2014年是新能源汽车发展的元年，2015年正式进入高速成长期。我国国民经济的高速发展，促进居民汽车保有量增加。据工信部统计，2014年我国新能源汽车销量为7.86万辆，2015年销量为37.9万辆，同比增长382%，且预测2016年新能源汽车的累积产销量增速将达一倍以上。紧随新能源汽车市场的脚步，IGBT作为新能源汽车动力系统的核心器件，未来市场潜力巨大。

 

新能源汽车中的IGBT

 

IGBT是新能源汽车中的核心器件之一，在新能源汽车中发挥着重要的作用，作为大功率高频开关在逆变器、电源变换器中被大量使用，主要应用于电力驱动系统与电源系统中。

 

新能源汽车中的IGBT

 

纯电动汽车的电力驱动系统主要由电子控制器、驱动电动机、电动机逆变器、各种传感器、机械传动装置和车轮等组成，其中最关键的是电动机逆变器，电动机不同，控制器也有所不同，控制器将蓄电池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。该系统的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。IGBT在电力驱动系统中用于逆变器模块，该模块将蓄电池的直流电转换交流电驱动电机。

纯电动汽车的电源系统包括车载电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况及控制充电机向蓄电池充电。纯电动汽车以动力蓄电池组作为车载能源，通过周期性的充电来补充电能。IGBT在电源系统中用于各种交流/直流与直流/直流变换器中，实现为蓄电池充电与完成所需电压等级的电源变换等功能。

 

新能源汽车产量大增，引爆IGBT市场

 

功率半导体占到新能源汽车中半导体用量的50%，而IGBT是用于新能源汽车的主要功率半导体。新能源汽车动力总成系统电气化，使每辆汽车半导体元器件用量大幅提升。Strategy Analytics数据显示，纯电动汽车（EV）半导体元器件用量达到673美元，相较于传统汽车297美元的半导体用量增加了127%，其中大部分新增用量是功率半导体器件。以HEV（混合动力汽车）为例，新增的半导体元器件用量367美元，其中76%是功率半导体器件，新增的功率半导体用量达到了279美元，已经接近于传统汽车半导体元件总用量。电气化是汽车行业发展的大趋势，尤其是政策推动下，新能源车的高速渗透加速了这一进程。随着新能源汽车渗透率的大幅提升，功率半导体作为新能源汽车的核心器件，将迎来新的爆发机遇，而国内相关厂商有望分享这一盛宴。

 

新能源汽车中的半导体用量

 

新能源汽车和充电桩带动百亿新需求，未来几年将是新能源汽车及充电桩行业爆发时期，IGBT作为其核心器件也将迎来黄金发展期。2015年1月~10月月我国新能源汽车累计销量为17万辆，同比增长290%。根据国务院印发的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》，到2020年，我国纯电动车和插电式混合动力汽车生产能力要达到200万辆，累计销量超过500万辆。《电动汽车充电基础设施建设发展规划》提出，到2020年我国充电桩要达到450万个，充电站达到1.2万座。IGBT模块作为HEV/EV、充电桩的核心部件，存在巨大的市场空间。

 

2020年新能源汽车保有量将超过500万辆

 

2020年充电桩保有量将超过450万台

 

新能源汽车用IGBT模块规格一般为600V~1200V/200A~800A，充电桩需要的IGBT模块功率相对要小。不同功率、不同电机数量的新能源汽车所需的IGBT模块差别较大，按照均价来计算，预计未来5年新能源汽车和充电桩将带动我国IGBT模块200亿的市场需求。

 

IGBT市场竞争格局

 

欧美和日本企业凭借着产品质量好、技术领先，在IGBT市场中占据绝对优势地位，也是我国IGBT市场的主要供应商。

国外研发IGBT器件的公司主要有英飞凌、ABB、三菱、赛米控、日立、富士、东芝、IXYS和APT等公司，其IGBT技术成熟，涵盖了电压等级600V-6500V，电流等级2A-3600A的全部产品，形成了完善的IGBT产品系列。其中，赛米控、仙童等企业在1700V及以下电压等级的消费级IGBT领域处于优势地位；ABB、英飞凌、三菱电机在1700V-6500V电压等级的工业级IGBT领域占绝对优势，3300V以上电压等级的高压IGBT技术更是被英飞凌、ABB、三菱三家公司所垄断，它们代表着IGBT的国际最高水平。

 

IGBT 全球市场竞争格局

 

目前我国市场需求的IGBT主要被赛米控、EUPEC、三菱、Sanken、飞兆、富士、IR、东芝、IXYS、ST等欧美和日本厂商所垄断。

 

国产IGBT的进展

 

中国IGBT市场需求量巨大，2014年销售额为88.7亿元，约占全球市场的30%，预计到2020年中国IGBT市场将超过180亿元，年复合增长率为13%。目前我国市场需求的IGBT等高端电力电子器件90%左右需要进口，国内市场被欧美、日本企业垄断。

新能源汽车中IGBT等大功率电力电子器件不仅对性能要求高，同时对可靠性的要求更为严苛，如汽车应用的IGBT期望寿命为二十年以上，上万次甚至百万次的功率循环要求，而且需要在不同的环境和气候下工作。近几年来随着市场的刺激以及国家政策的扶持，国内出现了一批IGBT方面的公司并取得了令人欣喜的成绩，例如中车时代电气、比亚迪微电子、华微电子。2008年10月中车时代电气公司完成收购拥有50年功率器件研发历史的Dynex公司，2015年12月29日，北汽集团旗下的北汽新能源公司与中国中车旗下的时代电气在株洲签署战略合作协议，开启新能源汽车领域的合作。2015年10月，深圳比亚迪微电子有限公司与上海先进半导体制造股份有限公司签订建立战略产业联盟合作协议，共同打造IGBT国产化产业链。目前比亚迪已整合IGBT产业链，包括芯片设计、晶圆制造、测试、封装等。华微电子也在新能源领域积极布局，正在开发电动汽车及其充电桩用IGBT等功率半导体器件。不久的将来，国内的汽车级IGBT产业会逐渐发展强大起来。

 

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