IGBT及第三代半導(dǎo)體功率器件技術(shù)與應(yīng)用

“雙碳”戰(zhàn)略帶來(lái)的新能源增量需求，以及國(guó)產(chǎn)替代的需求，也會(huì)為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)帶來(lái)巨大增長(zhǎng)空間，在新能源汽車(chē)、智能電網(wǎng)、消費(fèi)電子、信息通訊、軌道交通、光伏、風(fēng)電、工控等領(lǐng)域的持續(xù)滲透，為我國(guó)打開(kāi)了巨大的市場(chǎng)。隨著近年逐步開(kāi)始商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化，功率半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)迎來(lái)了新的發(fā)展賽道，并逐步形成與行業(yè)應(yīng)用緊密相關(guān)的新發(fā)展趨勢(shì)。尤其是IGBT及第三代半導(dǎo)體功率器件技術(shù)與應(yīng)用。

技術(shù)進(jìn)步+產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完善?IGBT市場(chǎng)規(guī)模逐年擴(kuò)大

隨著電力電子應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大和需求的增長(zhǎng)，絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，簡(jiǎn)稱(chēng)IGBT）作為功率電子器件的核心之一，在能源轉(zhuǎn)換、工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、可再生能源等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。IGBT是第三代功率半導(dǎo)體技術(shù)革命的代表性產(chǎn)品，是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷粯I(yè)界譽(yù)為電力電子行業(yè)中的“CPU”。

IGBT的缺口一直存在，并且硅基IGBT的技術(shù)仍在進(jìn)步，尤其是新能源車(chē)、光伏、工業(yè)控制等領(lǐng)域“給力”下游的推動(dòng)下，新能源需求“井噴”，也導(dǎo)致這個(gè)細(xì)分賽道越發(fā)受到關(guān)注。我國(guó)是全球最大的IGBT需求市場(chǎng)，產(chǎn)業(yè)具有較大的發(fā)展前景，但我國(guó)IGBT自給率不足20%，本土替代仍有較大的提升空間；隨著本土IGBT產(chǎn)品性能已經(jīng)逐漸成熟，且部分產(chǎn)品性能可對(duì)標(biāo)海外IGBT大廠產(chǎn)品，加速?lài)?guó)產(chǎn)化IGBT產(chǎn)品市場(chǎng)滲透，逐步切入高端市場(chǎng)。目前IGBT產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀表現(xiàn)為：

市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大：隨著全球能源轉(zhuǎn)型和節(jié)能環(huán)保要求的提高，IGBT市場(chǎng)規(guī)模逐年擴(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模從2015年的約150億美元增長(zhǎng)到2021年的近220億美元。

技術(shù)不斷創(chuàng)新：IGBT技術(shù)在功率密度、工作頻率、損耗控制等方面不斷創(chuàng)新。新一代IGBT產(chǎn)品在提高開(kāi)關(guān)速度、降低開(kāi)關(guān)損耗、增強(qiáng)耐壓能力等方面取得了顯著進(jìn)展，提高了系統(tǒng)效率和可靠性。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛：IGBT在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，包括電力傳輸與分配、電動(dòng)汽車(chē)、工業(yè)驅(qū)動(dòng)、可再生能源（如太陽(yáng)能和風(fēng)能）、軌道交通等。特別是在電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源領(lǐng)域，IGBT的需求量持續(xù)增長(zhǎng)。

產(chǎn)業(yè)鏈完善：IGBT產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完善，包括IGBT芯片設(shè)計(jì)與制造、封裝測(cè)試、模塊組裝等環(huán)節(jié)。各個(gè)環(huán)節(jié)的企業(yè)積極開(kāi)展研發(fā)合作和技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。

全球半導(dǎo)體格局重塑歷史關(guān)鍵期?第三代半導(dǎo)體未來(lái)發(fā)展?jié)摿O大

第三代半導(dǎo)體材料，如碳化硅（Silicon Carbide，SiC）和氮化鎵（Gallium Nitride，GaN），被認(rèn)為是下一代功率電子器件的關(guān)鍵材料。當(dāng)前正值全球半導(dǎo)體格局重塑的歷史關(guān)鍵期，第三代半導(dǎo)體是支撐智能、綠色、可持續(xù)發(fā)展的重要力量，在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，支撐高速列車(chē)、新能源汽車(chē)、5G基站等升級(jí)換代，支撐光電子與微電子深度融合，實(shí)現(xiàn)跨界創(chuàng)新等方面發(fā)揮著重要作用。以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）等寬禁帶化合物半導(dǎo)體為代表的第三代半導(dǎo)體材料已引發(fā)全球矚目，成為全球半導(dǎo)體研究前沿和熱點(diǎn)。中國(guó)作為全球最大市場(chǎng)已啟動(dòng)（新型電力系統(tǒng)、高鐵、新能源汽車(chē)、 5G/6G通信、半導(dǎo)體照明及超越照明、工業(yè)電機(jī)及消費(fèi)電子市場(chǎng)），應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。未來(lái)，第三代半導(dǎo)體技術(shù)將向著更加高性能、低功耗、可靠性更強(qiáng)、生產(chǎn)成本更低廉等方向發(fā)展。

針對(duì)第三代半導(dǎo)體功率電子技術(shù)發(fā)展的一些現(xiàn)狀表現(xiàn)有：

高溫高壓應(yīng)用：碳化硅和氮化鎵具有優(yōu)異的高溫高壓特性，使得它們?cè)诟邷丨h(huán)境下或高電壓應(yīng)用中表現(xiàn)出更高的性能和可靠性。這使得第三代半導(dǎo)體功率電子技術(shù)在航空航天、電力電子和油井開(kāi)采等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

功率密度提升：碳化硅和氮化鎵材料具有較高的電子飽和漂移速度和熱導(dǎo)率，使得器件能夠在較高頻率和功率密度下工作。這將有助于實(shí)現(xiàn)更小體積、更高效率的功率電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

高頻應(yīng)用：碳化硅和氮化鎵材料的特性使得第三代半導(dǎo)體功率電子器件能夠?qū)崿F(xiàn)更高的開(kāi)關(guān)頻率，從而降低系統(tǒng)中的電磁干擾和體積。這在通信、無(wú)線(xiàn)充電和雷達(dá)等高頻應(yīng)用中具有重要意義。

產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大：碳化硅和氮化鎵材料的市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大。據(jù)預(yù)測(cè)，到2027年，碳化硅和氮化鎵市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)到30億美元和20億美元。

總體而言，IGBT產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)規(guī)模、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用領(lǐng)域方面持續(xù)發(fā)展，而第三代半導(dǎo)體功率電子技術(shù)作為未來(lái)的發(fā)展方向，在高溫高壓應(yīng)用、功率密度提升、高頻應(yīng)用等方面顯示出巨大的潛力。這些發(fā)展將推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和電力電子行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

眾專(zhuān)家企業(yè)高管7月齊聚上海?聚焦前沿技術(shù)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

值得關(guān)注的是，“2023 先進(jìn)IGBT及第三代半導(dǎo)體功率電子技術(shù)與應(yīng)用論壇”將于7月20-21日在上海舉辦。

為推動(dòng)IGBT及第三代半導(dǎo)體功率電子技術(shù)與應(yīng)用，本次論壇由半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)電子信息行業(yè)分會(huì)、勵(lì)展博覽集團(tuán)聯(lián)合主辦，將在NEPCON China 2023 電子展(第三十一屆國(guó)際電子生產(chǎn)設(shè)備暨微電子工業(yè)展覽會(huì))期間，在上海世博展覽館舉辦。

隨著新材料技術(shù)的不斷突破和在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,形成了“一代材料、一代工藝、一代裝備、一代產(chǎn)品、一代產(chǎn)業(yè)”。屆時(shí)論壇將邀請(qǐng)到產(chǎn)業(yè)鏈知名企業(yè)專(zhuān)家代表，聚焦前沿技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用，暢談產(chǎn)業(yè)鏈之間的協(xié)同創(chuàng)新與合作，攜手向前，共享共贏。

2023 NEPCON China電子生產(chǎn)設(shè)備展，將于7月19-21日在上海世博展覽館拉開(kāi)帷幕。由中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)電子信息行業(yè)分會(huì)與勵(lì)展博覽集團(tuán)聯(lián)合主辦。此次展會(huì)面積預(yù)計(jì)達(dá)42,000平米，觀眾預(yù)計(jì)38,000名。來(lái)自超22個(gè)國(guó)家和地區(qū)的超500個(gè)知名展商品牌將同步亮相，全面展示前沿技術(shù)成果與核心產(chǎn)品。NEPCON China 2023 秉持“智造連芯”的創(chuàng)新理念，致力于將先進(jìn)封裝測(cè)試技術(shù)與最新的PCBA技術(shù)趨勢(shì)融合一站式呈現(xiàn)。展會(huì)將匯聚600個(gè)企業(yè)及品牌展示PCBA全球首發(fā)新品，包括表面貼裝（SMT）、智能工廠及自動(dòng)化技術(shù)、點(diǎn)膠噴涂、測(cè)試測(cè)量、半導(dǎo)體封測(cè)、電子制造服務(wù)（EMS)，元器件等展區(qū)。

編輯：黃飛

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