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来自 技术中心 2020-02-12 07:50 的文章
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国内IGBT产业链主要公司及主要产品

  IGBT是功率半导体器件第三次技术革命的代表性产品,具有高频率、高电压、大电流,易于开关等优良性能,被业界誉为功率变流装置的“CPU”,大规模的应用于电动汽车中。

  IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),就是绝缘栅双极型晶体管,是由 BJT(双极型三极管)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, 兼有MOSFET 的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降两方面的优点。IGBT 产品集合了高频、高压、大电流三大技术优势,是电力电子设备中的核心部件,涉及几乎所有电压等级下的电气设备。

  IGBT作为能源转换与传输的核心器件,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点。被大规模应用于电动汽车、电力机车里的电机驱动以及并网技术、储能电站、工业领域的高压大电流场合的交直流电转换和变频控制等,是上述应用中的核心技术,市场需求巨大且与日俱增。但是在过往,国内在高功率的IGBT方面的布局是空白的。

  相关数据显示,传统IGBT市场90%已经被欧美、日本国际巨头占据。大多数IGBT厂商都涉足该领域有数十年之久。国外研发IGBT器件的公司主要有英飞凌、ABB、三菱、西门康、日立、富士、TOSHIBA、IXYS和APT公司等,其IGBT技术成熟,已实现了大规模商品化生产,IGBT产品电压规格涵盖600V-6500V,电流规格涵盖2A0A,形成了完善的IGBT产品系列。其中,西门康、仙童(被安森美收购)等企业在1700V及以下电压等级的消费级IGBT领域处于优势地位;ABB、英飞凌、三菱电机在1700V-6500V电压等级的工业级IGBT领域占绝对优势,3300V以上电压等级的高压IGBT技术更是被英飞凌、ABB、三菱三家公司所垄断,它们代表着国际IGBT技术最高水平。

  根据赛迪顾问的报告,功率半导体占到新能源汽车新增半导体用量的76%、新能源整车半导体用量的50%。IGBT模块是新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件,成本占到新能源整车成本的10%,占到充电桩成本的20%。由于未来几年新能源汽车及充电桩市场将进入爆发期,IGBT等功率半导体作为其核心器件也将迎来黄金发展期。

  有数据显示,2016年全球电动车销量达到200万辆,共消耗了大约9亿美元的IGBT管,平均每辆车大约消耗450美元,是电动车里除电池外最昂贵的部件。其中,混合动力和PHEV大约77万辆,每辆车需要大约300美元的IGBT,纯电动车大约123万辆,平均每辆车使用540美元的IGBT,而大功率的纯电公交车用的IGBT可能超过1000美元。

  国务院在发布的《节能与新能源汽车产业发展规划》中提出,至2020年,我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车年生产能力将达200万辆,等效为8英寸IGBT晶圆年需求100万片。受惠于新能源汽车及其配套设施发展,预计到2020年,中国IGBT销售额将达近200亿元。可见,新能源汽车带给国产IGBT的发展机遇不言而喻。不过,目前国产IGBT产业链的搭建还不够完善,与国际巨头的技术差距仍较大。

  株洲中车时代电气股份有限公司是中国中车旗下股份制企业,2006年,时代电气在香港联交所上市。2014年,营业收入首次跨越百亿。拥有国内首条、全球第二条8吋IGBT芯片及模块生产线,并且已掌握IGBT的专业研发制造技术,具备年产12万片芯片、并配套形成年产100万只IGBT模块的自动化封装测试能力,芯片与模块电压范围实现从650V到6500V的全覆盖,打破了国外公司在高端功率半导体芯片技术的垄断。2017年研制的3600A/4500V 压接型IGBT模块,是目前市场可见产品中容量最大,且具备双面散热、长期稳定失效短路能力的器件,打破了国外大功率压接型IGBT的技术和市场垄断。

  主要产品及服务:1200V-6500V高压模块,国内唯一自主掌握了高铁动力IGBT芯片及模块技术的企业

  深圳比亚迪微电子有限公司是比亚迪集团旗下的独立子公司,自2003年开始致力于集成电路及功率器件的开发,并提供产品应用的整套解决方案。2008年比亚迪集团斥资2.7亿元人民币收购宁波中纬晶圆代工厂,进一步完善了半导体产业的自主开发生产地位。 与国家电网、上海先进半导体牵手,共同打造IGBT国产化产业链,正式进入比亚迪新能源汽车用IGBT的供应链。

  主要产品及服务:工业级IGBT模块、汽车级IGBT模块、600VIGBT单管、IGBT驱动芯片等

  杭州士兰微电子股份有限公司具备芯片设计、制造、封装等全产业链生产能力。芯片制造现有5英寸和6英寸产线各一条,这两条芯片生产线英寸及以下产线的产能上,排名全球第五位。17年建立一条8英寸生产线万片的产能。

  主要产品及服务:300-600V穿通型IGBT工艺,1200V非穿通型槽栅IGBT工艺,面向电焊机、变频器、光伏逆变器、电机逆变器、UPS电源、家电、消费电子

  吉林华微电子股份有限公司是集功率半导体器件设计研发、芯片加工、封装测试及产品营销为一体的国家级高新技术企业,中国半导体功率器件五强企业。公司经科技部、中科院等国家机构认证,被列为国家博士后科研工作站、国家创新型企业。公司现拥有员工近2000人,研发人员占公司总人数的20%。净化面积17000平方米,主要净化级别为0.3微米百级。公司于2001年3月在上海证券交易所上市,为国内分立器件行业首家上市公司。

  主要产品及服务:拥有3英寸、4英寸、5英寸与6英寸等多条功率半导体分立器件及IC芯片生产线重庆中航微电子

  中航(重庆)微电子有限公司是一家集半导体芯片设计、制造与服务为一体的公司。拥有一座月产4万片8英寸硅片的芯片制造工厂,工艺制程能力最小生产线微米;在上海设有研发中心;在重庆、上海和深圳设有销售中心,在西南、华北、华东及华南形成覆盖全国的销售网络。

  天津中环半导体股份有限公司在深交所上市,股票代码002129。公司致力于半导体节能产业和新能源产业,是一家集科研、生产、经营、创投于一体的国有控股高新技术企业。目前旗下拥有5家高新技术企业、1家国家火炬计划重点高新技术企业、4个省部级研发中心、一个博士后科研工作站,员工5000余人。

  主要产品及服务:用于消费电子IGBT已经量产,高电压IGBT还在研发,节能型功率器件可用于充电桩

  西安中车永电电气有限公司是中车永济电机有限公司全资控股的专门从事电力电子产品的研发、生产、销售、服务的高技术企业。现有员工600多人,其中研发人员100余人,年销售收入达到10亿元。公司主要产品有:IGBT模块、IPM模块、整流管、晶闸管、组合元件等电力半导体器件;变流器、功率模块、城轨地面整流装置、地铁单向导通装置、充电机等装置。产品主要应用于高速铁路、风力发电、冶金工业、城市轨道交通、太阳能光伏发电等领域。

  主要产品及服务:1200V-6500V/75A-2400A高压模块,主要面向轨道交通、智能电网等高压领域

  西安爱帕克电力电子有限公司成立于1995年12月,是由具有50多年悠久历史的世界上著名的专业功率半导体公司“美国国际整流器公司(IR)”与中国电力电子行业的先驱和开拓者“西安电力电子技术研究所(PERI)”共同投资兴建的专业封装大功率半导体模块的中美合资企业,是中国第一个专门研发和生产IGBT模块的合资公司。

  威海新佳电子有限公司成立于2004年,注册资本2000万元,总部位于山东省威海市,是专业从事新型电力电子器件及其应用整机产品设计、研发、生产、销售的国家高新技术企业。公司拥有多项专利技术和独立的知识产权,具有较强的设计、研发和生产能力。

  新佳电子作为IGBT国家标准和交流固态继电器行业标准起草单位之一,建有“国家高技术产业化示范工程”IGBT生产线,山东省电力电子器件工程技术研究中心,并先后承担过国家发改委新型电力电子器件产业化专项项目、工信部电子发展基金项目等多项国家和省部级项目。

  主要产品及服务:1200V/50A-300A模块,应用于AC和DC电机控制、变频器、UPS等领域

  江苏宏微科技股份有限公司是由一批长期在国内外从事电力电子产品研发和生产,具有多种专项技术的科技专家组建的国家重点高新技术企业。是国家高技术产业化示范工程基地,国家IGBT和FRED标准起草单位;拥有江苏省企业院士工作站,江苏省博士后创新基地,江苏省新型高频电力半导体器件工程技术研究中心等。

  嘉兴斯达半导体股份有限公司成立于2005年4月,是一家由归国留学生为主要技术骨干,专业从事功率半导体元器件尤其是IGBT模块研发、生产和销售服务的国家级高新技术企业。公司在浙江、上海和欧洲均设有子公司,是目前国内最大的IGBT模块生产厂家。据全球著名研究和咨询公司IHS的市场报告,嘉兴斯达半导体(Starpower Semiconductor)2016年首次进入全球功率模块市场排名前十,位列第九。

  南京银茂微电子制造有限公司是江苏银茂(控股)集团有限公司与晖源有限公司(香港)合资成立的一家高新技术企业(以富有行业经验的留美博士团队为核心),于207年在江苏南京成立。以研发、制造和销售拥有自主知识产权的新型电力电子模块(国产IGBT功率模块、MOSFET功率模块)、全气密半气密高可靠性混合电路电子器件、大规模变流技术核心组件为主营业务。

  主要产品及服务:600V-1700V/15A-200A模块,应用于工业变频、新能源、电源装备等

  江苏中科君芯科技有限公司是一家专注于IGBT、模块图例FRD等新型电力电子芯片研发的中外合资高科技企业。公司成立于2011年底,依托中国科学院的科研团队和研发平台,结合海内外的技术精英以及专业的市场管理团队共同组建而成。是国内率先开发出沟槽栅场截止型(Trench FS)技术并真正实现量产的企业。

  主要产品及服务:国内唯一全面掌握650V-6500V全电压段IGBT芯片技术企业,面向电磁感应加热、变频家电、逆变焊机、工业变频器、新能源等领域

  西安芯派电子科技有限公司是一家专业从事中大功率场效应管(MOSFET,自高压至低压全系列产品)、特殊用途整流器(含快速恢复二极管及肖特基二极管)、桥堆以及电源管理IC开发设计,集研发、生产和销售为一体的高新技术企业,也是专业从事大功率MOSFET和IGBT器件设计及生产的半导体企业。

  主要产品及服务:650V-1700V/80A-600AIGBT,应用于电源管理、电池管理、电机控制及充电桩等领域

  吉林华微电子股份有限公司是集功率半导体器件设计研发、芯片加工、封装测试及产品营销为一体的高新技术企业,拥有多条功率半导体分立器件及IC芯片生产线亿只/年,吉林华微电子有限公司已形成VDMOS、IGBT、FRED、SBD、BJT等为营销主线的系列产品, 是NXP、FAIRCHILD、VISHAY、 PHILIPS、TOSHIBA等国际知名企业的合作伙伴。

  达新半导体有限公司成立于2013年,是以海归博士为主创立的一家中外合资的高科技公司,模块图例公司主要从事IGBT、MOSFET、FRD等功率半导体芯片与器件的设计、制造和销售,并提供相关的应用解决方案。总部设于在浙江省宁波的余姚市,在上海和杭州设有子公司,其中上海子公司有芯片设计中心,杭州子公司建有IGBT模块生产线,深圳设有销售办事处。

  主要产品及服务:单管、模块、面向逆变焊机、工业领域、白色家电、充电桩、UPS电源、光伏逆变器、空调、电磁感应加热

  无锡紫光微电子有限公司是一家专注于先进半导体功率器件和集成电路的设计研发、芯片加工、封装测试及产品销售的集成电路设计企业。公司开发和生产的SJMOSFET、DTMOSFET、HVVDMOS、IGBT、IGTO、HalfBridgeGateDriver等先进半导体功率器件以及相关的电源管理集成电路等产品广泛应用于节能、绿色照明、风力发电、智能电网、混合动力电动汽车、仪器仪表、消费电子等领域。

  主要产品及服务:600V/1200V/1350V,用于交/直流驱动、不间断电源、电磁炉、通用逆变器、开关和共振模式电源供给等

  无锡新洁能股份有限公司专业从事半导体功率器件的研发与销售。公司产品凭借低损耗、高可靠性品质,已成功进入汽车电子、电机驱动、家用电器、消费电子、LED照明、电动车、安防、网络通信等市场领域,获得国内外知名公司的认证。相关核心技术已获得多项专利授权,四大系列产品均获得江苏省高新技术产品认定。2016年9月正式挂牌上市新三板,股票代码838147。

  我国功率半导体与国外IDM厂商相比在设备投入上还有待加强,在器件设计、工艺技术方面仍有差距,供应链也不够完善。究其原因,一是作为后进者,国内IGBT缺乏时间考验来建立品牌效应;二是IGBT国产化的进程开始得相对较晚,而且当时,市场应用前景还不太明朗,终端应用方案商对于推动IGBT技术国产化的意愿并不强,一直以来就只有少数几家国外老牌的专业IGBT厂商占据着这一市场。从制造水平来看,华虹宏力场截止型IGBT(Field Stop,FS IGBT)技术参数可比肩国际领先企业,但想要全面提升国产IGBT实力,还需要上下游产业链企业的全面参与和共同努力。

  我国IGBT器件90%依赖进口,国产市场份额主要被欧美、日本企业垄断。国内IGBT在设备、材料、芯片设计和晶圆制造上与国际大厂仍有一定的差距,国产IGBT芯片的主要工艺设备、衬底片都还要从国外采购,特别是在大功率模块封装方面,在产品的功率密度、散热性能、长期可靠性以及模块设计创新方面,技术差距仍然较大。

  目前,国内的功率半导体技术包括芯片设计、制造和模块封装技术目前均处于起步阶段。功率半导体芯片技术研究一般采取“设计+代工”模式,即由设计公司提出芯片设计方案,由国内的一些集成电路公司代工生产。

  中国IGBT企业在研发与制造工艺方面极度缺乏经验,与世界先进水平差距很大。同时IGBT都是关键设备上的核心部件,设备厂商更换国产产品风险很大,这也是制约国内企业产品进入高端市场的障碍。

  记者获悉,IGBT产品最具竞争力的生产线英寸,目前国际最为领先的是英飞凌,已在12英寸生产线量产IGBT产品; 目前国内8寸线实现IGBT产品量产的是株洲中车和上海华虹宏力,而士兰微电子在刚刚建成的8英寸生产线上投资上亿元,购买了IGBT产品工艺专业研发的高能离子注入设备,激光退火设备和薄片Taiko设备,预计在未来的3-5年内,会大力发展和提高IGBT产品的设计和工艺研发水平。

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关键词: 模块图例