國內(nèi)的企業(yè)在不斷進(jìn)行科技研究，縮小現(xiàn)在IGBT技術(shù)和應(yīng)用的差距，未來的IGBT也會(huì)在這些方面逐步實(shí)現(xiàn)突破。

IGBT技術(shù)發(fā)展方向

1、低功率IGBT

IGBT應(yīng)用范圍一般都在600V、1KA、1KHz以上區(qū)域，為滿足家電行業(yè)的發(fā)展需求，摩托羅拉、ST半導(dǎo)體、三菱等公司推出低功率IGBT產(chǎn)品，實(shí)用于家電行業(yè)的微波爐、洗衣機(jī)、電磁灶、電子整流器、照相機(jī)等產(chǎn)品的應(yīng)用。

2、U-IGBT

U(溝槽結(jié)構(gòu))－－IGBT是在管芯上刻槽，芯片元胞內(nèi)部形成溝槽式柵極。采用溝道結(jié)構(gòu)后，可進(jìn)一步縮小元胞尺寸，減少溝道電阻，進(jìn)步電流密度，制造相同額定電流而芯片尺寸最少的產(chǎn)品。現(xiàn)有多家公司生產(chǎn)各種U—IGBT產(chǎn)品，適用低電壓驅(qū)動(dòng)、表面貼裝的要求。

3、NPT-IGBT

NPT(非穿通型)－－IGBT采用薄硅片技術(shù)，以離子注進(jìn)發(fā)射區(qū)代替高復(fù)雜、高本錢的厚層高阻外延，可降低生產(chǎn)本錢25%左右，耐壓越高本錢差越大，在性能上更具有特色，高速、低損耗、正溫度系數(shù)，無鎖定效應(yīng)，在設(shè)計(jì)600—1200V的IGBT時(shí)，NPT—IGBT可靠性最高。西門子公司可提供600V、1200V、1700V系列產(chǎn)品和6500V高壓IGBT，并推出低飽和壓降DLC型NPT—IGBT，依克賽斯、哈里斯、英特西爾、東芝等公司也相繼研制出NPT—IGBT及其模塊系列，富士電機(jī)、摩托羅拉等在研制之中，NPT型正成為IGBT發(fā)展方向。

4、SDB－－IGBT

鑒于目前廠家對(duì)IGBT的開發(fā)非常重視，三星、快捷等公司采用SDB(硅片直接鍵合)技術(shù)，在IC生產(chǎn)線上制作第四代高速IGBT及模塊系列產(chǎn)品，特點(diǎn)為高速，低飽和壓降，低拖尾電流，正溫度系數(shù)易于并聯(lián)，在600V和1200V電壓范圍性能優(yōu)良，分為UF、RUF兩大系統(tǒng)。

5、超快速IGBT

國際整流器IR公司的研發(fā)重點(diǎn)在于減少IGBT的拖尾效應(yīng)，使其能快速關(guān)斷，研制的超快速IGBT可最大限度地減少拖尾效應(yīng)，關(guān)斷時(shí)間不超過2000ns，采用特殊高能照射分層技術(shù)，關(guān)斷時(shí)間可在100ns以下，拖尾更短，重點(diǎn)產(chǎn)品專為電機(jī)控制而設(shè)計(jì)，現(xiàn)有6種型號(hào)，另可用在大功率電源變換器中。

6、IGBT/FRD

IR公司在IGBT基礎(chǔ)上推出兩款結(jié)合FRD(快速恢復(fù)二極管)的新型器件，IGBT/FRD有效結(jié)合，將轉(zhuǎn)換狀態(tài)的損耗減少20%，采用TO—247外型封裝，額定規(guī)格為1200V、25、50、75、100A，用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和功率轉(zhuǎn)換，以IGBT及FRD為基礎(chǔ)的新技術(shù)便于器件并聯(lián)，在多芯片模塊中實(shí)現(xiàn)更均勻的溫度，進(jìn)步整體可靠性。

7、IGBT功率模塊

IGBT功率模塊采用IC驅(qū)動(dòng)，各種驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，高性能IGBT芯片，新型封裝技術(shù)，從復(fù)合功率模塊PIM發(fā)展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。PIM向高壓大電流發(fā)展，其產(chǎn)品水平為1200—1800A/1800—3300V，IPM除用于變頻調(diào)速外，600A/2000V的IPM已用于電力機(jī)車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術(shù)是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB，用于艦艇上的導(dǎo)彈發(fā)射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術(shù)組裝PEBB，大大降低電路接線電感，進(jìn)步系統(tǒng)效率，現(xiàn)已開發(fā)成功第二代IPEM，其中所有的無源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化、模塊化成為IGBT發(fā)展熱門。

IGBT市場(chǎng)發(fā)展方向

首先是綠色能源：目前我國的總體能源利用效率為33%左右，比發(fā)達(dá)國家低10%，節(jié)能工作面臨較大壓力，綠色能源的推動(dòng)必不可少。

而目前中國已成為太陽能電池生產(chǎn)的第一大國，風(fēng)力發(fā)電的累計(jì)裝機(jī)容量也是連續(xù)實(shí)現(xiàn)翻番。無論是太陽能電池還是風(fēng)力發(fā)電，其系統(tǒng)應(yīng)用都需要把直流電轉(zhuǎn)化為交流電，而承擔(dān)這一任務(wù)的部件是逆變器，逆變器的核心“心臟”器件就是IGBT。

其次，新能源汽車：到目前為止，已有英、法、德等六國先后提出停售燃油車的時(shí)間表(挪威/荷蘭2025年，德國/印度2030年，英法2040年)，我國工信部也表態(tài)已經(jīng)開始研究制定傳統(tǒng)燃油車停售的時(shí)間表。

2013~2016年，我國新能源車產(chǎn)量從2萬輛暴漲到50萬輛，根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，至2020年，我國純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛，累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛，等效為8寸IGBT晶圓需求為100萬片，累計(jì)250萬片，市場(chǎng)相當(dāng)龐大。

若拆解來看IGBT的模塊約占新能源車成本10%、占充電樁成本約20%，預(yù)計(jì)未來5年，國內(nèi)的新能源汽車及充電樁可望帶動(dòng)約200億IGBT模塊的市場(chǎng)需求。

另外就是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域：機(jī)器人的大量使用，是近年來制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的突出特點(diǎn)。我國自2013年成為世界最大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)后，工業(yè)機(jī)器人使用量大幅攀升，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過20%，2016年機(jī)器人安裝量更是高達(dá)8.5萬臺(tái)，超過全球新增工業(yè)機(jī)器人數(shù)量的30%。IGBT在工業(yè)用機(jī)器人領(lǐng)域也扮演重要的角色。

進(jìn)口替代是我國IGBT發(fā)展趨勢(shì)。我國IGBT器件90%依賴進(jìn)口，國產(chǎn)市場(chǎng)份額主要被歐美、日本企業(yè)壟斷。中國IGBT企業(yè)在研發(fā)與制造工藝方面極度缺乏經(jīng)驗(yàn)，與世界先進(jìn)水平差距很大。同時(shí)IGBT都是關(guān)鍵設(shè)備上的核心部件，設(shè)備廠商更換國產(chǎn)產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)很大，這也是制約國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)入高端市場(chǎng)的障礙。

IGBT的發(fā)展受到政策的支持，其發(fā)展途徑和發(fā)展途徑都能得到好的保障，在這些扶持項(xiàng)目的背后，科技的提升和產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程都能得到加快。