逆变器华微电子

逆变器华微电子

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。

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。

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。

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