在IGBT得到大力發展之前，功率場效應管MOSFET被用于需要快速開關的中低壓場合，晶閘管、GTO被用于中高壓領域。MOSFET雖然有開關速度快、輸入阻抗高、熱穩定性好、驅動電路簡單的優點;但是，在200V或更高電壓的場合，MOSFET的導通電阻隨著擊穿電壓的增加會迅速增加，使得其功耗大幅增加，存在著不能得到高耐壓、大容量元件等缺陷。雙極晶體管具有優異的低正向導通壓降特性，雖然可以得到高耐壓、大容量的元件，但是它要求的驅動電流大，控制電路非常復雜，而且交換速度不夠快。

IGBT正是作為順應這種要求而開發的，它是由MOSFET(輸入級)和PNP晶體管(輸出級)復合而成的一種器件，既有MOSFET器件驅動功率小和開關速度快的特點(控制和響應)，又有雙極型器件飽和壓降低而容量大的特點(功率級較為耐用)，頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十KHz頻率范圍內?；谶@些優異的特性，IGBT一直廣泛使用在超過300V電壓的應用中，模塊化的IGBT可以滿足更高的電流傳導要求，其應用領域不斷提高，今后將有更大的發展。

IGBT的結構與特性：

如下圖所示為一個N溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結構， N+區稱為源區，附于其上的電極稱為源極(即發射極E)。N基極稱為漏區。器件的控制區為柵區，附于其上的電極稱為柵極(即門極G)。溝道在緊靠柵區邊界形成。在C、E兩極之間的P型區(包括P+和P-區，溝道在該區域形成)，稱為亞溝道區(Subchannel region)。而在漏區另一側的P+區稱為漏注入區(Drain injector)，它是IGBT特有的功能區，與漏區和亞溝道區一起形成PNP雙極晶體管，起發射極的作用，向漏極注入空穴，進行導電調制，以降低器件的通態電壓。附于漏注入區上的電極稱為漏極(即集電極C)。

　　N溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結構

IGBT的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP(原來為NPN)晶體管提供基極電流，使IGBT導通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關斷。IGBT的驅動方法和MOSFET基本相同，只需控制輸入極N-溝道MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。當MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N-層的空穴(少子)，對N-層進行電導調制，減小N-層的電阻，使IGBT在高電壓時，也具有低的通態電壓。

近年來，國家大力推行碳中和政策，有望驅動清潔能源發電的快速發展，以及電動汽車滲透率的迅速提升，為IGBT帶來強勁的增長動力。

在光伏和風電方面，IGBT是光伏和風電逆變器的核心器件，占逆變器價值量的20%-30%。最典型的應用場景就是光伏逆變器，需要大量高壓、超高壓的IGBT模塊，將光伏發出的粗電轉換為可平穩上網的精細電，這是實現碳中和的核心環節。

2021年12月光伏逆變器出口482.36萬臺，同比增長26.7%，環比增長4.9%；2021年全年出口4370.17萬臺，同比增長42.7%。2022年，預計光伏行業有50%的增長，各家逆變器廠商的出貨量取決于拿到的芯片量，光伏IGBT依舊緊缺。

長期來看，2020-2025年全球光伏逆變器市場規模將從458億元人民幣增長至1096億元，其中國內新增市場從72億元增長至164億元，海外新增市場從368億元增長至915億元。按IGBT占逆變器價值量20%來算，2025年全球、中國光伏逆變器用IGBT的市場規模將分別達到274、41億元。

在新能源汽車方面，IGBT主要應用于電控系統，約占電控系統成本的37%。新能源汽車滲透率逐步上升，將持續拉動IGBT模塊市場的需求。據測算，我國2025年新能源汽車IGBT市場規模將達165億元，2020-2025年復合增長率高達31.5%。

乘聯會統計2021年國內新能源汽車銷量達到331.2萬輛，同比增長181.0%，滲透率在15%，2022年新能源車銷量預計在450-550萬輛左右，滲透率將提升至20%以上，繼續高增長。

其中，2022年新能源車主要增量在A級車，裝載的是750V的IGBT模塊，因此預計傳統的1200V和650V供應會比較穩定，750V的IGBT模塊供應相對緊缺。由于全球領軍的英飛凌和日系廠商產能非常緊張，庫存達到歷史最低水平，同時擴產比較保守，向國內供給有限，國內廠商迎來國產替代機會。

除了以上光伏和新能車領域，儲能、家電、工控等領域對IGBT的需求也較大。根據調研，2019年全球IGBT市場規模超過70美元，2021年突破100億美元，到2026年有望達到190億美元，復合增長率約為13.6%。

中國IGBT市場規模有望在2025年達到520億元，2018-2025年復合增長率高達近20%。目前全球IGBT缺貨漲價現象仍較為明顯，中國企業有望把握機遇，加速推進國產替代，市場份額或將快速提升。

IGBT國產替代需求強勁，國內廠商持續加大投入，多家廠商產品取得良好進展。

目前，全球IGBT市場集中度較高，主要由國外領先廠商占據，2019年英飛凌、三菱、富士電機合計占據全球IGBT模塊市場份額的58.0%，國內僅斯達半導一家進入前十，份額僅2.5%。對于國內市場，IGBT的國產滲透率不足15%。

在中美科技爭端日益加劇，以及芯片產能緊張的背景下，下游國內客戶在加速導入國產IGBT。假設2025年國內IGBT市場的國產滲透率達到30%，對應國內IGBT廠商的市場空間將達到156億元，而2020年國內IGBT第一大廠商斯達半導的銷售額僅為9.1億元，未來增長空間巨大。

盡管國內IGBT廠商起步較晚，但隨著持續的研發投入，下游廠商的配合，近年來國內廠商已取得明顯的進展。

臺灣茂矽電子降低晶圓導通電阻，通過六寸晶圓降低IGBT製造成本并得到較高的良率，并改善電動車關鍵零組件多得向英飛凌（Infineon）、意法半導體（ST）等國外大廠購買的情形。

目前市面上出現的晶圓直徑主要是150mm、200mm、300mm，分別對應6英寸、8英寸、12英寸的晶圓；國產芯片在晶圓的產能上，也就是在6寸上有優勢；

全球10大8”晶圓廠約有40座,其中33座在亞洲(臺灣15座,中國8座)在2019-2021產能僅擴廠5%,仍不足以滿足后續電動車與工業控制市場,導致IGBT持續漲價。

由工采網代理的臺灣茂矽電子推出的IGBT晶圓 - P81MV022NL0013P是一款1200V、40A、FS工藝的6寸IGBT晶圓片；1200V壕溝和現場停止技術；低開關損耗；正溫度系數；簡單的平行技術。

芯片圖：

茂矽電子成立于1987年，晶圓制造長期聚焦在功率半導體元件及電源管理IC領域，以MOS管、IGBT，模擬芯片、二極管等產品為主，打破國外壟斷現象。

ISweek工采網與茂矽電子強強聯手，給國內客戶提供更有效的技術支持和專業服務，更多產品選型及詳情與應用說明規格書等可致電，獲取相關商品、詢價單，申請樣品，期待您的光臨。

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