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功率器件IGBT:节能减排的大功臣

在当今日益严峻的环境问题和能源消耗压力下,低碳经济正成为世界各国的发展共识。而低碳经济涉及节能减排、风能、太阳能、智能电网、高速列车等产业。不为人所知的是,功率器件特别是igbt在节能减排、新能源、新能源汽车、高铁、智能电网领域发挥着不可替代和不可或缺的重要作用,是低碳经济的关键核“芯”。

简单地说,igbt(insulated gate bipolar transistor)是一种双极型晶体管(bipolar transistor,bjt)和mosfet复合的新型功率器件,即具有mosfet易于驱动、控制简单、开关频率高的优点,同时又具有双极型器件低饱和压降而容量大的特点,频率特性介于mosfet与功率晶体管之间,可正常工作于几十khz频率范围内,适合应用于直流电压为600v及以上的变流系统如交流电机、变频器、逆变器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

目前,在政策和市场的双重推动下,国内igbt芯片企业正面临重要的发展机遇。

一、新能源、节能环保等政策为igbt市场注入发展动力

《能源发展“十二五”规划》明确提出:到“十二五”末,每单位国内生产总值能源消耗比“十一五”期末降低16%。由于电力是目前中国主要的工业能源,因此要实现国家节能减排的宏大目标,关键就是要有效降低工业生产过程中大电流和高电压应用的功耗,如交流电机控制、继电器ups电源、开关电源、变频器、有源滤波器、eps电源、工业传动装置、电梯或辅助传动设备、机车与列车用电源等,以及提高新能源领域的能源转换效率,如提高逆变器、风力发电设备等的转换效率。而上述设备的关键核心器件就是igbt。

《“十二五”节能环保产业发展规划》在“节能产业关键技术”专题中指出,高压变频调速技术用于大功率风机、水泵、压缩机等电机拖动系统,研发重点是关键部件绝缘栅极型功率管(igbt)。总体上,2012年,全社会用电量累计达49591亿千瓦时,如果节省5%,则可以节约用电近2500亿千瓦时,相当于2.5个三峡大坝的年发电量。如此大的节能潜力与我国目前粗放式的用电结构共同决定了功率半导体器件,特别是igbt器件,具有十分重要的作用。

二、igbt市场持续快速增长,外资企业引领市场发展

1、igbt市场持续快速增长

在新能源、节能环保“十二五”规划等一系列国家政策措施的支持下,国内igbt的发展获得巨大的推动力,市场持续快速增长。预计2013年,国内igbt市场规模将达68.3亿元,同比增长15.2%。2013年至2015年国内igbt市场规模的年均复合增长率将达到18.3%。

此外,下游应用市场的爆发式增长,将带动igbt芯片销量的持续快速增长。预计2013年,国内igbt芯片市场销量为4.8亿元,同比增长17.0%。2013年至2015年该市场的年均复合增长率将达到20.3%。igbt芯片企业正分享着低碳经济带来的高速增长机遇。

2、外资企业引领市场发展,本土企业奋起直追

在行业格局方面,外资企业引领市场发展。国内前十大igbt供应商均为国外企业,主要是日本和欧美品牌,包括英飞凌、三菱、fujiabb、ir、飞兆等。其中,英飞凌igbt芯片产量和收入位居全球市场首位,一些电力半导体厂家均从英飞凌购买igbt芯片封装igbt模块。2012年,英飞凌在国内的igbt收入达到7.9亿元,占据13.9%的市场份额。