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消费电子和工业控制是中国IGBT市场两大主要应用领域

2010-12-23 17:29
汉水狂客
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  虽然相较于MOSFET、电源管理IC来说,IGBT占中国功率半导体市场份额很小。但下游需求的持续扩张刺激了中国IGBT市场保持快速增长。2005年中国IGBT市场销量达到1.33亿个,销售额达到23.0亿元。目前IGBT主要应用领域包括工业控制消费电子、计算机、网络通信、汽车电子。在汽车电子市场中IGBT已经代替达林顿管成为汽车点火器的首选器件。随着IGBT在汽车点火器中的应用从一个或两个IGBT作为几个汽缸的若干线圈点火,转变为每个汽缸都有一个IGBT和线圈,IGBT使用数量快速增长。在计算机和网络通信领域中IGBT广泛应用在大功率服务器(大于1000W)、UPS电源以及大功率基站中(大于1000W)。

  1.工业控制和消费电子是IGBT应用的两大支柱领域

  凭借着较高的单价,工业控制用IGBT在销售量低于消费电子的情况下销售额实现反超

  IGBT是MOS结构双极器件,属于具有功率MOSFET的高速性能与双极的低电阻性能的功率器件。IGBT的应用范围一般都在耐压600V以上、电流10A以上、频率为1kHz以上的区域。鉴于IGBT的参数特性,IGBT开发之初主要应用在电机、变换器(逆变器)、变频器、UPS、EPS电源、风力发电设备等工业控制领域。在上述应用领域中IGBT凭借着电压控制、驱动简单,开关频率高、开关损耗小,可实现短路保护等优点在600V及以上中压应用领域中竞争力逐步显现,在UPS、开关电源、电车、交流电机控制中已逐步替代GTO、GTR。由于SCR和GTO具有极高的耐压能力和较大的通过电流,目前在高压大电流应用中SCR和GTO仍占有统治地位。

  但由于风力发电设备、电机、变频器、UPS电源等IGBT主要应用产品产量远不能和消费电子产品相比,所以工业控制领域中对IGBT的需求量远低于消费电子位于第二位。但工业产品中要求IGBT具有较高的耐压性、较大的工作电流以及高稳定性。同时工控产品对于价格压力要远小于消费电子产品,工业控制用IGBT的价格相对较高。有些用在变频器、风力发电、电焊机等产品中的IGBT模块和IPM、SPM等智能模块价格在几百元甚至上千元。较高的单价使得在用量低于消费电子产品的情况下,工业控制领域中IGBT销售额略超过消费电子位于首位。

  整机产量巨大是造成消费电子用IGBT需求量位于五大应用领域首位的主要原因

  在工业控制、消费电子、网络通信、计算机、汽车电子领域中,消费电子产品对于IGBT的需求量最大。2005年中国电磁炉产量接近2000万台。电磁炉是依靠在线圈周围产生高频交变磁场使得锅底产生强大的涡流来达到发热的目的。IGBT由于具有耐高压和较高的开关频率克服了MOSFET耐压能力低的弱点成为电磁炉中的关键组件。国内电磁炉产量的快速增长带动了IGBT的需求量。目前用于电磁炉的IGBT主要被fairchild和Infineon所垄断。

  随着人们节能意识的逐步增强,变频空调、变频洗衣机等变频家电比例逐年扩大。为了简化电路设计提高IGBT使用的可靠性,变频家电中主要使用集驱动电路、保护电路功能于一身的IGBT智能模块。飞兆、三菱、富士、三洋IGBT智能模块在国内市场上都占有一席之地。但由于现阶段各厂商间智能模块封装大小、引脚都有所区别,家电厂商若更换产品供应商就要对电路进行重新设计势必造成产品成本的提升,所以家电厂商在更换IGBT智能模块供应商上都比较谨慎。日本企业凭借着产品进入中国早,质量可靠占据了变频家电市场的统治地位。

  除上述产品外相机闪光灯充电器对于IGBT的需求量也很大。与变频家电、电磁炉要求IGBT具有600V、1200V耐压能力不同,相机闪光灯充电器要求IGBT具有较低的电压。目前市场上东芝、瑞萨等公司都推出了其相机闪光灯用IGBT。

  2.国外企业占据市场绝对垄断地位

  现阶段,国内IGBT市场主要被欧美、日本企业所垄断。由于IGBT对于技术要求较高,IGBT的厂商比较集中,主要包括欧洲厂商ST、Semikron、EUPEC、美国厂商IR、Fairchild、IXYS、APT;日本厂商Fuji、Sanken、Toshiba、Mitsubishi;中国台湾厂商富鼎虽也从事IGBT的生产,但在技术上与欧美、日本厂商相比还存在一定的差距。Semikron、EUPEC、Mitsubishi、Sanken、Fairchild、Fuji、IR、Toshiba、IXYS、ST是国内IGBT市场中销售额位于前10位的企业。其中Semikron主要从事IGBT的后端封装工作,其芯片主要使用的是Infineon、ABB的产品。Semikron凭借着高可靠性的封装技术,IGBT单管和模块产品稳定性高、散热性能好在工业控制领域占有攀频匚弧F窘枳旁诠ひ悼刂屏煊虻挠攀频匚唬琒emikron位居国内IGBT市场前10大厂商之首。EUPEC、Mitsubishi紧随其后位列2、3位。Fairchild的IGBT产品虽然广泛应用在电磁炉产品中用量较大,但由于其售价较低,在一定程度上影响了其销售额。Faichild位于中国IGBT市场的第4位。受限于技术原因,目前国内还没有企业可以从事IGBT的生产。

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