I prodotti a semiconduttore possono essere suddivisi in circuiti integrati, dispositivi discreti e altre categorie, tra cui i dispositivi di potenza a semiconduttore sono una parte importante dei dispositivi discreti. I dispositivi discreti si riferiscono agli elementi circuitali di base con un'unica funzione, che realizzano principalmente l'elaborazione e la trasformazione dell'energia elettrica. I dispositivi discreti includono principalmente diodi di potenza, transistor di potenza, tiristori, MOSFET, IGBT e altri prodotti. Tra questi, il mercato attuale è più preoccupato e il volume è relativamente grande è IGBT.
& quot;IGBT" sta per transistor bipolare a gate isolato. Il modulo IGBT è un prodotto a semiconduttore modulare che è confezionato da chip IGBT e FWD (chip diodo a ruota libera) attraverso un ponte di circuito specifico. Il modulo IGBT ha le caratteristiche di risparmio energetico, installazione e manutenzione convenienti e dissipazione del calore stabile. Attualmente, la maggior parte dei prodotti modulari venduti sul mercato sono tali prodotti modulari. In generale, l'IGBT si riferisce anche al modulo IGBT.
IGBT è il dispositivo centrale per la conversione e la trasmissione dell'energia, comunemente noto come"CPU" di dispositivi elettronici di potenza. L'uso di IGBT per la conversione di potenza può migliorare l'efficienza e la qualità del consumo energetico. Ha le caratteristiche di alta efficienza e risparmio energetico e protezione dell'ambiente verde. È per risolvere il problema della scarsità di energia e ridurre il carbonio. La tecnologia di supporto chiave per le emissioni.
L'attuale direzione di sviluppo riguarda principalmente i cambiamenti strutturali, nonché il miglioramento della tecnologia di elaborazione dei wafer di silicio, della tecnologia di confezionamento, ecc. La tendenza allo sviluppo è ridurre le perdite e ridurre i costi di produzione. Attualmente, i materiali semiconduttori a base di silicio sono vicini ai loro limiti fisici sotto le loro proprietà del materiale. I materiali semiconduttori composti di terza generazione sono entrati rapidamente nel processo di industrializzazione. La preparazione, il processo di fabbricazione e la fisica dei dispositivi di materiali semiconduttori a banda larga rappresentati da SiC e GaN sono in rapido sviluppo.
02 Mercato dei dispositivi di potenza
Il mercato dei semiconduttori è molto caldo, ma i dispositivi di potenza sono più popolari dei semiconduttori. Made in China 2025, il nucleo sono i dispositivi di alimentazione. In quanto settore emergente strategico nazionale, gli IGBT sono ampiamente utilizzati nei settori del trasporto ferroviario, delle reti intelligenti, dell'aerospazio, dei veicoli elettrici e delle nuove apparecchiature energetiche.
Nel campo dei veicoli di nuova energia: i moduli IGBT rappresentano quasi il 10% del costo dei veicoli elettrici e circa il 20% del costo delle pile di ricarica. Nel campo dei veicoli di nuova energia, viene utilizzato principalmente in A) inverter DC/AC (DC/AC) ad alta potenza del sistema di controllo elettrico per azionare il motore dell'auto; B) inverter DC/AC (DC/AC) a bassa potenza del sistema di controllo dell'aria condizionata dell'auto, utilizzare IGBT e FRD con corrente inferiore; C) Il modulo IGBT nella pila di ricarica intelligente viene utilizzato come elemento di commutazione.
Campo delle smart grid: applicati al lato della generazione di energia, i raddrizzatori e gli inverter nella generazione di energia eolica e fotovoltaica richiedono tutti l'uso di moduli IGBT. Alla fine della trasmissione, la tecnologia di trasmissione flessibile FACTS nella trasmissione UHV DC richiede una grande quantità di dispositivi di potenza come gli IGBT. All'estremità del trasformatore, l'IGBT è un componente chiave del trasformatore elettronico di potenza (PET). I consumatori, l'elettricità bianca domestica, i forni a microonde, i driver di illuminazione a LED, ecc. hanno tutti una grande domanda di IGBT.
Settore del trasporto ferroviario: dispositivi elettronici di potenza tradizionali per convertitori di trazione per veicoli di trasporto ferroviario e vari convertitori ausiliari.
Gli esperti stimano che l'intero mercato degli IGBT sarà di circa 10 miliardi di dollari nel 2020, con un tasso di crescita annuale composto di oltre il 15%. Le aziende straniere che sviluppano dispositivi IGBT includono principalmente Infineon, ABB, Mitsubishi, Ximen Kang, Toshiba e Fuji. Il mercato dei semiconduttori di potenza della Cina' rappresenta oltre il 50% del mercato mondiale, ma nel mercato dei dispositivi mainstream di fascia medio-alta MOSFET e IGBT, il 90% si basa principalmente sulle importazioni, che sono sostanzialmente monopolizzate da società straniere, europee, americane e giapponesi.
IGBT ha una gamma molto ampia di tensioni, da 400V a 6500V. Pertanto, è difficile per i produttori monopolizzare un mercato. La maggior parte dei produttori sceglie le proprie aree di competenza.
Infineon, Mitsubishi e ABB hanno un vantaggio assoluto nel campo degli IGBT industriali con livelli di tensione superiori a 1700V; sono quasi monopolizzati nel campo della tecnologia IGBT ad alta tensione con livelli di tensione superiori a 3300V. Ximenkang, Fairchild, ecc. sono in una posizione vantaggiosa nel campo degli IGBT di consumo con livelli di tensione di 1700 V e inferiori.
03 Distribuzione industriale e imprese chiave
Negli ultimi anni, l'industria IGBT della Cina' ha formato una catena industriale IGBT completa di modalità IDM e modalità fonderia, e il processo di localizzazione degli IGBT ha subito un'accelerazione. I materiali ad ampio bandgap rappresentati da SiC e GaN hanno il vantaggio di superare i limiti prestazionali dei tradizionali dispositivi al silicio. , È altamente strategico e lungimirante. La barriera tecnica risiede nella preparazione dei materiali e il divario tecnologico tra le tecnologie nazionali ed estere si riduce costantemente.
Dal punto di vista dell'area domestica, il Bohai Sea Rim è Pechino e Tianjin. Pechino Yizhuang ha realizzato la raccolta di SMIC, North China Innovation, Verizon, Infineon, Chipone North, Huazhuo Jingke e altre imprese, aprendo a monte ea valle della catena industriale e formando la catena completa di componenti e materiali dell'industria dei circuiti integrati, design, ecc. riunisce quasi un centinaio di imprese a monte ea valle, e ci sono anche alcune fonderie a Tianjin. C'è solo Xi'an a ovest, Xi'an ha Xinpai, Aipark, Yongdian e così via.
Il più forte è nella provincia di Jiangsu, concentrato a Wuxi e Suzhou, soprattutto Wuxi. L'Accademia Militare di Whampoa, conosciuta come circuito integrato della Cina's, ha già sviluppato molti componenti, che si tratti di una fonderia o di un'azienda di progettazione, molti dei quali sono a Wuxi. Shenzhen è più forte dal punto di vista delle applicazioni dei dispositivi di alimentazione e anche alcune piccole fonderie hanno iniziato a produrre dispositivi di alimentazione.
Zhuzhou CRRC Times Electric: l'unica azienda nazionale che ha padroneggiato in modo indipendente la tecnologia di chip e moduli IGBT di alimentazione su rotaia ad alta velocità, concentrandosi su moduli ad alta tensione da 1200 V-6500 V, costruendo il proprio parco IGBT per unità di business a semiconduttori, con linee di chip IGBT e modulo di supporto linee di confezionamento.
BYD: Focus su moduli IGBT di livello industriale e moduli IGBT di livello automobilistico, con una quota di mercato del 18% nel 2019, seconda solo a Infineon. Nel 2020, il business dei semiconduttori sarà integrato e la"BYD Semiconductor Co., Ltd." sarà stabilito. Si prevede che la quota di fornitura esterna di IGBT supererà il 50%. Nel 2020 verrà avviato a Changsha il progetto IGBT con un investimento complessivo di 1 miliardo di yuan e verrà progettata una linea di produzione con una produzione annua di 250.000 wafer da 8 pollici.
Silan Micro: uno dei principali produttori nazionali di prodotti IGBT, principalmente processo IGBT perforato da 300-600 V, processo IGBT con slot gate non perforato da 1200 V, è una delle poche aziende nazionali che si sono sviluppate da una pura società di progettazione di chip a un Il modello IDM (design integrato con la produzione) è un'azienda di prodotti a semiconduttori completa con il suo modello di sviluppo principale. Uno dei mercati presi di mira dai prodotti IGBT dell'azienda'è il campo energetico bianco di livello consumer.
Jilin China Micro: integrando progettazione, elaborazione, confezionamento e test di IGBT, ci sono più dispositivi discreti a semiconduttore di potenza e linee di produzione di chip IC, i primi cinque dispositivi di potenza a semiconduttore domestici e la prima società quotata in questo campo.
Zhonghuan: L'attività principale è la produzione e la vendita di dispositivi discreti a semiconduttore, silicio monocristallino e wafer di silicio. Nel 2015, gli IGBT per l'elettronica di consumo sono stati prodotti in serie, gli IGBT ad alta tensione sono ancora in fase di sviluppo e i dispositivi di alimentazione a risparmio energetico possono essere utilizzati nelle pile di ricarica.
Xi'an Yongdian: modulo ad alta tensione 1200V-6500V/75A-2400A, principalmente per campi ad alta tensione come il trasporto ferroviario e la smart grid
Zhongke Junxin: una joint venture sino-straniera che si occupa di ricerca e sviluppo di chip elettronici come IGBT e FRD. È l'unica impresa domestica che padroneggia completamente la tecnologia dei chip IGBT a piena tensione 650V-6500V per il riscaldamento a induzione elettromagnetica, elettrodomestici a conversione di frequenza, saldatrici inverter, inverter industriali, nuova energia e altri campi. È la prima impresa nazionale a sviluppare la tecnologia di interruzione del campo del cancello di trincea e raggiungere la produzione di massa.
Jiejie Microelectronics: Nel campo dei dispositivi a semiconduttore di potenza domestica, dispositivi a tiristori e chip chip IDM (produttori di componenti integrati, ovvero che coprono l'intera catena dell'industria dei chip, integrando progettazione, produzione, imballaggio e collaudo di chip) produttori di semiconduttori. I principali dispositivi a semiconduttore di potenza aziendali rappresentavano il 49,92% e i chip a semiconduttore di potenza rappresentavano il 35,11%.
Star Semiconductor: L'ottavo più grande fornitore di moduli IGBT al mondo e l'unica azienda cinese che è entrata nella classifica TOP10 di' L'attività principale è la progettazione, lo sviluppo e la produzione di chip e moduli di semiconduttori di potenza basati su IGBT e la vendita sotto forma di moduli IGBT. Il chip IGBT e il chip del diodo a recupero rapido sviluppati e progettati in modo indipendente dall'azienda sono una delle principali competitività dell'azienda.
04 Tendenze di investimento
A causa del caldo mercato degli IGBT, Infineon Technology, la tedesca's, che detiene la più grande quota globale, ha investito 1,6 miliardi di euro per costruire una nuova fabbrica in Austria, che dovrebbe essere messa in funzione entro la fine del 2021 Lo stabilimento di New York di ON Semiconductor investirà 430 milioni di dollari entro la fine del 2022. Toshiba investirà circa 80 miliardi di yen per aumentare la capacità produttiva entro il 2023 e Fuji Electric investirà anche 120 miliardi di yen in patria e all'estero entro il 2023.
Il progetto della linea di produzione di produzione di chip semiconduttori da 12 pollici con processo caratteristico di Silan Micro' è stato appena messo in produzione e la seconda fase di 12 miliardi è in arrivo. Star Semiconductor prevede di investire 229 milioni di yuan per costruire un progetto di industrializzazione completo di moduli in carburo di silicio a Jiaxing. China Resources Micro intende costruire un progetto di base per l'imballaggio e il test di semiconduttori di potenza per definire linee di produzione avanzate per l'imballaggio di dispositivi di alimentazione a semiconduttore. Yangjie Technology ha raccolto 1,5 miliardi di yuan per investire in progetti di confezionamento e test di chip semiconduttori. L'investimento totale di Wingtech's di 10 miliardi di Wuxi ODM smart super factory e R&D center e Shanghai Lingang da 12 pollici per semiconduttori di potenza di livello automobilistico automatizzato centro di produzione di wafer con un investimento totale di 12 miliardi. Inoltre, aziende come Nitrogen Silicon Technology, Ugallium Technology, Zhizhan Technology, Chaoxinxing Semiconductor, Tongguang Crystal e Zhanxin Electronics hanno tutte ricevuto finanziamenti di diverse dimensioni.
Molte società quotate nazionali hanno anche annunciato ufficialmente che entreranno nel mercato degli IGBT e aumenteranno il business degli IGBT. Ad esempio, le azioni di Taiji hanno costruito una linea di confezionamento e test, investito in Puluan Semiconductor e implementato la progettazione di chip IGBT e attività legate alla fonderia.