在當今日益嚴峻的環(huán)境問題和能源消耗壓力下,，低碳經(jīng)濟正成為世界各國的發(fā)展共識,。而低碳經(jīng)濟涉及節(jié)能減排,、風能,、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)濟的關鍵核“芯”,。
簡單地說,，igbt（insulated gate bipolar transistor）是一種雙極型晶體管（bipolar transistor，bjt）和mosfet復合的新型功率器件,，即具有mosfet易于驅(qū)動,、控制簡單、開關頻率高的優(yōu)點,，同時又具有雙極型器件低飽和壓降而容量大的特點,，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),，適合應用于直流電壓為600v及以上的變流系統(tǒng)如交流電機,、變頻器、逆變器,、開關電源,、照明電路、牽引傳動等領域,。
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,，因此要實現(xiàn)國家節(jié)能減排的宏大目標，關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用的功耗,，如交流電機控制,、繼電器、ups電源,、開關電源,、變頻器、有源濾波器,、eps電源,、工業(yè)傳動裝置、電梯或輔助傳動設備,、機車與列車用電源等,，以及提高新能源領域的能源轉(zhuǎn)換效率，如提高逆變器,、風力發(fā)電設備等的轉(zhuǎn)換效率,。而上述設備的關鍵核心器件就是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)關鍵技術”專題中指出,，高壓變頻調(diào)速技術用于大功率風機,、水泵、壓縮機等電機拖動系統(tǒng),，研發(fā)重點是關鍵部件絕緣柵極型功率管（igbt）,。總體上,，2012年,，全社會用電量累計達49591億千瓦時，如果節(jié)省5%,，則可以節(jié)約用電近2500億千瓦時,，相當于2.5個三峽大壩的年發(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)構共同決定了功率半導體器件,，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,。預計2013年,，國內(nèi)igbt市場規(guī)模將達68.3億元,，同比增長15.2%。2013年至2015年國內(nèi)igbt市場規(guī)模的年均復合增長率將達到18.3%,。
此外,，下游應用市場的爆發(fā)式增長，將帶動igbt芯片銷量的持續(xù)快速增長,。預計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年該市場的年均復合增長率將達到20.3%,。igbt芯片企業(yè)正分享著低碳經(jīng)濟帶來的高速增長機遇。
2,、外資企業(yè)引領市場發(fā)展,，本土企業(yè)奮起直追
在行業(yè)格局方面,，外資企業(yè)引領市場發(fā)展,。國內(nèi)前十大igbt供應商均為國外企業(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收入達到7.9億元，占據(jù)13.9%的市場份額,。
由于意識到igbt的關鍵性,，國內(nèi)企業(yè)一直致力于實現(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)半導體股份有限公司研制的6英寸fz單晶材料已批量應用，在國家“02”科技重大專項的推動下,，8英寸fz單晶材料已取得重大突破,；江蘇東光、華潤華晶,、山東科達等企業(yè)已批量供應電磁灶用1200v npt型igbt,。
3,、廣闊的應用空間推動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。預計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格,。隨著igbt國產(chǎn)化推進和變頻技術的日益成熟，變頻家電的市場價格將大幅下降,?？梢灶A計，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，電機節(jié)能是igbt的重要應用領域,。電機用電占全國用電量的主要部分,。事實上，我國工業(yè)用電占全社會用電總量約75%,，其中電機用電占工業(yè)用電的60%左右,。可以看到,，電機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,。《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》提出,，到2015年要實現(xiàn)太陽能發(fā)電裝機規(guī)模2015年達到2100萬千瓦,，年均增長89.5%,；風電為1億千瓦，年均增長26.4%,。在技術上,，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,，由于風能的不穩(wěn)定性，風力發(fā)電機產(chǎn)生非固定頻率的交流電,，需要進行交—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為核心關鍵器件的逆變器?？梢灶A計,，igbt在新能源領域具有廣闊的應用前景。
此外,，混合動力汽車（hev）和電動汽車（ev）的出現(xiàn)為igbt創(chuàng)造了一個新的市場,。在混合動力車和電動汽車領域，逆變器的核心是igbt,，負責將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電從而驅(qū)動電機運轉(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igbt模塊,、每列地鐵列車需要50-80個igbt模塊測算,，未來每年將平均新增10-20萬個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idm企業(yè)發(fā)展
由于中國igbt器件技術及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較晚,，加之技術門檻難度高,、投入大，目前中國市場的igbt產(chǎn)品基本依賴進口,，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，政府應加大政策扶持力度,，給予igbt企業(yè)更大的財政支持,、稅收優(yōu)惠力度和相關人才引進補貼等，同時,，支持igbt通過并購引進先進技術,，加快國產(chǎn)化進程。
此外,，igbt的特點是系統(tǒng)應用,、器件設計和工藝加工密切結(jié)合，國際主流igbt生產(chǎn)企業(yè)均是idm企業(yè),。國內(nèi)大部分先進的igbt制造廠和設計企業(yè)分離,，而絕大部分系統(tǒng)廠家還沒有能力獨立發(fā)展igbt芯片生產(chǎn)線。因此,，政策應以市場為導向,，發(fā)揮國內(nèi)市場規(guī)模優(yōu)勢，在此基礎上進行整合,，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)能領域的重要性和應用領域的廣泛性,，加上國家政策的鼓勵支持，igbt將受益于廣闊的應用空間帶來的發(fā)展機遇和國產(chǎn)化契機,，正在成為低碳經(jīng)濟的關鍵核“芯”,。