На рынке IGBT растет значение модулей

На рынке IGBT растет значение модулей

Выпуск 17(6741) от 02 сентября 2021 г.
РУБРИКА: МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

По данным исследования специалистов Yole Développement, рынок биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) будет расти в 2020–2026 гг. со среднегодовым темпом прироста в сложных процентах (CAGR) около 7,5 %. В 2026 г. продажи на нем достигнут 8,4 млрд долл. При этом на сегмент IGBT-модулей придется 81 % от общего рынка, чему будет способствовать внедрение электромобилей и гибридных автомобилей.

Специалисты Yole Développement предсказывают, что в 2026 г. крупнейшим сектором конечного применения IGBT останутся промышленные моторы (приводы электродвигателей), но их доля в общем потреблении снизится с 31,5 % до 27,4 % (см. рисунок). Кроме того, будет повышаться номинальное напряжение – более 80 % рынка IGBT в 2026 г. будет сосредоточено на диапазонах номинального напряжения в 600‑1200 В. На системном уровне это выглядит так: инверторы электромобилей переходят с 400 В на 800 В, а инверторы фотоэлектрических модулей – на 1,5 кВ.



Источник: Yole Développement

Рисунок. Структура рынка IGBT в 2020 и 2026 годах по конечному применению


Аналитики указывают на множество технических новшеств: новое поколение кристаллов IGBT, более высокую эффективность и более низкую стоимость. При корпусировании особое внимание уделяется повышению надежности, снижению издержек и индуктивности электрических межсоединений. Поставщики IGBT пытаются извлечь выгоды из разработки методик корпусирования приборов на карбиде кремния (SiC). На уровне полупроводниковых пластин аналитики видят тенденции производства IGBT на 300‑мм пластинах и перехода на кремниевый материал подложек, выращенных методом Чохральского в магнитном поле (magnetic Czochralski, MCz-подложки).

Производители IGBT разбросаны по многим странам мира, но при этом наблюдается значительный рост китайских производителей, как кремниевых заводов, так и IDM. Все основные игроки инвестируют в увеличение мощностей по производству IGBT. Рейтинг основных поставщиков IGBT практически не изменился. В тройку лидеров входят: Infineon, Mitsubishi и ON Semi.

Дискретные IGBT и IGBT силовые модули используются не только в электромобилях и гибридных автомобилях, но и в промышленных приводах двигателей, ветряных турбинах, гелиотехнических установках, поездах, источниках бесперебойного питания (ИБП), инфраструктуре зарядки электромобилей и бытовых приборах. В 2020 г. крупнейшими сегментами рынка IGBT были промышленные применения и бытовая техника. За ними последовали электромобили и гибридные автомобили, рынок IGBT для которых составил 509 млн долл. в 2020 г. и который в период с 2020–2026 гг. будет демонстрировать CAGR=23 %. Это связано с переходом от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) к электромобилям и гибридным автомобилям, который во многом определяется политикой многих государств, направленной на сокращение выбросов CO2. Темпы этого перехода увеличиваются в связи с планами действий администрации президента Байдена в США, а также недавней инициативой ЕС по климату, в соответствии с которой все новые автомобили, зарегистрированные в Европе с 2035 г., должны быть с нулевым уровнем выбросов CO2. Таким образом, к 2026 г. доля сегмента IGBT для электромобилей и гибридных автомобилей увеличится более чем вдвое.

Специалисты Yole Développement считают, что решения правительств также влияют на инфраструктуру зарядки, поскольку развертывание зарядных устройств имеет решающее значение для расширения использования электромобилей. В настоящее время инфраструктура зарядки по-прежнему является небольшим рынком для IGBT, но ожидается, что она увеличится более чем на 300 % в ближайшие пять лет.

Крупнейшие производители IGBT, включая Infineon, Littelfuse и vFuji Electric, предлагают как дискретные IGBT, так и силовые IGBT модули. Крупные IDM, включая Danfoss, Mitsubishi, CRRC и т. д., предлагают в основном IGBT модули. Большинство фирм, выпускающих продукцию с низким напряжением, предлагают дискретные IGBT. Ориентируясь на крупнейшие сектора рынка IGBT все производители предлагают компоненты на напряжение 600–1200 В, при этом наибольшее число предложений предназначено для диапазона от 800 до 1000 В. Некоторые производители, включая Mitsubishi, Toshiba и ON Semi, стремясь отличиться от конкурентов, предлагая IGBT приборы с «промежуточными» уровнями номинального напряжения, такими как 1300 В, 1350 В, 2000 В. По уровню разработок и производства, а также по объемам выпуска, китайские производители IGBT быстро догоняют конкурентов из других стран.

Производственные мощности по обработке 200‑мм пластин, предназначенные для выпуска мощных полупроводниковых приборов, демонстрируют высокие коэффициенты использования, но возможности их расширения ограничены (дефицит оборудования). Поэтому ряд производителей для удовлетворения потребностей растущего рынка IGBT переходят на обработку пластин диаметром 300 мм, что позволяет не только увеличить производственные мощности (на одной пластине большего диаметра формируется в 1,8–2,3 раза больше кристаллов), но и снизить удельные издержки (в пересчете на прибор). Поэтому неудивительно, что все основные игроки с целью увеличения объемов производства в течение следующих 10 лет планируют осуществить крупные инвестиции расширение мощностей по производству IGBT делая ставку именно на переход к обработке 300‑мм пластин. Это позволит улучшить структуру затрат, обеспечив лучшие позиции в противостоянии растущей конкуренции со стороны китайских производителей. Однако ряд китайских изготовителей также осваивают обработку 300‑мм пластин (в большинстве случаев сохраняя и 200‑мм линии) – расширение существующих мощностей идет в основном за этот счет. Так, например, действуют HHGrace и CanSemi. Используется и путь приобретения иностранных компаний, хотя здесь китайские фирмы и инвестиционные фонды сталкиваются с ужесточением контроля западных стран.


David Manners. 7.5 % CAGR 2020–26 for IGBTs. Electronics Weekly, 23rd August 2021 www.electronicsweekly.com/news/business/7–5‑cagr‑2020–26‑igbts‑2021–08/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.
Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.