IGBT及第三代半导体功率器件技术与应用

“双碳”战略带来的新能源增量需求，以及国产替代的需求，也会为国内市场带来巨大增长空间，在新能源汽车、智能电网、消费电子、信息通讯、轨道交通、光伏、风电、工控等领域的持续渗透，为我国打开了巨大的市场。随着近年逐步开始商业化和产业化，功率半导体行业已经迎来了新的发展赛道，并逐步形成与行业应用紧密相关的新发展趋势。尤其是IGBT及第三代半导体功率器件技术与应用。

技术进步+产业链逐渐完善 IGBT市场规模逐年扩大

随着电力电子应用领域的不断扩大和需求的增长，绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）作为功率电子器件的核心之一，在能源转换、工业控制、交通运输、可再生能源等领域中得到了广泛应用。IGBT是第三代功率半导体技术革命的代表性产品，是能源变换与传输的核心器件，被业界誉为电力电子行业中的“CPU”。

IGBT的缺口一直存在，并且硅基IGBT的技术仍在进步，尤其是新能源车、光伏、工业控制等领域“给力”下游的推动下，新能源需求“井喷”，也导致这个细分赛道越发受到关注。我国是全球最大的IGBT需求市场，产业具有较大的发展前景，但我国IGBT自给率不足20%，本土替代仍有较大的提升空间；随着本土IGBT产品性能已经逐渐成熟，且部分产品性能可对标海外IGBT大厂产品，加速国产化IGBT产品市场渗透，逐步切入高端市场。目前IGBT产业发展现状表现为：

市场规模扩大：随着全球能源转型和节能环保要求的提高，IGBT市场规模逐年扩大。据统计，全球IGBT市场规模从2015年的约150亿美元增长到2021年的近220亿美元。

技术不断创新：IGBT技术在功率密度、工作频率、损耗控制等方面不断创新。新一代IGBT产品在提高开关速度、降低开关损耗、增强耐压能力等方面取得了显著进展，提高了系统效率和可靠性。

应用领域广泛：IGBT在各个领域都有广泛的应用，包括电力传输与分配、电动汽车、工业驱动、可再生能源（如太阳能和风能）、轨道交通等。特别是在电动汽车和可再生能源领域，IGBT的需求量持续增长。

产业链完善：IGBT产业链逐渐完善，包括IGBT芯片设计与制造、封装测试、模块组装等环节。各个环节的企业积极开展研发合作和技术创新，推动整个产业链的协同发展。

全球半导体格局重塑历史关键期 第三代半导体未来发展潜力极大

第三代半导体材料，如碳化硅（Silicon Carbide，SiC）和氮化镓（Gallium Nitride，GaN），被认为是下一代功率电子器件的关键材料。当前正值全球半导体格局重塑的历史关键期，第三代半导体是支撑智能、绿色、可持续发展的重要力量，在实现“双碳”目标，支撑高速列车、新能源汽车、5G基站等升级换代，支撑光电子与微电子深度融合，实现跨界创新等方面发挥着重要作用。以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等宽禁带化合物半导体为代表的第三代半导体材料已引发全球瞩目，成为全球半导体研究前沿和热点。中国作为全球最大市场已启动（新型电力系统、高铁、新能源汽车、 5G/6G通信、半导体照明及超越照明、工业电机及消费电子市场），应用需求驱动技术创新。未来，第三代半导体技术将向着更加高性能、低功耗、可靠性更强、生产成本更低廉等方向发展。

针对第三代半导体功率电子技术发展的一些现状表现有：

高温高压应用：碳化硅和氮化镓具有优异的高温高压特性，使得它们在高温环境下或高电压应用中表现出更高的性能和可靠性。这使得第三代半导体功率电子技术在航空航天、电力电子和油井开采等领域具有广阔的应用前景。

功率密度提升：碳化硅和氮化镓材料具有较高的电子饱和漂移速度和热导率，使得器件能够在较高频率和功率密度下工作。这将有助于实现更小体积、更高效率的功率电子系统设计。

高频应用：碳化硅和氮化镓材料的特性使得第三代半导体功率电子器件能够实现更高的开关频率，从而降低系统中的电磁干扰和体积。这在通信、无线充电和雷达等高频应用中具有重要意义。

产业规模扩大：碳化硅和氮化镓材料的市场规模逐渐扩大。据预测，到2027年，碳化硅和氮化镓市场规模将分别达到30亿美元和20亿美元。

总体而言，IGBT产业在市场规模、技术创新和应用领域方面持续发展，而第三代半导体功率电子技术作为未来的发展方向，在高温高压应用、功率密度提升、高频应用等方面显示出巨大的潜力。这些发展将推动能源转型和电力电子行业的进一步发展。

众专家企业高管7月齐聚上海 聚焦前沿技术与产业应用

值得关注的是，“2023 先进IGBT及第三代半导体功率电子技术与应用论坛”将于7月20-21日在上海举办。

为推动IGBT及第三代半导体功率电子技术与应用，本次论坛由半导体产业网、第三代半导体产业、中国国际贸易促进委员会电子信息行业分会、励展博览集团联合主办，将在NEPCON China 2023 电子展(第三十一届国际电子生产设备暨微电子工业展览会)期间，在上海世博展览馆举办。

随着新材料技术的不断突破和在各个领域的广泛应用,形成了“一代材料、一代工艺、一代装备、一代产品、一代产业”。届时论坛将邀请到产业链知名企业专家代表，聚焦前沿技术进步与产业创新应用，畅谈产业链之间的协同创新与合作，携手向前，共享共赢。

2023 NEPCON China电子生产设备展，将于7月19-21日在上海世博展览馆拉开帷幕。由中国国际贸易促进委员会电子信息行业分会与励展博览集团联合主办。此次展会面积预计达42,000平米，观众预计38,000名。来自超22个国家和地区的超500个知名展商品牌将同步亮相，全面展示前沿技术成果与核心产品。NEPCON China 2023 秉持“智造连芯”的创新理念，致力于将先进封装测试技术与最新的PCBA技术趋势融合一站式呈现。展会将汇聚600个企业及品牌展示PCBA全球首发新品，包括表面贴装（SMT）、智能工厂及自动化技术、点胶喷涂、测试测量、半导体封测、电子制造服务（EMS)，元器件等展区。

编辑：黄飞