在新能源汽車中，IGBT其實是很重要的一部分，它對于一輛汽車的穩定性與安全性有著至關重要的影響。那么，我們就先來看看IGBT是什么。

一、IGBT產生的背景

在半導體領域中功率半導體是電子裝置中電能轉換與電路控制的核心，主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉換等。功率半導體細分為功率器件（分立器件的一支）和功率IC（集成電路的一支）。從技術發展來看，功率分立器件的演進路徑基本為二極管到晶閘管到MOSFET再到IGBT，其中，IGBT是功率半導體新一代中的典型產品。

功率器件按照驅動方式可以分為兩大類，分別是電壓型控制器件和電流型控制器件。電壓型控制器件主要是通過改變調節控制端電壓來控制器件的開通與關斷，而電流型控制器件則主要是通過改變調節控制端電流大小來控制器件的開通與關斷。電流控制型器件的共同特點是導通損耗小，所需驅動功率小，但是驅動電路復雜，工作頻率較低，如晶閘管、二極管、BJT等。而電壓控制型器件的共同特點在于輸入阻抗高、所需驅動功率小、驅動電路簡單、工作頻率高，如IGBT、MOSFET等。

MOSFET主要應用于中小功率場合如電腦功率電源、家用電器等，具有門極輸入阻抗高、驅動功率小、開關速度快、開關損耗小的特點。但隨著下游應用發展越來越快，MOSFET的電流能力顯然已經不能滿足市場需求。為了在保留MOSFET優點的前提下降低器件的導通電阻，人們曾經嘗試通過提高MOSFET襯底的摻雜濃度以降低導通電阻，但襯底摻雜的提高會降低器件的耐壓。如果在MOSFET結構的基礎上引入一個雙極型BJT結構，就不僅能夠保留MOSFET的原有優點，還可以通過BJT結構提高器件的電流能力。

BJT即為雙極型晶體管，俗稱三極管，在三極管中,空穴電子和自由電子都參與導電,稱為雙極型器件;而MOS管只有多子導電,稱為單極型器件。在放大狀態工作時,三極管發射結正偏,有基極電流,相應的輸入電阻較小,約為103Ω。由于BJT 是雙極性器件，在工作過程中，器件結構漂移區中有注入載流子貯存時間，導致其不能在高頻下工作。

在經過技術上的不斷改進后，結合了兩者優勢的IGBT應運而生。目前，IGBT已經能夠覆蓋從600V~6500V的電壓范圍，應用涵蓋從工業電源、變頻器、新能源汽車、新能源發電到軌道交通、國家電網等一系列領域。IGBT憑借其高工作頻率、高電流性能、開關損耗小等優點在龐大的功率器件世界中贏得了自己的一片領域。

IGBT全稱為絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極結型晶體管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型-電壓驅動式-功率半導體器件,其具有自關斷的特征。長期以來，IGBT（包括芯片）被壟斷在少數IDM手上(FairChild、Infineon、TOSHIBA)。由于其在高壓、大電流、高速等方面的優勢是其他功率器件無法比擬的，因而在電力電子領域它是較為理想的開關器件，也被譽為“電力電子器件里的CPU”。

二、IGBT行業發展情況

1、IGBT產業鏈情況

IGBT產業鏈上下游與產品的制造流程有很強的聯系。上游主要為設計、芯片制造、陶瓷基板制造；中游主要為封裝外殼、覆銅陶瓷基板、散熱底板以及引線框架制作；下游主要是模塊封裝及產品測試。終端應用市場則主要集中在白色家電、軌道交通、新能源汽車、智能電網等方面。

2、IGBT市場規模與應用

（1）全球IGBT的市場規模與應用情況

功率半導體中，IGBT、MOSFET、二極管及整流橋是主要的產品類別，三個產品類別約占功率半導體市場的80%左右，其中IGBT約占整個功率半導體市場份額的20%。據WSTS統計的數據顯示：2016年全球IGBT市場規模約為42.9億美元，未來市場規模還將保持持續增長的態勢，預計到2022年全球IGBT市場規模將達到67.2億美元。

從全球市場來看，目前IGBT市場處于一種被歐美日基本壟斷的局面，相比之下國產份額極低。IGBT市場競爭格局較為集中，主要競爭者包括英飛凌、三菱、富士電機、安森美、瑞士ABB等，2017年全球前五大IGBT廠商的份額超過70%，其中英飛凌占比最大，占到全球市場份額的29%。

從應用市場劃分來看，根據Yole的數據統計，全球市場上，工控、新能源和家電市場是IGBT的主要應用領域，尤其是近幾年新能源車（采用電源模塊）的爆發，極大地促進了IGBT市場的發展。根據2017年全球IGBT應用數據顯示，工控領域為IGBT最大市場需求領域，該領域占全球IGBT市場規模的37%；其次為新能源汽車領域，占比達28%；新能源發電及消費領域則分別占9%、8%。

以電動汽車為例， 2016年全球電動車銷量約200萬輛，共消耗了大概9億美金的IGBT，平均每輛車450美金。其中，混合動力和PHEV大約77萬輛，每輛車需要大約300美元的IGBT；純電動車大約123萬輛，平均每輛車使用540美元的IGBT，大功率的純電公交車用的IGBT可能超過1000美元。預計隨著全球電動車的銷量提升，IGBT在電動車領域的市場將在2022年達到20億美金。此外，隨著新能源汽車的不斷普及，對于充電樁的需求日益增加，也會拉動IGBT的需求。

面對市場的強勁需求，各IGBT廠商加大了投融資和生產布局。2019年4月，安森美半導體收購格芯位于紐約東菲什基爾300mm晶圓廠的所有權，擴大其在MOSFET和IGBT 芯片方面的產能。2020年4月，賽米控對中國增資擴產，總投資額超800萬歐元，并引入最新的MiniSKiiP生產線進行量產。

三、在新能源汽車領域

IGBT約占電機驅動系統成本的一半，而電機驅動系統占整車成本的15-20%，也就是說IGBT占整車成本的7-10%，是除電池之外成本第二高的元件，也決定了整車的能源效率。此外直流充電樁的核心也是IGBT管，直流充電樁30%的原材料成本就是IGBT。作為一種功率半導體，IGBT應用非常廣泛，小到家電、大到飛機、艦船、交通、電網等戰略性產業。此外，IGBT還是國家“02專項”的重點扶持項目，已經全面取代了傳統的Power MOSFET，被稱為電力電子行業里的“CPU”。

在電動汽車的“三電”方面，TESLA的Model S使用的三相異步驅動電機，其中每一相的驅動控制需要使用28顆塑封的IGBT芯片，三相共需要使用84顆IGBT芯片。算算總量，就可知需求的龐大。此外，充電樁的核心部件也要用到IGBT芯片。

但是，長期以來，被壟斷在少數IDM（Integrated device manufacturer）手上，比如英飛凌Infineon、富士電機、三菱等外資企業。數據顯示，2019年期間，英飛凌為國內電動乘用車市場供應62.8萬套IGBT模塊，市占率達到58%。而比亞迪供應了19.4萬套，市占率達到18%。可以說，如果沒有比亞迪，中國車規級IGBT芯片市場國內企業一直被“卡脖子”的局面無法緩解。這是實情。

就IGBT技術實力來看，比亞迪發展到了IGBT 4.0（相當于國際第五代），而斯達半導已經發展到了第六代，該公司基于第六代Trench Field Stop技術的650V/750V IGBT 芯片及配套的快恢復二極管芯片，已在新能源汽車行業實現應用。從全球看，IGBT目前已經發展到7.5代，第7代由三菱電機在2012年推出，三菱電機目前的水平可以看作7.5代，而比亞迪2018年12月12日才發布IGBT 4.0技術（也就是國際上第五代技術），所以說，目前的差距還是很大的。

故而從新能源汽車中的IGBT來看，比亞迪能夠自主研發出自己的IGBT這點無疑是其重要亮點之一，但目前相對于世界上其他強勁對手還存在差距。

文章來源：800V高壓未來