賽迪集成電路所
功率半導體又稱電力電子器件，包括二極管、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、雙極結型晶體管(BJT)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、晶閘管(Thyristor)等。
IGBT是功率半導體中的關鍵產品門類。作為新一代的功率半導體，IGBT性能十分優異，適用於各類需要進行交直流轉換、電流電壓轉換的應用場景。在電網輸變電、新能源汽車、軌道交通、新能源、變頻家電等領域發揮巨大的作用。SiC和GaN等化合物半導體是新興的發展熱點，在高壓、高頻、高溫、高功率應用市場優勢顯著，是未來技術的發展方向和應用市場的需求方向。
根據WSTS和賽迪的數據，2017年，全球IGBT芯片和模組的市場規模為40.6億美元，約佔全球功率器件市場總規模的19%。其中，IGBT芯片和模組的市場規模分別為10.3億美元和30.3億美元。2018年，受功率器件漲價影響，預計市場規模將增長至49.1億美元。
從應用市場劃分來看，汽車和工業是IGBT最主要的兩個市場，佔比分別達到27%和28%。
新能源汽車動力產生和傳輸過程與汽油發動機有較大差異，需要頻繁的進行電壓變換和直流-交流轉換。例如將電池產生的直流轉換為驅動電機的交流、將上百伏的電壓降至車載電子設備需要的12V。加之純電動汽車追求高續航里程，要求電能管理更加精細化。高效的能量轉換可降低能量損耗，減小鋰離子電池容量，從而降低整車重量，提高電動車單次充電後的續航里程。實現以上功能需要大量的逆變器、變壓器和變流器，對IGBT等功率器件的需求遠高於傳統汽車。
根據市場研究機構Strategy Analytics的數據，純電動汽車的半導體成本達到704美元，相對於傳統汽車的350美元增加了1倍，功率器件成本為387美元，佔比達到55%。相比傳統汽車新增的半導體成本中，功率器件成本約為269美元，佔總增加成本的76%。特斯拉(雙電機全驅動版)共計使用了132個IGBT，總價值可達到650美元。
2017年，全球共銷售了超過120萬輛新能源汽車，佔全球汽車銷量的1.2%。2017年，新能源汽車用IGBT(包括芯片、模組)市場規模佔IGBT市場的17%，達到7億美元。
圖2 2017年全球功率器件的產品分類(按銷售額)
圖3 2017年全球功率半導體的市場分佈
全球IGBT市場主要競爭者包括德國英飛凌(Infineon)、日本三菱、富士電機、美國安森美(On Semi)、瑞士ABB等，前五大企業的市場份額超過70%。
全球SiC器件的主要競爭者包括Infineon、科銳(Cree)、羅姆(ROHM)和意法半導體(ST)等，前四大企業的市場份額超過80%。
圖4 2017年全球IGBT市場份額佔比
圖5 2017年全球SiC器件市場份額佔比
在IGBT和SiC兩個關鍵技術領域，我國與全球巨頭的差距還非常顯著。
國內IGBT企業主要有華虹宏力、中芯國際、士蘭微、華潤微電子、上海先進、株洲中車時代電氣等。中車時代電氣的IGBT技術能力出眾。憑藉早期的技術收購(收購加拿大Dynex公司)、電力機車市場的應用牽引、多年在功率半導體領域的積累，公司已掌握第5代IGBT技術，並計劃在2019年量產第6代IGBT技術，電壓等級覆蓋650-6500V。中車時代電氣現有一條8英寸IGBT生產線，年產能達到24萬片。
國內SiC器件製造企業主要有株洲中車、泰科天潤、中電科13所、55所等。株洲中車的6英寸SiC生產線已實現技術通線，等待放量生產。中電科55所已建成6英寸SiC器件生產線。泰科天潤已建成國內第一條4英寸SiC器件生產線，SBD產品覆蓋600V-3300V的電壓範圍，並正在進行MOSFET器件的研發。
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