IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是调节电路中电压、电流、频率和相位的功率器件,其作用类似于人类的心脏,能够实现对电气/电子设备的精准调控,现已广泛用于消费电子、新能源汽车、轨道交通、智能电网、航空航天等领域。据中国产业信息网统计,2018 年应用于新能源汽车的车规级IGBT 已达IGBT 整体市场规模的31%。车规级IGBT作为电控系统和直流充电桩的核心器件,直接影响电动车功率的释放速度、汽车加速能力和最高时速等,对新能源汽车的重要性不言而喻。从成本来看,车规级IGBT可占到新能源整车成本的10%,占到充电桩成本的20%。 IGBT 芯片与动力电池电芯并称为电动车的“双芯”,是决定电动车性能的核心器件之一。在新能源汽车上,IGBT 主要应用于电池管理系统、电动控制系统、空调控制系统、充电系统等,主要具有以下功能:在主逆变器(Main Inverter)中,IGBT 将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电;在车载充电机(OBC)中,IGBT 可将交流电转换为直流并为高压电池充电;IGBT 也广泛应用在DC/DC转换器、温度PTC、水泵、油泵、空调压缩机等系统中。
从1988 年IGBT 首次问世,到2012 年三菱电机推出微沟槽场截止型产品,IGBT 已经过7 次迭代升级,朝着减小模块尺寸、增加输出功率、降低功率损失的目标不断优化。在新能源汽车领域,随着市场对于整车性能要求的迅速提高,车规级IGBT 呈现出高电压、高效率、高功率密度和高可靠性的“四高”特性。未来的IGBT 将会在精细化技术、超结技术、高结温终端技术、先进封装技术、功能集成技术等方向进一步探索,实现尺寸厚度、功率密度、驱动效率、结温、可靠性等方面的优化,不断降低生产成本。 基于第三代半导体材料碳化硅的SiC MOSFET 虽性能优良,有助于提升效率和增加续航里程,但在成本与可靠性上还不具优势,目前全球产业化尚处起步阶段。预计至2025年,汽车电子功率器件领域采用碳化硅技术的占比将超过20% 。 新能源汽车行业临近拐点,高端车与低端车双双加速放量,预计2025 年销量有望达到505 万辆。在新能源汽车等下游应用市场蓬勃发展的拉动下,IGBT 呈现出供不应求的持续向好发展态势。预计到2025 年国内车规级IGBT市场规模为152亿元,2019-2025 年CAGR 约27%。
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