售罄，IGBT供需紧张！头部厂商纷纷扩产

发布时间：2022-12-07 09:23
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2229

　　虽然消费电子疲软，但受益于新能源汽车、新能源发电等需求推动，市场对车规级IGBT放量的需求仍超出预期，以IGBT为代表的功率器件正强势增长。国外多家大厂货期也维持在50周左右，而国内相关IGBT公司订单量也持续饱满，产能供不应求。

售罄，IGBT供需紧张！头部厂商纷纷扩产

　　国外大厂货期普遍在50周左右

　　早在10月份，就有不少厂商的订单已排至明年。

　　国内方面，不少IGBT公司表示，现有新产线多处于产能爬坡期，目前在手订单充足，普遍存在订单积压问题，现有产能已售罄，交货压力大，在手订单多排至明年。

　　国外大厂方面，安森美早在5月份就表示：车用IGBT订单已满且不再接单，2022年-2023年产能已全部售罄。

　　目前国外大厂的货期也普遍在50周左右。据富昌电子Q4的行情报告，IGBT方面，英飞凌的货期为39-50周，IXYS的货期为50-54周，美高森美的货期为42-52周，意法半导体的货期为47-52周。

　　尤其今年以来电动车产销量今年一路攀升，更加大了IGBT的需求。据乘联会预测，国内今年11月新能源乘用车厂家批发销量为73.2万辆，环比增长约8%，同比增长约71%。据国泰君安预计2022年国内新能源车销量有望突破650万辆。

　　有供应链人士表示，目前正处于车规IGBT产品需求大于产能的时间窗口，保供压力较大。但因IGBT产品技术门槛较高，国际大厂如德国英飞凌、日本三菱、富士等供应的持续紧张，交货时间不断延长，国内部分企业出于供应链安全考虑，开始扩大寻求本土供应商供货。2022年也成为国产IGBT厂商份额大幅提升的一年。

　　国内厂商订单饱满忙扩产

　　作为国内的IGBT龙头，斯达半导今年前三季度实现净利润达到5.9亿元，同比增长1.21倍，增速超过营业收入，销售毛利率达到41.07%。在近日的三季度业绩说明会上，斯达半导高管表示：公司正在积极扩产以满足不断增长的市场需求，目前公司订单饱满，公司整体产能利用率保持在较高水平，公司正在积极扩产建设以满足新能源汽车、光伏发电、风力发电、储能、工业控制等行业不断增长的市场需求。

　　宏微科技也受益于新能源市场发展，今年前三季度公司实现净利润6125万元，同比增长约三成；其中，第三季度实现2901万元，同比上年同比增长近翻倍，销售毛利率21.77。

　　华润微在接收机构调研时表示，IGBT8吋线产能正在扩产，重庆12吋产线也有IGBT产品的产能规划。今年IGBT预计实现4亿销售，明年争取销售额翻番。公司IGBT产品在汽车、工业控制、新能源等领域的销售占比进一步提升，目前占比达到85%。

　　时代电气也在近日发布公告称，拟对控股子公司株洲中车时代半导体有限公司增资人民币24.6亿元，增资的资金用于中车时代半导体向公司购买汽车组件配套建设项目（包含IGBT项目）部分资产。

　　虽然本土IGBT产业链已经初步形成，但至今车规级IGBT产品国产化率以及市占率都还比较低，短时间内难以与国际大厂形成真正的竞争关系，还需要不断成长。


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　　碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 等宽禁带半导体的应用日益增多，然而，在这些新技术出现之前，许多高功率应用都是使用高效、可靠的绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)，事实上，许多此类应用仍然适合继续使用 IGBT。在本文中，我们介绍 IGBT 器件的结构和运行，并列举多种不同 IGBT 应用的电路拓扑结构，然后探讨这种多用途可靠技术的新兴拓扑结构。　　IGBT 器件结构简而言之，IGBT 是由 4 个交替层 (P-N-P-N) 组成的功率半导体晶体管，通过施加于金属氧化物半导体 (MOS) 栅极的电压进行控制。这一基本结构经过逐渐调整和优化后，可降低开关损耗，且器件厚度更薄。近期推出的 IGBT 将沟槽栅与场截止结构相结合，旨在抑制固有的寄生 NPN 行为。该方法有助于降低器件的饱和电压和导通电阻，从而提升整体功率密度。　　应用与拓扑结构如今，IGBT 通常用于特定应用的拓扑结构，下面列举了其中的几种。　　焊接机如今许多焊接机使用逆变器，而非传统的焊接变压器，因为直流输出电流可以提高焊接过程的控制精度。使用逆变器还有其他优势，比如直流电流比交流电流安全，而且采用逆变器的焊接机具有更高的功率密度，因此重量更轻。功率级(单相或三相)将交流输入电压转换为逆变器的直流母线电压。输出电压通常为 30 V，但一旦启动焊弧，在开路负载操作几乎低至 0 V 的情况下(短路条件)，输出电压可能高达 60 V DC。　　　焊接逆变器中常用的拓扑结构包括全桥、半桥和双管正激，而恒定电流是最常用的控制方案。占空比因负载电平和输出电压而异。全桥和半桥拓扑结构的 IGBT 开关频率通常在 20 至 50 kHz 之间。　　电磁炉电磁炉的原理是，当高磁导率材质的锅靠近线圈时，通过励磁线圈推动(或耦合)锅内的电流循环。其运行方式与变压器大致相同，其中线圈负责初级侧，电磁炉底部负责次级侧。产生的大部分热量来源于锅底层形成的涡电流循环。这些系统的能量传输效率约为 90%，而顶部光滑的无感电器装置的能效仅为 71%，相比之下，(对于同量热传递)前者可节省大约 20% 的能量。逆变器将电流导入铜线圈，从而产生电磁场，电磁场穿透锅底，形成电流。产生的热量遵循焦耳效应公式，即锅的电阻乘以感应电流的平方。　　　对于电磁炉，比较重要的要求包括：　　高频开关　　功率因数接近一　　宽负载范围　　感应加热应用的输出功率控制通常基于可变频率方案。这是一种根据负载或线路频率变化来应用的基本方法。然而，该方法存在一个主要缺点：若要在宽范围内控制输出功率，频率需要大幅变化。　　感应加热最常用的拓扑结构基于谐振回路。谐振转换器的主要优势是高开关频率范围，同时能效不会降低。谐振转换器采用零电流开关 (ZCS) 或零电压开关 (ZVS) 等控制技术来降低功率损耗。谐振半桥 (RHB) 转换器和准谐振 (QR) 逆变器是备受欢迎的拓扑结构。RHB 结构的优势包括负载工作范围大，并且能够提供超高功率。　　QR 转换器的主要优势是成本较低，因此非常适合低至中功率范围(峰值功率高达 2 kW)、工作频率介于 20 至 35 kHz 之间的应用。　　电机驱动半桥转换器 (HB) 是电机驱动应用中一种最常见的拓扑结构，频率介于 2kHz 至 15kHz 之间。HB 输出电压取决于开关状态和电流极性。　　　考虑到电感负载，电流随后会增加。如果负载汲取正电流 (Ig>0)，它将流经 T1，为负载提供能量 (Vg)。相反，如果负载电流 Ig 为负，电流经由 D 流回，将能量返回至直流电源。同样，如果 T4 开通(且 T1 关闭)，会有 −Vbus/2 的电压施加于负载，且电流会减小。如果 Ig 为正，电流流经 D4，将能量返回至母线电源。　　适合IGBT应用的多电压等级拓扑结构快速开关给 HB 拓扑结构带来的局限性包括：　　只有两个输出电压等级　　无源和有源元件受到应力　　高开关损耗　　栅极驱动难度加大　　纹波电流升高　　EMI变高　　电压处理(无法与高电压母线结合使用)　　器件串联增加了实施工作的复杂性　　难以达到热平衡　　高滤波要求　　为了摆脱这些局限性，在不间断电源 (UPS) 和太阳能逆变器等应用中，采用新的多电压等级拓扑结构。常见结构包括单极性开关 I 型和 T 型转换器，它们能够在较高的母线电压下工作。随着可用输出状态增多，滤波器元件之间的电压相应减小，因此滤波损耗也更低，元件更小。开关损耗有所降低，而导通损耗则小幅增加(适合 16kHz - 40kHz 的较高频率，可达到约 98% 的高能效)。　　IGBT 的未来尽管 IGBT 已经问世很多年，但该技术仍是许多高电压和电流应用的理想之选。IGBT 不仅越来越多地应用于传统设计，还应用于新设计，因为新推出的器件在不断地推动 Vcesat 降低至 1V，并通过新型结构来提高电流密度和开关损耗。若要在使用 IGBT 的过程中获得最大效益，一个关键因素是先了解应用要求，然后选择合适的电路拓扑结构加以实施。
2024-06-25 11:22 阅读量：921
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