IGBT巨头林立，国产替代突围！
igbt是何方神圣？
如果这你都不知道，
可就太out了！
估计家里是2g网速！
作为半导体行业的资优生和我们公众号的资深粉丝，igbt可是我们必须get的知识点之一！尤其是这几年新能源汽车行业发展蓬勃，作为核心零部件的igbt需求暴增，风头正盛。
什么是igbt
所谓igbt(绝缘栅双极型晶体管），是由 bjt(双极结型晶体三极管) 和 mos(绝缘栅型场效应管) 组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,其具有自关断的特征。
简单讲，是一个非通即断的开关，igbt没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。igbt融合了bjt和mosfet的两种器件的优点，如驱动功率小和饱和压降低等。
而平时我们在实际中使用的igbt模块是由igbt与fwd（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。
igbt是能源转换与传输的核心器件，是电力电子装置的“cpu” 。采用igbt进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。
igbt应用广泛，除了上文提到的新能源汽车领域以外，在工业、家用电器、轨道交通、医学乃至军工航天领域等，都可以看到igbt活跃的身影。
igbt的应用领域
按电压分布的应用领域
新能源汽车
igbt模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用，是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。igbt模块占电动汽车成本将近10%，占充电桩成本约20%。
igbt主要应用于电动汽车领域中以下几个方面：
01电动控制系统
大功率直流/交流(dc/ac)逆变后驱动汽车电机；
02车载空调控制系统
小功率直流/交流(dc/ac)逆变，使用电流较小的igbt和frd；
03充电桩
智能充电桩中igbt模块被作为开关元件使用。
智能电网
igbt广泛应用于智能电网的发电端、输电端、变电端及用电端：
01发电端
风力发电、光伏发电中的整流器和逆变器都需要使用igbt模块；
02输电端
特高压直流输电中facts柔性输电技术需要大量使用igbt等功率器件；
03变电端
igbt是电力电子变压器（pet）的关键器件；
04用电端
家用白电、 微波炉、 led照明驱动等都对igbt有大量的需求。
轨道交通
igbt器件已成为轨道交通车辆牵引变流器和各种辅助变流器的主流电力电子器件。交流传动技术是现代轨道交通的核心技术之一，在交流传动系统中牵引变流器是关键部件，而igbt又是牵引变流器最核心的器件之一。
现在的igbt，从第一代的平面穿透型到沟槽型电场截止型，已经历经了6代技术和工艺的革新。而经过这么多年的发展，igbt的改良之路还在继续，不断精进igbt的纵向结构、栅极结构和硅片加工工艺，以降低损耗和生产成本。
现在就出摊
国外巨头瓜分市场
igbt有多重要？相信经过小编的讲述，大家对此都不言而喻。但是放眼全球，igbt的发展状态和市场，始终由欧美日韩等“老牌”半导体技术领先的国家把持着，诸如英飞凌、三菱、富士电机、安森美以及abb等企业，前五大企业的市场份额就已经超过了70%。从整个牌面上来看，我们国内的igbt企业只能吃吃这个“蛋糕”的“边角料”了。
2017年全球igbt市场格局及
主要企业的市场份额
从市场规模上看，
2018 年全球 igbt 市场规模达 58.36 亿美元，较 2017 年的 52.55亿美元增长 11.06%，预计到2020年市场规模可以达到80亿美元，年复合增长率约10%。
从国别的发展现状来看，
美国功率器件处于世界领先地位，拥有一批具有全球影响力的厂商，例如 ti、fairchild、ns、linear、ir、maxim、adi、onsemiconductor、aos 和 vishay 等厂商。
欧洲拥有 infineon、st 和 nxp 三家全球半导体大厂，产品线齐全，无论是功率 ic 还是功率分离器件都具有领先实力。
日本功率器件厂商主要有 toshiba、renesas、nec、ricoh、sanke、seiko、sanyo、sharp、fujitsu、toshiba、rohm、matsushita、fuji electric 等等。日本厂商在分立功率器件方面做的较好，但在功率芯片方面，虽然厂商数量众多，但很多厂商的核心业务并非功率芯片。
近年来，中国台湾的功率芯片市场发展较快，拥有立锜、富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等一批厂商。台湾厂商主要偏重于 dc/dc 领域，主要产品包括线性稳压器、pwmic(pulse width modulation ic，脉宽调制集成电路)和功率 mosfet。
从公司来看，
国外研发igbt器件的公司主要有英飞凌、 abb、三菱、富士等。这些国外企业研发的igbt器件产品规格涵盖了电压600v-6500v，电流2a-3600a，已经形成了完善的igbt产品系列。
其中安森美等企业在消费级igbt领域处于优势地位；abb、英飞凌和三菱电机在1700v以上的工业级igbt领域占据优势；而在3300v以上电压等级的高压igbt技术领域，这三家公司也基本上处于垄断地位；在大功率沟槽技术方面，英飞凌与三菱公司同处于国际领先水平。
那么中国的igbt呢？
是一马当先、
并驾齐驱,
还是被狂甩几十条街？
国内：依赖进口 但全力突围
2018 年，国内 igbt 市场规模达 261.9 亿元，较 2017 年的 132.5 亿元大增 97.66%。尤其是近几年，随着国内轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域加速发展，国内 igbt 需求迎来爆发。
但是相比于国内暴增的igbt市场需求，国内igbt 市场的产量却无法与之实现供求平衡。2018 年国内 igbt 产量 1115 万只，较 2017 年的 820万增加了 295 万，同比增长 36%。尽管增长明显，但和2018 年国内 igbt 产品高达 7898 万只的需求相比，供需缺口达 6783 万只，国内产量严重不足。
除了供需无法平衡，现有产量无法满足火热的市场需求以外，技术也是国产igbt的另一大“硬伤”。特别在中高端igbt主流器件上，我们90％以上主要依赖进口，核心技术基本掌握在欧美日韩企业的手中。
技术差距从以下两个方面也有体现：
1、高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的igbt模块规格在6500v以上，技术壁垒较强；
2、igbt芯片设计制造、模块封装、失效分析、测试等igbt产业核心技术仍掌握在发达国家企业手中。
而igbt技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度，因此英飞凌、三菱和富士电机等国际厂商占有天然的市场优势，这让国内厂商的发展再失一个机会。加上igbt 行业存在技术门槛较高、人才匮乏、市场开拓难度大、资金投入较大等困难，国内企业在产业化的进程中始终进展缓慢。
在中国igbt产业在国家政策推动及市场牵引下得到了稳定发展，已初步形成了idm模式和代工模式的igbt完整产业链：
白色家电、逆变器、逆变电源、工业控制等国内中低端市场已逐步完成了国产化替代;
在新能源汽车、新能源发电、智能电网等要求非常高的领域，也正在积极突围，比如比亚迪微电子、斯达股份、上汽英飞凌等厂商的 igbt 模块产品已经出货，中车时代半导体的汽车用 igbt 产品也已送样测试；2019年10 月份，国电南瑞宣布与国家电网有限公司下属科研单位全球能源互联网研究院有限公司共同投资设立南瑞联研功率半导体有限责任公司，实施 igbt 模块产业化项目。
以新能源汽车领域来说，作为目前国内唯一一家可独立研发制造车规级igbt芯片的车企——比亚迪，在新能源汽车用 igbt市场的成绩无疑是令人振奋的。
2020年4月14日，比亚迪完成了全资子公司深圳比亚迪微电子有限公司的内部重组，并改名为比亚迪半导体有限公司，研发、生产及销售功率半导体、智能控制ic、智能传感器及光电半导体，其中igbt 就是他们的重头戏。
数据显示，2019年期间，英飞凌为国内电动乘用车市场供应62.8万套igbt模块，市占率达到58%。而比亚迪供应了19.4万套，市占率达到18%，可以说，比亚迪正在一步步打破国际巨头的垄断。如今，比亚迪igbt芯片晶圆的产能已经达到5万片/月，预计2021年可达到10万片/月，一年可供应120万辆新能源车，也就是相当于2019年新能源汽车销量的总数。
今年4月底，总投资10亿元的比亚迪igbt项目也在长沙正式动工。该项目设计年产25万片8英寸晶圆的生产线，投产后可满足年装50万辆新能源汽车的产能需求。据悉，比亚迪下一步的规划是让igbt的外供比例争取超过50%。
虽然从技术上来说，比亚迪2018年才发展到igbt 4.0技术（也就是国际上第五代技术），而从全球范围来看，igbt目前已经发展到7.5代（第7代由三菱电机在2012年推出，三菱电机目前的水平可以看作7.5代），比亚迪要追赶的路还很长，但相较而言，比亚迪在国内自主品牌中已经取得了一定优势，就像华为手握芯片终极武器一样。面对汽车行业百年未有之变局，技术驱动将重新构建行业格局，无疑是没错的。
万事开头难。冲破技术壁垒，打破市场固有格局，试图重新分配“蛋糕”，无论对于国内igbt企业，还是整体国内半导体行业，都是极其不易的。相信比亚迪半导体进入igbt市场，完整车用igbt产业链，就是一个很好的开头。期待我们早日实现工业转型升级，完成半导体国产替代这项伟大的使命。
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什么是igbt
所谓igbt(绝缘栅双极型晶体管），是由 bjt(双极结型晶体三极管) 和 mos(绝缘栅型场效应管) 组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,其具有自关断的特征。
简单讲，是一个非通即断的开关，igbt没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。igbt融合了bjt和mosfet的两种器件的优点，如驱动功率小和饱和压降低等。
而平时我们在实际中使用的igbt模块是由igbt与fwd（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。
igbt是能源转换与传输的核心器件，是电力电子装置的“cpu” 。采用igbt进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。
igbt应用广泛，除了上文提到的新能源汽车领域以外，在工业、家用电器、轨道交通、医学乃至军工航天领域等，都可以看到igbt活跃的身影。
igbt的应用领域
按电压分布的应用领域
新能源汽车
igbt模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用，是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。igbt模块占电动汽车成本将近10%，占充电桩成本约20%。
igbt主要应用于电动汽车领域中以下几个方面：
01电动控制系统
大功率直流/交流(dc/ac)逆变后驱动汽车电机；
02车载空调控制系统
小功率直流/交流(dc/ac)逆变，使用电流较小的igbt和frd；
03充电桩
智能充电桩中igbt模块被作为开关元件使用。
智能电网
igbt广泛应用于智能电网的发电端、输电端、变电端及用电端：
01发电端
风力发电、光伏发电中的整流器和逆变器都需要使用igbt模块；
02输电端
特高压直流输电中facts柔性输电技术需要大量使用igbt等功率器件；
03变电端
igbt是电力电子变压器（pet）的关键器件；
04用电端
家用白电、 微波炉、 led照明驱动等都对igbt有大量的需求。
轨道交通
igbt器件已成为轨道交通车辆牵引变流器和各种辅助变流器的主流电力电子器件。交流传动技术是现代轨道交通的核心技术之一，在交流传动系统中牵引变流器是关键部件，而igbt又是牵引变流器最核心的器件之一。
现在的igbt，从第一代的平面穿透型到沟槽型电场截止型，已经历经了6代技术和工艺的革新。而经过这么多年的发展，igbt的改良之路还在继续，不断精进igbt的纵向结构、栅极结构和硅片加工工艺，以降低损耗和生产成本。
现在就出摊
国外巨头瓜分市场
igbt有多重要？相信经过小编的讲述，大家对此都不言而喻。但是放眼全球，igbt的发展状态和市场，始终由欧美日韩等“老牌”半导体技术领先的国家把持着，诸如英飞凌、三菱、富士电机、安森美以及abb等企业，前五大企业的市场份额就已经超过了70%。从整个牌面上来看，我们国内的igbt企业只能吃吃这个“蛋糕”的“边角料”了。
2017年全球igbt市场格局及
主要企业的市场份额
从市场规模上看，
2018 年全球 igbt 市场规模达 58.36 亿美元，较 2017 年的 52.55亿美元增长 11.06%，预计到2020年市场规模可以达到80亿美元，年复合增长率约10%。
从国别的发展现状来看，
美国功率器件处于世界领先地位，拥有一批具有全球影响力的厂商，例如 ti、fairchild、ns、linear、ir、maxim、adi、onsemiconductor、aos 和 vishay 等厂商。
欧洲拥有 infineon、st 和 nxp 三家全球半导体大厂，产品线齐全，无论是功率 ic 还是功率分离器件都具有领先实力。
日本功率器件厂商主要有 toshiba、renesas、nec、ricoh、sanke、seiko、sanyo、sharp、fujitsu、toshiba、rohm、matsushita、fuji electric 等等。日本厂商在分立功率器件方面做的较好，但在功率芯片方面，虽然厂商数量众多，但很多厂商的核心业务并非功率芯片。
近年来，中国台湾的功率芯片市场发展较快，拥有立锜、富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等一批厂商。台湾厂商主要偏重于 dc/dc 领域，主要产品包括线性稳压器、pwmic(pulse width modulation ic，脉宽调制集成电路)和功率 mosfet。
从公司来看，
国外研发igbt器件的公司主要有英飞凌、 abb、三菱、富士等。这些国外企业研发的igbt器件产品规格涵盖了电压600v-6500v，电流2a-3600a，已经形成了完善的igbt产品系列。
其中安森美等企业在消费级igbt领域处于优势地位；abb、英飞凌和三菱电机在1700v以上的工业级igbt领域占据优势；而在3300v以上电压等级的高压igbt技术领域，这三家公司也基本上处于垄断地位；在大功率沟槽技术方面，英飞凌与三菱公司同处于国际领先水平。
那么中国的igbt呢？
是一马当先、
并驾齐驱,
还是被狂甩几十条街？
国内：依赖进口 但全力突围
2018 年，国内 igbt 市场规模达 261.9 亿元，较 2017 年的 132.5 亿元大增 97.66%。尤其是近几年，随着国内轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域加速发展，国内 igbt 需求迎来爆发。
但是相比于国内暴增的igbt市场需求，国内igbt 市场的产量却无法与之实现供求平衡。2018 年国内 igbt 产量 1115 万只，较 2017 年的 820万增加了 295 万，同比增长 36%。尽管增长明显，但和2018 年国内 igbt 产品高达 7898 万只的需求相比，供需缺口达 6783 万只，国内产量严重不足。
除了供需无法平衡，现有产量无法满足火热的市场需求以外，技术也是国产igbt的另一大“硬伤”。特别在中高端igbt主流器件上，我们90％以上主要依赖进口，核心技术基本掌握在欧美日韩企业的手中。
技术差距从以下两个方面也有体现：
1、高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的igbt模块规格在6500v以上，技术壁垒较强；
2、igbt芯片设计制造、模块封装、失效分析、测试等igbt产业核心技术仍掌握在发达国家企业手中。
而igbt技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度，因此英飞凌、三菱和富士电机等国际厂商占有天然的市场优势，这让国内厂商的发展再失一个机会。加上igbt 行业存在技术门槛较高、人才匮乏、市场开拓难度大、资金投入较大等困难，国内企业在产业化的进程中始终进展缓慢。
在中国igbt产业在国家政策推动及市场牵引下得到了稳定发展，已初步形成了idm模式和代工模式的igbt完整产业链：
白色家电、逆变器、逆变电源、工业控制等国内中低端市场已逐步完成了国产化替代;
在新能源汽车、新能源发电、智能电网等要求非常高的领域，也正在积极突围，比如比亚迪微电子、斯达股份、上汽英飞凌等厂商的 igbt 模块产品已经出货，中车时代半导体的汽车用 igbt 产品也已送样测试；2019年10 月份，国电南瑞宣布与国家电网有限公司下属科研单位全球能源互联网研究院有限公司共同投资设立南瑞联研功率半导体有限责任公司，实施 igbt 模块产业化项目。
以新能源汽车领域来说，作为目前国内唯一一家可独立研发制造车规级igbt芯片的车企——比亚迪，在新能源汽车用 igbt市场的成绩无疑是令人振奋的。
2020年4月14日，比亚迪完成了全资子公司深圳比亚迪微电子有限公司的内部重组，并改名为比亚迪半导体有限公司，研发、生产及销售功率半导体、智能控制ic、智能传感器及光电半导体，其中igbt 就是他们的重头戏。
数据显示，2019年期间，英飞凌为国内电动乘用车市场供应62.8万套igbt模块，市占率达到58%。而比亚迪供应了19.4万套，市占率达到18%，可以说，比亚迪正在一步步打破国际巨头的垄断。如今，比亚迪igbt芯片晶圆的产能已经达到5万片/月，预计2021年可达到10万片/月，一年可供应120万辆新能源车，也就是相当于2019年新能源汽车销量的总数。
今年4月底，总投资10亿元的比亚迪igbt项目也在长沙正式动工。该项目设计年产25万片8英寸晶圆的生产线，投产后可满足年装50万辆新能源汽车的产能需求。据悉，比亚迪下一步的规划是让igbt的外供比例争取超过50%。
虽然从技术上来说，比亚迪2018年才发展到igbt 4.0技术（也就是国际上第五代技术），而从全球范围来看，igbt目前已经发展到7.5代（第7代由三菱电机在2012年推出，三菱电机目前的水平可以看作7.5代），比亚迪要追赶的路还很长，但相较而言，比亚迪在国内自主品牌中已经取得了一定优势，就像华为手握芯片终极武器一样。面对汽车行业百年未有之变局，技术驱动将重新构建行业格局，无疑是没错的。
万事开头难。冲破技术壁垒，打破市场固有格局，试图重新分配“蛋糕”，无论对于国内igbt企业，还是整体国内半导体行业，都是极其不易的。相信比亚迪半导体进入igbt市场，完整车用igbt产业链，就是一个很好的开头。期待我们早日实现工业转型升级，完成半导体国产替代这项伟大的使命。
汽车接插器的选取设计需要遵循哪些原则？
研究报告显示目前商用的人脸识别技术仍不成熟 部分群体中的识别错误率更高
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EMC计算方法和EMC仿真（1） ——计算方法简介
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