功率半導體器件是實現電能轉換的核心器件。主要用途包括逆變、變頻等。受惠于5G及電動車需求的顯著增長。

    IGBT是新能源汽車電機控制系統和充電樁的核心器件。IGBT約占新能源汽車電力驅動系統及車載充電系統成本的40%，折合到整車上約占總成本的7~10%，它的性能決定了整車的能源利用率。IGBT多應用于高壓領域，MOSFET主要應用在高頻領域。

    功率半導體器件是實現電能轉換的核心器件。主要用途包括逆變、變頻等。功率半導體可以根據載流子類型分為雙極型功率半導體和單極型功率半導體。雙極型功率半導體包括功率二極管、雙極結型晶體管（BJT）、電力晶體管（GTR）、晶閘管、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等。單極型功率半導體包括功率MOSFET、肖特基勢壘功率二極管等。它們的工作電壓和工作頻率也有所不同。功率半導體器件廣泛應用于消費電子、新能源交通、軌道交通、發電與配電等電力電子領域。

2017年全球功率器件市場結構按產品劃分

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    預計在2022年全球功率半導體市場規模將達426億美元。在2015年全球功率半導體市場中，英飛凌以12%的市場占有率排名第一。歐美日廠商憑借其技術和品牌優勢，占據了全球功率半導體器件市場的70%。

    中國開展功率半導體的研究工作比較晚，且受到資金、技術及人才的限制，功率半導體產業整體呈現出數量偏少、企業規模偏小、技術水平偏低及產業布局分散的特點。原始創新問題成為阻礙國內功率半導體產業發展的重要因素。國際功率半導體廠商尚未形成專利和標準的壟斷。相比國外廠商，國內廠商在服務客戶需求和降低成本等方面具有競爭優勢。功率半導體的國產代替空間十分廣闊。

2016-2022年全球功率半導體市場規模及預測

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全球功率半導體市場競爭格局

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    新能源汽車是指采用非常規車用燃料作為動力來源的汽車，如純電動車、插電式混合動力汽車。預計在2020年中國新能源汽車銷量將達200萬輛，同比增長53.8%。新能源汽車新增大量功率半導體器件的應用。2020年全球汽車功率半導體市場規模將達70億美元。特斯拉modelS車型使用的三相異步電機驅動，其中每一相的驅動控制都需要使用28顆IGBT芯片，三相共需要使用84顆IGBT芯片。

2012-2020年新能源汽車銷量及增速預測

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2016-2020年全球汽車半導體市場規模及預測

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    IGBT，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT和MOS組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件。IGBT可以實現直流電和交流電之間的轉化或者改變電流的頻率，有逆變和變頻的作用。

    在結構方面，IGBT比MOSFET多一層P+區，通過P層空穴的注入能夠降低器件的導通電阻。隨著電壓的增大，MOSFET的導通電阻也變大，因而其傳導損耗比較大，尤其是在高壓應用場合中。相較而言，IGBT的導通電阻較小。

    全球IGBT市場主要競爭者包括德國英飛凌、日本三菱、富士電機、美國安森美、瑞士ABB等，前五大企業的市場份額超過70%。預計在2022年全球IGBT市場規模將達60億美元，增量空間巨大。國外廠商已研發出完善的IGBT產品系列。其中，仙童等企業在消費級IGBT領域處于優勢地位。ABB、英飛凌和三菱電機在1700V以上的工業級IGBT領域占據優勢。在3300V以上電壓等級的領域，英飛凌、ABB和三菱電機三家公司居壟斷地位，代表著國際IGBT技術的最高水平。

2017年全球IGBT市場份額

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2016-2022年全球IGBT市場規模及預測

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    中國功率半導體市場占世界功率半導體市場份額的50%以上，但在中高端MOSFET及IGBT器件中，90%依賴于進口。

    按電壓分布來看，消費電子領域運用的IGBT產品主要在600V以下，如數碼相機閃光燈等。1200V以上的IGBT多用于電力設備、汽車電子、高鐵及動車中。動車組常用的IGBT模塊為3300V和6500V。智能電網使用的IGBT通常為3300V。

    1、新能源汽車

    電力驅動系統將電能轉換為機械能，驅動電動汽車行駛，是控制電動汽車最關鍵的部分。IGBT在電力驅動系統中屬于逆變器模塊，將動力電池的直流電逆變成交流電提供給驅動電動機。IGBT約占新能源汽車電機驅動系統及車載充電系統成本的40%，折合到整車上約占總成本的7~10%，其性能直接決定了整車的能源利用率。汽車半導體行業的認證周期長，標準非常嚴苛。一方面，汽車的大眾消費屬性使得它對IGBT的壽命要求比較高。另一方面，汽車面臨著更為復雜的工況，需要頻繁啟停、爬坡涉水、經歷不同路況和環境溫度等，對IGBT是極為嚴苛的考驗。電機控制系統和充電樁是車用IGBT的主要增長點。

    2、軌道交通

    在高鐵短時間內將時速從零提升到300公里的過程中，需要通過IGBT來確保牽引變流器及其他電動設備所需要的電流、電壓精準可靠。IGBT在軌道交通領域已經實現了全面的國產化。

    3、智能電網

    IGBT廣泛應用于智能電網的發電端、輸電端、變電端及用電端。從發電端來看，風力發電、光伏發電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。從輸電端來看，特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術需要大量使用IGBT功率器件。從變電端來看，IGBT是電力電子變壓的關鍵器件。從用電端來看，家用LED照明等都對IGBT有大量的需求。

    相關報告：智研咨詢發布的《2019-2025年中國IGBT行業市場全景調查及發展前景預測報告》