IGBT市場能否迎來“第二春”
發布時間:2013-05-03 責任編輯:eliane
【導讀】作為電力電子重要大功率主流器件之一,IGBT已經廣泛應用於家用電器、交通運輸、電力工程、可再生能源和智能電網等領域。國內市場需求急劇上升曾使得IGBT市場一度被看好。但隨著各國政府都將削減可再生能源及交通等領域的支出,IGBT市場還能再度增長嗎?請看下文。
大部分IGBT製造商都在整個功率電子領域展開了競爭。英飛淩、三菱電機、富士電機等大企業在絕緣電壓高達3300V的產品方麵實力很強。從收益方麵來看,600~900V的產品所占市場最大。
幾家企業還瞄準了白色家電及相機閃光燈等銷量大的用途,還準備涉足低壓(200~600V)市場。這些都是麵向普通消費者的用途,因此IGBT廠商的苦惱除了與超結MOSFET(SJ-MOSFET)的競爭以外,還有價格壓力。但是,市場整體將實現增長。

IGBT市場增長趨勢將放緩
成本的削減可通過改進設計和縮小芯片尺寸來實現。英飛淩的IGBT芯片尺寸從第1代到第5代已縮小了60~70%。最新的Field Stop Trench(場截止溝道)型器件也減小了晶圓厚度。英飛淩準備將晶圓厚度減至50~70μm,甚至40μm。而三菱電機則為在一個芯片上集成更多單元,減小了溝道尺寸。另外,IGBT廠商還將通過把現在的150mm和200mm晶圓增至300mm來削減成本。
技術人員選擇IGBT並不一定是為了確保性能,而是因為IGBT能夠滿足他們的期待。在以減小尺寸、減輕重量以及提高係統效率和可靠性為目的、高成本被認為具有合理性的情況下,革新型IGBT就會被采用。比如高檔混合動力車等。另外,IGBT還(hai)會(hui)被(bei)用(yong)於(yu)輸(shu)電(dian)網(wang)供(gong)電(dian)等(deng)高(gao)壓(ya)用(yong)途(tu)以(yi)及(ji)低(di)壓(ya)消(xiao)費(fei)類(lei)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian),基(ji)本(ben)配(pei)置(zhi)的(de)純(chun)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)會(hui)使(shi)用(yong)中(zhong)國(guo)廠(chang)商(shang)生(sheng)產(chan)的(de)質(zhi)量(liang)達(da)到(dao)平(ping)均(jun)水(shui)平(ping)的(de)模(mo)塊(kuai)。
通常的IGBT是利用矽外延片製造的,矽外延片是利用Czochralski法生長出晶體、將其切片製成矽晶圓、再在矽晶圓上生長出外延層製成的。最近,利用垂直懸浮區熔法製備的NTD(中子嬗變摻雜)矽晶圓越來越多地被用來製造IGBT。NTD是利用核反應使單晶矽中的Si30嬗變成磷原子而實現在矽中摻雜磷的方法。由於NTD矽錠的電阻率均一,因此能夠實現高性能高壓IGBT。切出矽晶片後不需要外延,因此能大幅削減晶圓厚度。這樣,一個矽錠可生產出的晶圓數量增加,從而可以削減成本。現在,NTD晶圓隻在能夠大幅提高性能時采用,因為其價格還很高。由於還沒有可處理大於200mm矽錠的反應堆,因此沒有出現過渡到300mm晶圓的趨勢。
由此可以看出,削減成本越來越重要,因此中國很快會給IGBT領域帶來影響。株洲南車時代電氣股份有限公司通過收購丹尼克斯半導體公司(Dynex Semiconductor)獲得了IGBT相關技術。比亞迪已具備製造二極管的能力,將於2013年第三季度之前開始製造自主開發的IGBT。在中國其他地區,IGBT將以聞所未聞的製造模式開始生產,也就是高質量製造出基礎器件,然後委托代工企業生產的模式。發展藍圖中包含了IGBT工藝的中國代工企業有華潤上華、中芯國際、宏力半導體及華虹NEC等公司。這將給自行製造IGBT的廠商帶來一定壓力,他們能否生存下去主要取決於芯片級別的技術革新和模塊級別的封裝技術。
由於模塊發展迅速,封裝技術的重要性正在以驚人的速度提高。因為封裝技術能使多種器件在一個模塊中使用。比如,IGBT與SJ-MOSFET組合及IGBT與SiC二極管組合等。這些器件的耐溫和支持頻率不同,因此在芯片鍵合後的Cu基板階段、冷leng卻que階jie段duan及ji芯xin片pian安an裝zhuang階jie段duan需xu要yao技ji術shu革ge新xin。另ling外wai,在zai布bu線xian階jie段duan也ye需xu要yao技ji術shu革ge新xin。存cun在zai的de課ke題ti包bao括kuo,要yao繼ji續xu使shi用yong引yin線xian鍵jian合he嗎ma?如ru果guo是shi的de話hua,是shi使shi用yong鋁lv線xian還hai是shi銅tong線xian?是shi采cai用yong帶dai式shi焊接(Ribbon Bonding)還是銅凸點?
這些領域的技術進步將使IGBT再次走上增長之路。由於風力發電渦輪機、可再生能源及鐵路領域在2011年表現低迷,IGBT市場在2012年出現了減速。之所以在一年後才表現出影響,是因為這些器件和模塊有庫存而且這些器件的生產周期長。各種IGBT器件和IGBT模塊的銷售額在2011年為35億美元,未來的增長趨勢將出現不規則變化。預計2013年將有一定程度的複蘇,2014年稍稍減速,待經濟複蘇並穩定後,從2015年開始將穩定增長。
雖然2013年IGBT市場增長趨勢有所下降,但隨著國內技術的進步,其發展前景還是十分被看好的。
相關閱讀:
IGBT產品市場現狀分析:
http://www.0-fzl.cn/power-art/80019802
二極管+IGBT:新架構能帶來什麼新應用?
http://www.0-fzl.cn/power-art/80006088
使用和設計IGBT新方法
http://www.0-fzl.cn/cp-art/80019998
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