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IGBT爱你仍是恨你!
2022-04-30 17:32:43       来源:乐鱼官网

  (绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器材,具有驱动功率小,饱满压下降的特色。

  IGBT兼备MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的长处,本质上可以当作非通即断的开关,依据在电路中接收到的指令来调整电压、电流、频率等……

  其实你只需求知道IGBT是当时电力电子职业最受欢迎的电子器材,相当于一个开关。曾经电子职业用MOSFET或许GTR,但前者导通压降大,载流密度小,后者驱动电流较大,只要IGBT兼具两者的长处,十分合适运用于直流电压为600V及以上的变流体系如沟通电机、变频器(逆变器)、开关电源、照明电路、牵引传动等范畴。

  把IGBT与另一种FWD(续流二极管芯片)经过特定的电路桥接封装成IGBT模块化半导体产品,便可直接运用于变频器、UPS不间断电源等设备上。

  不只功能好,相同标准的IGBT价格比MOS现已低40%左右,下流客户出于本钱的考虑底子都会用IGBT。除了在某些特定范畴或许还会有必定需求,光伏范畴底子现已都是IGBT了。

  正由于IGBT有如此大的优势,因而已被公认为国际电力电子工业的第三大革命。

  当一个产品被工业和本钱界广泛重视,大约率是由于赢利高。而IGBT的赢利高现已不是三两年的作业,但由于全球就那么两三家会做,技能被独占,因而工业界和出资界早就安安心心地在做IGBT模块。能让工业界和本钱界再次重视IGBT的原因,那便是不只赢利高,并且还提价和缺货!

  和光伏组件、电池、硅片扩产相同,和风电职业扩产相同,和新能源车、充电桩扩产相同,用于这些范畴的电力电子设备也在扩产。在功率器材范畴,尤其是IGBT职业对应光伏发电、风电这些新能源运用商场,无论是国内国外的商场都十分火。

  以光伏为例,光伏范畴的IGBT包含单管和模块,中小功率逆变器首要是IGBT单管,大功率逆变器则是IGBT模块需求旺盛,本年逆变器客户的IGBT出货量增速遍及在50%以上。

  光伏逆变器本钱平均为0.15元/W,其间IGBT模块单位本钱在2020年头约为0.013元/W,但2021年以来,IGBT提价迅猛,现在在逆变器中的单位本钱现已超越逆变器本钱的10%,这仍是以逆变器提价后的价格来核算。在IGBT模块中,IGBT芯片大约占了60%的本钱。

  仅在本年二季度,原厂IGBT的提价起伏遍及在10%以上,英飞凌、安森美对首要客户的提价起伏在10%-20%之间,部分代理商的提价起伏更高,让下流IGBT模块厂家和终端逆变器厂家承受了巨大的本钱压力。

  问题是不只提价,还缺货。一方面由于供给端受制于疫情、产能周期影响有所下滑,导致现在IGBT供需高度严重,各标准产品的交期遍及超越六个月;另一方面新能源工业(光伏、风电、充电桩)的扩产速度真实太快。有音讯称,考虑到我国逆变器企业掩盖全球约80%的新增装机需求,估计未来三年光伏职业每年IGBT收购需求将到达20、21、23亿的水平,未来十年光伏新增对应的IGBT收购需求为400亿元。

  和光伏供给链相同,扩产就意味着保供。但在光伏、风电范畴,只要阳光电源、华为这样的逆变器巨子在保供、议价才能上优势显着,拿货优先级高,其它逆变器企业,别看固德威、锦浪股价飙升,都只能列入规划、资金有限的中小厂商,假如拿不到货只能去商场上以几倍的价格扫货。

  IGBT模块触及许多原资料,比方IGBT芯片、电阻、电容、驱动等,但其中心是IGBT芯片。

  制作芯片的重要质料便是硅晶圆,与IGBT本钱强相关的首要便是晶圆的尺度和本钱。当光伏硅料价格上涨三倍时,电子职业的硅料也不能独善其身。从某种意义上说,硅料提价也是IGBT提价的原因之一。

  光伏范畴对IGBT芯片的可靠性、功率、功率密度的要求很高,全体来说英飞凌和安森美处于抢先地位,产品比其他厂商抢先一代以上。

  加上许多国内逆变器厂商以出口为主,终端客户也对品牌有必定要求,因而在光伏商场,国内IGBT厂商底子没有比例,英飞凌(Infineon)、安森美(Onsemi)占有全球80%以上比例。

  英飞凌总部坐落德国,安森美总部坐落美国,虽然都在我国设有工厂,但疫情显然会影响其全球供给链。英飞凌和安森美在马来西亚都有产能,本年有差不多一个半月的时刻都不能正常出产,并且停线之后的产能康复也不是立刻就能完成的。

  由于现在IGBT全体的缺货比较严重,部分客户也在对国内厂商的产品进行测验,或许在低端机型中进行试用,关于风电、光伏、充电桩等范畴,作为“电力产品”的“CPU”,新产品需求一个验证的进程,验证周期或许会长达2-3年,大规划的国产话还没有完成,更没有大规划运用。

  和背板原资料PVDF类似,光伏的IGBT供给也会被其它职业的“抢货”。关于IGBT厂家来说,轿车事务的优先级都是最高的,5G、电池等范畴的运用优先级也比光伏高,这些都会抢占现有IGBT的产能。

  由于IGBT的供给底子被英飞凌、安森美独占,关于这些海外供给商来说,其海外客户如西门子、三星、施耐德的优先级也会更高。即便在光伏职业,SMA、SolarEdge、Emphase、Fronius等海外品牌的规划和实力也不弱,相同比我国逆变器企业更有优先权。同为德国企业,SMA在英飞凌的优先等级中或许更有优势;同为美国企业,SolarEdge、Emphase在安森美的客户目录中也或许更有优势。

  PV Infolink最新发布的☞☞ 2021 年光伏供给链分析及趋势显现,本年全球光伏新增装机将到达155GW左右。

  传统的光伏逆变器三巨子有阳光电源、华为、SMA。此前受美国对华为限供方针的影响,华为一方面提前准备了一部分库存,一方面测验自己出产IGBT单管或许模块,这一度让其它逆变器厂商看到了拿货的期望。但随着英飞凌和安森美都拿到了太阳能的供货答应,华为也加入到抢货的阵列。

  现在看来,在光伏逆变器范畴,英飞凌和安森美的产能也就能满意120GW的需求,和其市占率相对匹配。但关于一个量价齐升的商场来说,考虑到安全库存、中间商囤货等要素,正好匹配就代表着缺货,全体上看光伏范畴IGBT的严重短期内不太可以缓解。

  IGBT的呈现,被誉为“电力电子范畴的第三代技能革命”,不只功能好,相同标准的IGBT价格还比MOS产品低40%左右,因而IGBT底子上占有了整个光伏逆变器商场。

  MOS产品功能差,价格高,逆变器等电力电子产品底子上不太或许回到MOS年代,但这并不代表IGBT便是光伏逆变器的仅有挑选和未来。

  从技能迭代的视点来看,一种被称为“碳化硅”的产品在光伏范畴具有较好的发展远景,对逆变器功能的提高作用十分显着。

  SiC碳化硅的介电击穿强度大约是硅资料的10倍,还有更好的热导率,因而SiC功率器材可提供高耐压和低压降,可以打造出功能远优于硅基资料技能的半导体器材。

  碳化硅在光伏范畴有很大的运用远景,由于它可以提高体系的作业频率与功率。假如把硅基的IGBT换成碳化硅,光伏逆变器的功能可以有很大的提高。

  碳化硅也已被开发了几年时刻,在某些特殊的场景里现已有运用,比方三相升压MPPT中我们底子现已在用1200V的碳化硅二极管,此外一些混合运用的计划也正在变得遍及,比方硅基IGBT/MOS调配碳化硅二极管等。

  但影响碳化硅被许多运用的最首要妨碍是价格。由于碳化硅晶圆衬底的本钱天然较高,碳化硅的本钱暂时不或许降到IGBT的水平,就相同标准的产品而言,碳化硅的价格一般是传统硅基的2-3倍,关于光伏这样的“降本至上”职业来说,碳化硅在光伏范畴的浸透很少。现在有些国内光伏客户现已在用国内厂商的碳化硅二极管,由于二极管相对来说比较简单,但国产的碳化硅MOS管还没有看到国内客户在用。

  碳化硅是在新的资料上做新的产品,假如可以把可靠性做得好,远景是十分宽广的,在高端、大功率的范畴碳化硅的运用会相对快一些,但在户用场景中或许会相对比较慢,许多当地也底子用不到碳化硅这么好的产品。

  IGBT这么多年来都未能被我国企业打破,但碳化硅现已有许多国内企业在引领降本,假如国内企业能在碳化硅降本这条路上走得再快一些,或许不就的将来,碳化硅会成为国内企业代替IGBT完成弯道超车的重要法宝。

  今天科普:PECVD在光伏 ☞☞异质结 设备中价值量占比50%以上,是4大环节中难度最大的环节。

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