在當(dāng)今日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題和能源消耗壓力下，低碳經(jīng)濟(jì)正成為世界各國的發(fā)展共識。而低碳經(jīng)濟(jì)涉及節(jié)能減排、風(fēng)能、太陽能、智能電網(wǎng)、高速列車等產(chǎn)業(yè)。不為人所知的是，功率器件特別是igbt在節(jié)能減排、新能源、新能源汽車、高鐵、智能電網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代和不可或缺的重要作用，是低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵核“芯”。
簡單地說，igbt（insulated gate bipolar transistor）是一種雙極型晶體管（bipolar transistor，bjt）和mosfet復(fù)合的新型功率器件，即具有mosfet易于驅(qū)動、控制簡單、開關(guān)頻率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有雙極型器件低飽和壓降而容量大的特點(diǎn)，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(nèi)，適合應(yīng)用于直流電壓為600v及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、逆變器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。
目前，在政策和市場的雙重推動下，國內(nèi)igbt芯片企業(yè)正面臨重要的發(fā)展機(jī)遇。
一、新能源、節(jié)能環(huán)保等政策為igbt市場注入發(fā)展動力
《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》明確提出：到“十二五”末，每單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比“十一五”期末降低16%。由于電力是目前中國主要的工業(yè)能源，因此要實(shí)現(xiàn)國家節(jié)能減排的宏大目標(biāo)，關(guān)鍵就是要有效降低工業(yè)生產(chǎn)過程中大電流和高電壓應(yīng)用的功耗，如交流電機(jī)控制、繼電器、ups電源、開關(guān)電源、變頻器、有源濾波器、eps電源、工業(yè)傳動裝置、電梯或輔助傳動設(shè)備、機(jī)車與列車用電源等，以及提高新能源領(lǐng)域的能源轉(zhuǎn)換效率，如提高逆變器、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備等的轉(zhuǎn)換效率。而上述設(shè)備的關(guān)鍵核心器件就是igbt。
《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》在“節(jié)能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)”專題中指出，高壓變頻調(diào)速技術(shù)用于大功率風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等電機(jī)拖動系統(tǒng)，研發(fā)重點(diǎn)是關(guān)鍵部件絕緣柵極型功率管（igbt）。總體上，2012年，全社會用電量累計(jì)達(dá)49591億千瓦時(shí)，如果節(jié)省5%，則可以節(jié)約用電近2500億千瓦時(shí)，相當(dāng)于2.5個(gè)三峽大壩的年發(fā)電量。如此大的節(jié)能潛力與我國目前粗放式的用電結(jié)構(gòu)共同決定了功率半導(dǎo)體器件，特別是igbt器件，具有十分重要的作用。
二、igbt市場持續(xù)快速增長，外資企業(yè)引領(lǐng)市場發(fā)展
1、igbt市場持續(xù)快速增長
在新能源、節(jié)能環(huán)保“十二五”規(guī)劃等一系列國家政策措施的支持下，國內(nèi)igbt的發(fā)展獲得巨大的推動力，市場持續(xù)快速增長。預(yù)計(jì)2013年，國內(nèi)igbt市場規(guī)模將達(dá)68.3億元，同比增長15.2%。2013年至2015年國內(nèi)igbt市場規(guī)模的年均復(fù)合增長率將達(dá)到18.3%。
此外，下游應(yīng)用市場的爆發(fā)式增長，將帶動igbt芯片銷量的持續(xù)快速增長。預(yù)計(jì)2013年，國內(nèi)igbt芯片市場銷量為4.8億元，同比增長17.0%。2013年至2015年該市場的年均復(fù)合增長率將達(dá)到20.3%。igbt芯片企業(yè)正分享著低碳經(jīng)濟(jì)帶來的高速增長機(jī)遇。
2、外資企業(yè)引領(lǐng)市場發(fā)展，本土企業(yè)奮起直追
在行業(yè)格局方面，外資企業(yè)引領(lǐng)市場發(fā)展。國內(nèi)前十大igbt供應(yīng)商均為國外企業(yè)，主要是日本和歐美品牌，包括英飛凌、三菱、fuji、abb、ir、飛兆等。其中，英飛凌igbt芯片產(chǎn)量和收入位居全球市場首位，一些電力半導(dǎo)體廠家均從英飛凌購買igbt芯片封裝igbt模塊。2012年，英飛凌在國內(nèi)的igbt收入達(dá)到7.9億元，占據(jù)13.9%的市場份額。
由于意識到igbt的關(guān)鍵性，國內(nèi)企業(yè)一直致力于實(shí)現(xiàn)igbt的國產(chǎn)化。近幾年，國產(chǎn)化出現(xiàn)了較大飛躍。天津中環(huán)半導(dǎo)體股份有限公司研制的6英寸fz單晶材料已批量應(yīng)用，在國家“02”科技重大專項(xiàng)的推動下，8英寸fz單晶材料已取得重大突破；江蘇東光、華潤華晶、山東科達(dá)等企業(yè)已批量供應(yīng)電磁灶用1200v npt型igbt。
3、廣闊的應(yīng)用空間推動igbt市場加速發(fā)展
首先，變頻家電的迅速普及推動其核心器件igbt市場快速發(fā)展。變頻家電節(jié)能效果明顯，通常情況下變頻家電比定頻家電可節(jié)電30%-40%。在全國的節(jié)能減排大潮推動下，變頻空調(diào)銷量占空調(diào)總銷量的比例由2008年的不足7%上升到2012年的47%左右，市場出現(xiàn)爆發(fā)增長。預(yù)計(jì)2013年變頻空調(diào)銷量將繼續(xù)保持在2000萬臺以上。而中國變頻空調(diào)的普及率還有待進(jìn)一步提升。另一方面，長期以來，影響變頻家電市場普及的重要因素是價(jià)格。隨著igbt國產(chǎn)化推進(jìn)和變頻技術(shù)的日益成熟，變頻家電的市場價(jià)格將大幅下降。可以預(yù)計(jì)，國內(nèi)變頻家電仍然有很大的增長空間，從而反過來為igbt市場帶來增長動力。
其次，電機(jī)節(jié)能是igbt的重要應(yīng)用領(lǐng)域。電機(jī)用電占全國用電量的主要部分。事實(shí)上，我國工業(yè)用電占全社會用電總量約75%，其中電機(jī)用電占工業(yè)用電的60%左右。可以看到，電機(jī)用電占了國家近一半的用電量，是電能消耗的主要途徑。目前我國電機(jī)配備變頻器還不足10%，尚處于粗放式用電的階段，未來市場潛力巨大。隨著電機(jī)變頻器滲透率的大幅提高，勢必帶動未來igbt市場的快速增長。
再次，除了以上兩大推動力，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)爆發(fā)性增長將為igbt未來發(fā)展帶來新的突破點(diǎn)。《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》提出，到2015年要實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模2015年達(dá)到2100萬千瓦，年均增長89.5%；風(fēng)電為1億千瓦，年均增長26.4%。在技術(shù)上，太陽能發(fā)電過程中產(chǎn)生的是直流電，需要轉(zhuǎn)換為交流電才能并網(wǎng)使用；同時(shí)，由于風(fēng)能的不穩(wěn)定性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生非固定頻率的交流電，需要進(jìn)行交—直—交的轉(zhuǎn)換才能并網(wǎng)使用。兩者在電流的直交轉(zhuǎn)換中都需要以igbt為核心關(guān)鍵器件的逆變器。可以預(yù)計(jì)，igbt在新能源領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
此外，混合動力汽車（hev）和電動汽車（ev）的出現(xiàn)為igbt創(chuàng)造了一個(gè)新的市場。在混合動力車和電動汽車領(lǐng)域，逆變器的核心是igbt，負(fù)責(zé)將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電從而驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。目前hev、ev尚處于成長的初期，但發(fā)展方向十分明確，未來隨著hev、ev成本的下降和消費(fèi)者節(jié)能意識的提高，新能源汽車銷售增長必將帶動igbt市場高速發(fā)展。
高速列車市場也將帶來igbt的巨大需求。按照國家和各地政府規(guī)劃，未來十年我國將新增5000輛高速列車和地鐵列車。按照每列高速列車一般需要500個(gè)igbt模塊、每列地鐵列車需要50-80個(gè)igbt模塊測算，未來每年將平均新增10-20萬個(gè)igbt模塊需求。高速列車市場的繁榮必然帶動igbt模塊市場快速增長。
三、加大政策扶持力度，促進(jìn)idm企業(yè)發(fā)展
由于中國igbt器件技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較晚，加之技術(shù)門檻難度高、投入大，目前中國市場的igbt產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口，國內(nèi)有數(shù)家從事中小功率igbt產(chǎn)品組裝企業(yè)，且未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。因此，政府應(yīng)加大政策扶持力度，給予igbt企業(yè)更大的財(cái)政支持、稅收優(yōu)惠力度和相關(guān)人才引進(jìn)補(bǔ)貼等，同時(shí)，支持igbt通過并購引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，加快國產(chǎn)化進(jìn)程。
此外，igbt的特點(diǎn)是系統(tǒng)應(yīng)用、器件設(shè)計(jì)和工藝加工密切結(jié)合，國際主流igbt生產(chǎn)企業(yè)均是idm企業(yè)。國內(nèi)大部分先進(jìn)的igbt制造廠和設(shè)計(jì)企業(yè)分離，而絕大部分系統(tǒng)廠家還沒有能力獨(dú)立發(fā)展igbt芯片生產(chǎn)線。因此，政策應(yīng)以市場為導(dǎo)向，發(fā)揮國內(nèi)市場規(guī)模優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行整合，支持發(fā)展idm企業(yè)，使我國最終發(fā)展成為igbt研發(fā)生產(chǎn)大國。
總體來看，由于在節(jié)能領(lǐng)域的重要性和應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛性，加上國家政策的鼓勵(lì)支持，igbt將受益于廣闊的應(yīng)用空間帶來的發(fā)展機(jī)遇和國產(chǎn)化契機(jī)，正在成為低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵核“芯”。