宏微科技igbt逆变器

中国高铁发动机是国产的吗

       中国高铁的牵引变流器所使用的绝缘栅双极晶体管（IGBT）功率模块，在很大程度上已经实现了国产化。虽然某些核心部件可能依赖于进口，如英飞凌的产品，但中国已经拥有一些知名的国产IGBT品牌，例如嘉兴斯达半导体、江苏宏微科技、南京银茂微电子、比亚迪半导体和上汽英飞凌汽车功率半导体。这些企业不仅为新能源汽车、工业变频器、逆变焊机、UPS、光伏/风力发电等领域提供产品，而且在高铁牵引变流器领域也有所应用。

       尽管如此，英飞凌等国际品牌的IGBT模块仍在某些情况下被使用，尤其是在对性能要求极高的场合。至于中国中车公司（CRRC），其生产的IGBT已用于风力发电机上，但在高铁领域，国产IGBT的应用似乎还在逐步推广中。随着技术的进步和国内产业的成熟，预计未来中国高铁牵引变流器将更多地采用国产IGBT模块。

功率半导体专题报告：风光发电及储能前景广阔，IGBT深度受益

       在"碳中和"的推动下，风光发电和储能市场展现出广阔前景，IGBT作为关键半导体器件将深度受益于这一趋势。全球能源结构转型加速，可再生能源如光伏和风能占比持续提升，储能设施的需求也随之增加，以应对这些新能源发电的季节性波动和不稳定性。逆变器/变流器市场，特别是IGBT在光伏、风电和储能变流器中的应用日益重要，预计在未来几年内将迎来显著增长。

       在光伏领域，中国逆变器厂商实力强大，国产IGBT的导入需求强烈。随着光伏补贴政策的变化和市场对成本控制的需求，国产功率半导体凭借性价比优势有望逐渐替代进口。例如，士兰微、斯达半导、新洁能和宏微科技等企业凭借技术研发和产能扩张，已在国内市场取得进展，并积极拓展到光伏逆变器领域。

       风电变流器和储能变流器市场中，国产化程度较低，但随着国内厂商的技术研发，国产IGBT产品有望逐步占领市场份额。总体而言，IGBT在风光发电和储能设备中的应用将推动相关公司的业绩增长，但同时也面临市场竞争和风险，如装机量不及预期、产品导入进度不达预期以及行业毛利率下降等挑战。

       关注这些行业动态的投资者，需密切关注技术进步、政策变化以及市场接受度等因素，以把握IGBT在新能源领域的投资机遇。

国产IGBT，迎来大丰收

       根据 IGBT 的产品分类，可分为 IGBT 分立器件、IPM 模块和 IGBT 模块。IGBT 分立器件主要应用在小功率家用电器、分布式光伏逆变器等场景；IPM 模块则用于变频空调、变频洗衣机等白色家电产品；而 IGBT 模块广泛应用于大功率变频器、新能源车、集中式光伏等领域。按工作环境的电压不同，IGBT 可以分为低压（600V 以下）、中压（600V－1200V）、高压（1700V－6500V）等类型，应用领域包括变频白色家电、新能源汽车零部件、工业控制、新能源汽车、轨道交通、电网等。

       全球市占率方面，英飞凌、富士电机、三菱等国外厂商占据主要市场份额。在 IGBT 分立器件领域，英飞凌、富士电机、三菱的市场规模位列前三，市占率分别为 29.3%、15.6% 和 9.3%。中国厂商士兰微排名第十，占有全球 2.62% 市场份额。在 IPM 模块领域，三菱市占 32.9%；安森美市占 17.1%；英飞凌市占 11.6%，国产厂商士兰微以 1.6% 的市占率排名第九。在 IGBT 模块领域，英飞凌为绝对龙头，市场份额占 36.5%，其次是富士电机和三菱，分别占比 11.4% 和 9.7%。国内斯达半导排名第六，市场份额占 2.8%。

       国内 IGBT 厂商多集中在中低压市场，如比亚迪半导体、士兰微、扬杰科技、新洁能、华微电子等厂商的 IGBT 产品主要集中在 1500V 以下的 IGBT 市场；时代电气和斯达半导已经有高压 3300V 及以上的产品应用。国内 IGBT 厂商与国外厂商存在差距的原因主要是国外厂商成立时间早，技术领先、产品成熟、市场占比大、利润高、用户反馈丰富，明显已具先发优势。

       国内 IGBT 不乏佼佼者，如斯达半导、时代电气以及士兰微等。斯达半导优势在于 IGBT 模块，主要覆盖新能源汽车和工控领域，率先实现第 7 代 IGBT 产品的研发，SiC 模块研发进程也早于国内其他厂商。时代电气在 IGBT 的布局比较特殊，其 IGBT 器件在城市轨道交通、高速铁路以及电力机车方面具有广泛应用，其 IGBT 产品电压覆盖范围最广。士兰微的产品以 IGBT 单管和 IPM 模块为主，在白电和工控领域具备显著市场地位。此外，华微电子、扬杰科技、比亚迪半导体、宏微科技、中科君芯、新洁能等厂商在 IGBT 各个领域逐步放量。

       近期，IGBT 是半导体组件中唯一还能大涨价且一路供不应求的品项。需求旺盛、供给不足、风光储需求带动、特斯拉大砍碳化硅用量等因素共同导致 IGBT 缺货、涨价。全球产能紧缺，短期内供不应求，为国产企业提供了机遇。国产 IGBT 产品性能逐渐成熟，部分产品性能可对标海外大厂产品，加速国产化 IGBT 产品市场渗透，逐步切入高端市场。众多厂商如扬杰科技、斯达半导、士兰微、新洁能、紫光国微等正在加快扩产和研发步伐。

       IGBT 的持续火热，不仅带来了订单的大丰收，更推动了业绩的大幅增长。时代电气、斯达半导、士兰微等公司均实现了营收、净利润双增，业绩喜人。未来，随着 IGBT 市场的不断扩大以及国产 IGBT 企业技术上的突破，中国 IGBT 正驶上发展的快车道。

有望跻身万亿级的10大逆变器龙头（名单）逆势翻转，直追世界第一

       在能源转换领域，逆变器扮演着关键角色，它将直流电（如电池或蓄电池）转变为稳定的交流电（通常为220V），广泛应用于日常生活和汽车电子设备中。这种转换器由逆变桥、精密控制逻辑和滤波电路构成，适用范围广泛，包括空调、家电、电动工具、车载设备等。

       在国外，逆变器因其便利性，常被车辆使用者用于在外出时为手机、笔记本电脑、数码设备等供电。比如，光伏逆变器将太阳能板产生的直流电压转换为市电频率交流电，风电变流器则在风电行业有类似功能。逆变器行业的特性显示，其具有轻资产、高效周转和高投资回报率的特点。

       逆变器行业的竞争优势在于技术壁垒较高，企业需要不断研发新品以适应市场需求。它们位于光伏产业链下游，面向终端客户，因此品牌建设和销售渠道对企业的成功至关重要。以下是几家在逆变器领域具有影响力的公司：

       士兰微，专注于集成电路和器件研发，是国家重点支持的电子设计企业。

       宏微科技，以IGBT和FRED功率半导体为核心，提供整体解决方案。

       时代电气，拥有轨道交通电气装备及通信信号系统等多元产品线。

       法拉电子，薄膜电容器行业领导者，连续多年排名世界前三。

       江海股份，专注于电容器生产和研发，其中化成箔产品性能出色。

       京泉华，磁性元器件和电源变压器的生产专家。

       斯达半导，主要生产IGBT功率半导体芯片。

       捷捷微电，提供电力电子器件和芯片的全方位服务。

       华润微，涉及功率半导体、智能传感器和控制产品制造。

       赛微电子，从事MEMS芯片和GaN技术的开发与制造。

       总的来说，逆变器行业的成功在于其技术优势、品牌积累和强大的销售渠道，这些因素共同塑造了行业的龙头地位。

光伏逆变器IGBT Top10厂商排名出炉！

       光伏行业的发展势头强劲，IGBT作为核心技术中的关键组件，其市场表现备受瞩目。据国家能源局数据，2023年前两个月，全国太阳能发电新增装机量同比增长高达80.27%，预示着光伏行业的前景光明。IGBT在光伏逆变器中的重要性不言而喻，它占据了逆变器成本的10%-15%，随着装机量的增长，需求量必将攀升。

       为了深入了解国内光伏逆变器IGBT市场的竞争格局，Big-Bit产业研究室基于厂商营收、研发投入、市场口碑等多维度指标，评出了2022年IGBT企业前十名。以下为排名情况：

       闻泰科技，凭借安世半导体的技术优势，位居榜首。

       扬杰科技通过并购和研发投入，形成了完整的IDM模式，排名第二。

       士兰微作为集成电路和功率器件的领军企业，构建了IDM经营模式，位列第三。

       斯达半导体以全球领先的IGBT模块芯片供应能力，稳居前列。

       新洁能以产品质量和客户认可度，紧随其后。

       华润微依托无锡半导体产业生态和强大的IDM能力，位列第六。

       吉林华微在TrenchFS IGBT技术上取得突破，进军光伏领域。

       捷捷微电和宏微科技分别凭借定制化服务和技术实力，占据榜单末位。

       上海贝岭则凭借全面的功率器件解决方案，也在市场中占据一席之地。

       这些企业在IGBT领域的竞争力不断提升，为光伏行业的持续发展注入了动力。随着光伏装机量的持续增长，IGBT市场有望继续保持增长态势。

功率半导体器件：IGBT模块技术及市场发展格局

       一 IGBT：复合型功率器件

       功率半导体器件（Power Electronic Device）是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件，其作用主要分为功率转换、功率放大、功率开关、线路保护和整流等。

       功率半导体分为功率半导体分立器件和功率半导体集成电路两大类。现有的功率半导体分立器件可分二极管、功率晶体管、晶闸管等，其中功率晶体管包括双极性结型晶体管（BJT，俗称三极管）、结型场效应晶体管（JFET）、金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）等。

       IGBT是由BJT和MOSFET组成的功率半导体器件，其控制极为绝缘栅场效应晶体管，输出极为双极型功率晶体管，因而兼有两者速度和驱动能力的优点，克服了两者的缺点。IGBT可以在各种电路中提高功率转换、传送和控制的效率，实现节约能源、提高工业控制水平的目的，被业界誉为电力电子装置的“CPU”，广泛应用于工业控制、轨道交通、白色家电、新能源发电、新能源汽车等领域。

       IGBT有三个端子：集电极、发射极和栅极，他们都是附有金属层。但是，栅极端子上的金属材料具有二氧化硅层。IGBT结构其实就相当于是一个四层半导体的器件。四层器件是通过组合PNP和NPN晶体管来实现的，它们构成了P-N-P-N排列。

       IGBT的工作原理是通过不断激活和停用其栅极端子来开启、关闭实现的。如果正输入的电压通过栅极，发射器就会保持驱动电路开启。另一方面，如果IGBT的栅极端的电压为零或者为负时，则就会关闭电路应用。

       依产品结构形式不同，IGBT有单管、IGBT模块和智能功率模块IPM三种类型。IGBT单管主要应用于小功率家用电器、分布式光伏逆变器及小功率变频器等领域；IGBT模块主要应用于大功率工业变频器、电焊机、新能源汽车（电机控制器、车载空调、充电桩）等领域（当前市场上销售的多为此类模块化产品）；智能功率模块IPM主要在变频空调、变频洗衣机等白色家电领域有广泛应用。

       根据应用场景的电压不同，IGBT有超低压、低压、中压和高压等类型，其中新能源汽车、工业控制、家用电器等使用的IGBT以中压为主，而轨道交通、新能源发电和智能电网等对电压要求较高，主要使用高压IGBT。

       二 IGBT技术发展历史

       从20世纪80年代至今，IGBT芯片经历了7代升级，从平面穿通型(PT)到沟槽型电场-截止型(FS-Trench)，芯片面积、工艺线宽、通态饱和压降、关断时间、功率损耗等各项指标经历了不断的优化，断态电压也从600V提高到6500V以上。目前市场上应用最广泛的仍是IGBT第4代工艺产品。IGBT技术的整体发展趋势是大电流、高电压、低损耗、高频率、功能集成化、高可靠性。

       三 IGBT市场规模及竞争情况

       全球IGBT市场规模从2012年的32亿美元增长至2021年的70.9亿美元，年均复合增长率为6.6%，2021年，全球IGBT的市场规模为70.9亿美元，同比增长6.6%。

       我国IGBT产量及需求量均呈现连年增长的趋势，2021年，我国IGBT的需求量为13000万只，同比增长20.00%；生产量为2580万只，同比增长27.72%；产需差值为10620万只。2021年，我国IGBT市场规模约为218.75亿元，同比增长37.23%。近年来，我国积极践行“碳达峰、碳中和”发展战略，在各行业推行节能减排目标，不断优化调整能源使用结构，大力发展新能源产业，叠加工业自动化进程加快，我国对于IGBT的市场需求不断扩大。预计到2025年，我国IGBT市场规模将达到600亿元左右。

       从全球市场竞争格局来看，欧美日厂商资金实力雄厚、技术水平领先、产业经验丰富，凭借先发优势抢占了全球功率半导体绝大多数的市场份额，并且一直保持较大的领先优势。国内厂商在全球竞争中不具备优势，所占市场份额较低。在国内市场竞争格局中，国际大厂仍占据绝大部分市场份额，国产化率低于20%。

       根据Yole相关数据统计，全球IGBT的市场集中度较高，行业CR3达到51%。其中，英飞凌、三菱、安森美三家企业的市场占比分别为27%、14%、10%，在全球IGBT市场竞争格局中位列前三名；士兰微是我国唯一进入全球前十的品牌，其市场占比约为3%。

       中国IGBT芯片行业代表性企业从技术格局来看，斯达半导应用第七代IGBT技术，电压覆盖范围为100-3300V；华微电子布局第六代IGBT技术，电压覆盖范围为360-1350V；士兰微、时代电气、宏微科技应用第五代IGBT技术；新洁能主要应用第四代IGBT技术。

       从IGBT芯片产品主要应用领域来看，时代电气、斯达半导两家企业覆盖领域较广，时代电气IGBT芯片主要应用领域覆盖了轨交、车载、光伏、风电、工控等，斯达半导IGBT芯片主要应用领域覆盖车载、光伏、风电、工控、家电等。

2024年，功率半导体怎么走？

       功率半导体作为电子产业链的核心器件之一，尤其在中国市场占据了重要地位。中国作为全球最大的功率半导体消费国，贡献了约 40% 的功率半导体市场。MOSFET 和 IGBT 作为主力产品，在功率半导体领域发挥着关键作用。2023 年，半导体行业步入下行周期，功率半导体虽面临挑战，但依然表现出了其独特的韧性。

       MOSFET 在 2023 年的表现呈现分化趋势。低压 MOSFET 的供货情况有所缓解，交付周期为约 46 周；而高压 MOSFET 的交付周期则长达 50 周以上，中高压汽车 MOSFET 的短缺问题持续至年底。市场对低、高压 MOSFET 的需求不一，低压 MOSFET 大量应用于消费性电子，中、高压 MOSFET 则主要用于工业、通讯、电动车等领域，技术与产品需求持续提升。

       IGBT 市场在 2023 年面临持续紧缺局面。全球 IGBT 市场规模有望在 2026 年达到 121 亿美元，年复合增长率达 13.1%，其中中国为全球最大的 IGBT 消费市场，预计市场规模将在 2026 年达到 35 亿美元。IGBT 在技术上不断迭代，已发展至第七代精细沟槽栅场截止型 IGBT，但应用最广泛的仍是 IGBT 第四代产品。今年，IGBT 出现大缺货，价格飙升，市场需求旺盛，车用、工业应用对 IGBT 用量大增，同时产能扩增缓慢，风光储需求带动 IGBT 需求强劲，特斯拉大砍 75% 碳化硅用量，进一步推动了 IGBT 的需求。

       光伏方面，随着全球光伏产业的持续发展，IGBT 作为光伏逆变器的核心器件，受到市场直接带动。光伏储能用 IGBT 模块，特别是大功率模块、大电流单管等产品需求紧俏。国内厂商如士兰微、新洁能等已开始布局，士兰微在 2024 上半年有望取得突破性进展。新洁能的产品线在光伏领域快速增长，已大量供应国内主要光伏企业。此外，汽车领域对 IGBT 的需求同样强劲，英飞凌等企业积压的汽车订单量巨大，供不应求严重。

       SiC（碳化硅）器件在 2023 年也引起了广泛关注。SiC 具有高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率和抗辐射能力强等优势，适用于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。特斯拉等车企的推动使得 SiC 器件在高性能车型中得到应用，但其成本相对较高。随着 SiC 器件成本的进一步下降，SiC 器件将在 B 级车和部分 A 级轿车中得到更广泛的应用。

       面对 2024 年的市场展望，IGBT 产能紧缺状况预计将持续，中国大陆将成为扩产的主力。新洁能、宏微科技、士兰微、斯达半导、时代电气等本土 IGBT 企业将不断迭代新产品，扩大出货量。低、高压 MOSFET 市场将进一步分化，中低 MOSFET 市场竞争激烈，而高压 MOSFET 市场有望持续增长。SiC 器件的产能将日益充足，随着更多工厂的建设和扩产，SiC 的市场需求将得到进一步满足。

IGBT应用领域

       中国IGBT芯片应用领域

       IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是电力控制和电力转换的核心器件，是由BJT(双极型晶体管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，具有高输入阻抗、低导通压降、高速开关特性和低导通状态损耗等特点，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

       目前IGBT已经能够覆盖从600V-6500V的电压范围，按照使用电压的情况，IGBT可以分为低压、中压和高压三大类产品，不同的电压范围适用不同的应用场景。

不同电压等级IGBT芯片应用及厂商布局

       低压IGBT一般电压在1200V及以下，且适用于低消耗的消费电子和太阳能逆变器领域，中国本土厂商几乎都有布局低压领域。

       中压IGBT一般电压在1200-2500V，适用于新能源汽车、风力发电等领域，由于碳中和计划的持续推行以及新能源领域的高速发展，该领域是中国IGBT本土厂商未来主要发力的领域。

       高压IGBT一般电压大于2500V，主要适用于高铁、动车、智能电网等领域，中国本土厂商仅中车时代和斯达半导有所布局，中国高铁里程数全球第一，需求量大，促进中上游技术发展，因此该领域率先实现了国产替代。

中国IGBT厂商产品电压覆盖范围

       中国的IGBT厂商多集中在中低压市场，如宏微科技、比亚迪半导体、士兰微、新洁能等厂商的IGBT产品均集中在1500V以下的IGBT市场，产品主要适用于新能源汽车、家电、电焊机等领域，时代电气和斯达半导则在高压3300V及以上也有布局，产品主要适用于高铁、电网传输等。

       注：蓝底表示产品有所覆盖。

中国高压IGBT芯片技术突破及瓶颈

       在不同的功率以及频率范围中，对器件的特性要求有所不同。在大功率的应用场景中，例如轨道交通、直流输电，此时器件的开关频率非常低，开关损耗导致的发热量较低，主要以导通损耗为主。而在设备功率较小的时候，例如白色家电、伺服电机等领域，工作频率较高，导通损耗占比较低，开关损耗产生的热量较大。因此，在实际的工作时，需要根据应用要求，进行折中优化设计，才能使系统的效率达到最大化。

       2021年7月，国务院国资委向全社会发布《中央企业科技创新成果推荐目录(2020年版)》，包括核心电子元器件、关键零部件、分析测试仪器和高端装备等共计8个领域、178项科技创新成果。其中，全球能源互联网研究院有限公司研制的3300伏特(V)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片和模块被列入目录。历时4年，联研院攻关团队突破了制约国内高压IGBT发展坚固性差、可靠性低等技术瓶颈，打破了国外技术垄断。该团队牵头承担的国家重点研发计划项目“柔性直流输电装备压接型定制化超大功率IGBT关键技术及应用”通过了工业和信息化部组织开展的综合绩效评价。项目自主研制出满足柔性直流输电装备需求的4500V/3000A低通态压降和3300V/3000A高关断能力IGBT器件，解决了高压大容量压接型IGBT芯片和器件缺乏的问题。

       高压IGBT芯片和器件的开发周期长，涉及到材料、芯片设计、芯片工艺、器件封装与测试各个环节，需要多学科交叉融合、多行业协同开发。

       根据联研院功率半导体研究所所长表示，当前，研发面向电力系统应用的高压IGBT器件的技术瓶颈主要有4个方面：

以上数据来源于前瞻产业研究院《中国IGBT芯片行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467