8-Zoll-Wafern konzipiert.
Silan Micro: ein führender inländischer Hersteller von IGBT-Produkten, hauptsächlich 300-600 V Punch-Through-IGBT-Prozess, 1200 V Non-Punch-Through-Slot-Gate-IGBT-Prozess, ist eines der wenigen inländischen Unternehmen, das sich von einem reinen Chipdesign-Unternehmen zu einem Unternehmen entwickelt hat IDM-Modell (Design Integrated with Manufacturing) ist ein umfassendes Halbleiterproduktunternehmen mit seinem Hauptentwicklungsmodell. Einer der Märkte, die von den IGBT-Produkten des Unternehmens&anvisiert werden, ist der White-Power-Bereich für Verbraucher.
Jilin China Micro: Durch die Integration von IGBT-Design, -Verarbeitung, -Verpackung und -Test gibt es mehrere diskrete Leistungshalbleiter-Bauelemente und IC-Chip-Produktionslinien, die fünf führenden inländischen Leistungshalbleiter und das erste börsennotierte Unternehmen in diesem Bereich.
Zhonghuan: Das Hauptgeschäft ist die Produktion und der Vertrieb von diskreten Halbleiterbauelementen, monokristallinem Silizium und Siliziumwafern. 2015 wurden IGBTs für die Unterhaltungselektronik in Serie produziert, Hochvolt-IGBTs werden noch entwickelt und energiesparende Leistungsgeräte können in Ladesäulen eingesetzt werden.
Xi'an Yongdian: 1200V-6500V/75A-2400A Hochspannungsmodul, hauptsächlich für Hochspannungsfelder wie Schienenverkehr und Smart Grid
Zhongke Junxin: Ein chinesisch-ausländisches Joint-Venture-Unternehmen, das sich auf die Forschung und Entwicklung von elektronischen Chips wie IGBT und FRD konzentriert. Es ist das einzige inländische Unternehmen, das die 650V-6500V-Vollspannungs-IGBT-Chiptechnologie für elektromagnetische Induktionserwärmung, Frequenzumwandlungshaushaltsgeräte, Inverter-Schweißgeräte, industrielle Inverter, Neue Energie und andere Bereiche vollständig beherrscht. Es ist das erste inländische Unternehmen, das die Trench-Gate-Field-Cut-Off-Technologie entwickelt und eine Massenproduktion erreicht.
Jiejie Microelectronics: Im Bereich der inländischen Leistungshalbleiterbauelemente, Thyristorbauelemente und Chipchip-IDM (integrierte Komponentenhersteller, d. Auf das Hauptgeschäft entfielen 49,92 % auf Leistungshalbleiterbauelemente und auf Leistungshalbleiterchips 35,11 %.
Star Semiconductor: Der achtgrößte Anbieter von IGBT-Modulen der Welt und das einzige chinesische Unternehmen, das in die TOP10-Rangliste der Welt&aufgenommen wurde. Kerngeschäft ist das Design, die Entwicklung und die Produktion von IGBT-basierten Leistungshalbleiterchips und -modulen sowie der Vertrieb in Form von IGBT-Modulen. Der IGBT-Chip und der Fast-Recovery-Diodenchip, der unabhängig vom Unternehmen entwickelt und entworfen wurde, sind eine der wichtigsten Wettbewerbsfähigkeiten des Unternehmens.
04 Anlagetrends
Aufgrund des heißen IGBT-Marktes hat Deutschlands Infineon Technology, der weltweit den größten Anteil hat, 1,6 Milliarden Euro in den Bau einer neuen Fabrik in Österreich investiert, die bis Ende 2021 in Betrieb gehen soll Das Werk von ON Semiconductor in New York wird bis Ende 2022 430 Millionen US-Dollar investieren.
Silan Micro's charakteristische 12-Zoll-Prozess-Halbleiterchip-Produktionslinienprojekt wurde gerade in Produktion genommen, und die zweite Phase von 12 Milliarden ist auf dem Weg. Star Semiconductor plant, 229 Millionen Yuan in den Bau eines vollständigen Industrialisierungsprojekts für Siliziumkarbid-Module in Jiaxing zu investieren. China Resources Micro beabsichtigt, ein Basisprojekt für das Packaging und Testen von Leistungshalbleitern aufzubauen, um fortschrittliche Produktionslinien für das Packaging von Halbleiter-Leistungsgeräten zu entwickeln. Yangjie Technology sammelte 1,5 Milliarden Yuan, um in Halbleiterchip-Verpackungs- und Testprojekte zu investieren. Wingtech's Gesamtinvestition von 10 Mrd. Darüber hinaus haben Unternehmen wie Nitrogen Silicon Technology, Ugallium Technology, Zhizhan Technology, Chaoxinxing Semiconductor, Tongguang Crystal und Zhanxin Electronics Finanzierungen unterschiedlicher Größe erhalten.
Auch viele inländische börsennotierte Unternehmen haben offiziell angekündigt, in den IGBT-Markt einzusteigen und das IGBT-Geschäft auszubauen. Taiji-Aktien haben beispielsweise eine Verpackungs- und Testlinie gebaut, in Puluan Semiconductor investiert und IGBT-Chipdesign und gießereibezogene Geschäfte eingeführt.