한 기사에서는 IGBT를 이해합니다.

2022-03-17 1197

1,IGBT는 무엇입니까?

IGBT의 전체 이름은 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터로 복합 구조 소자입니다. MOS 트랜지스터와 BJT 바이폴라 트랜지스터의 장점을 결합한 제품입니다. 이는 전압-전류 변환 및 전력 출력 분야, 특히 고전압 및 고전류 분야에서 널리 사용됩니다. IGBT는 인간이 전력을 제어하고 활용하는 핵심 반도체 소자 중 하나이다. 이 반도체 소자는 주로 전자의 전력변환 분야에 사용되며, 우리는 이를 전력반도체라고 통칭합니다. 노트북 컴퓨터와 같은 가장 간단한 애플리케이션에는 전압 증감 및 AC/DC 변경 과정에서 역할을 하는 IGBT라는 전원 어댑터가 장착되어 있습니다. 분명히 IGBT는 전력반도체의 가장 중요한 구성원이다. 그 기능은 전기를 제어하는 것이며, 전기 에너지 변환 및 응용의 핵심 칩입니다.

2,IGBT는 맞춤형 제품인가요, 아니면 일반 제품인가요?
다른 칩과 비교했을 때 IGBT는 표준 제품입니다. 일반적으로 각 회사의 공식 웹사이트에는 IGBT 제품에 대한 자세한 소개가 게시되며, 최대 컬렉터 전류(ICM), 최대 이미터 전압(UCES), 게이트 항복 전압(UGEM), 도통 전압, 내전압 레벨, 스위칭 속도, 캐리어 유형 및 수명, 입력 커패시턴스, 최대 컬렉터 전력 소비(PCM), 작동 온도 범위 등 다양한 파라미터가 명시됩니다. 이러한 파라미터를 확인한 후, 고객은 실제 애플리케이션 요구 사항에 맞춰 제품을 설계하고 조정할 수 있습니다. 다양한 애플리케이션 시나리오와 고객에 따라 다양한 조정이 필요할 수 있습니다. 최종적으로 결정된 제품은 교체가 어려울 가능성이 높지만, 공급이 어려운 경우 다른 회사의 유사 제품으로 교체할 수도 있습니다. 하지만 본질적으로 IGBT는 여전히 표준 범용 제품입니다.

3,IGBT가 탄소 중립에 가장 유익한 전력 반도체로 간주되는 이유는 무엇입니까?
청정 에너지의 대대적인 보급과 함께 IGBT에 대한 수요가 더욱 높아지고 있으며, 가장 대표적인 것이 태양광 인버터 적용입니다. 태양광에서 발생하는 거친 전기를 인터넷에 원활하게 연결할 수 있는 미세 전기로 변환하기 위해서는 고전압 및 초고전압 IGBT와 IGBT 모듈이 대량으로 필요합니다. 따라서 이는 미래 탄소 중립 달성의 매우 중요한 고리입니다. 전기차 시대의 IGBT 적용에 있어, 과거에는 자동차가 모두 연료 차량이었으며, 휘발유를 어떻게 바꾸더라도 가솔린 차량의 배기가스 배출량은 변화할 수 없었습니다. 그러나 현재는 에너지 절약 및 친환경 신에너지 차량이 주창되고 있으며, 미래는 신에너지 전기차 시대가 될 것이며, 전기차에는 IGBT를 비롯한 전력 반도체 제품이 대량으로 필요합니다. 청정 전기 에너지의 확보 및 활용은 미래 이산화탄소 배출량 감축 및 탄소 중립 달성의 핵심이며, 전기 에너지 활용은 전력 반도체 및 IGBT와 불가분의 관계에 있습니다.

4,다운스트림 애플리케이션 분야는 무엇입니까? 산업 공간은 얼마나 큽니까?
반도체는 기초 산업이기 때문에 전기와 관련된 모든 분야에서 전력 반도체가 역할을 하므로 이 산업은 매우 큽니다.우리 주변의 제품의 최소 50%가 전기 및 전자 제품과 관련이 있기 때문에 가전 제품, 블루투스 헤드셋, 노트북 컴퓨터, 다양한 가전 제품뿐만 아니라 대형 산업용 모터, 철도 운송, 신에너지 자동차, 태양광 인버터, 스마트 그리드 등 전기가 필요한 곳에서 IGBT는 기본적으로 필수적입니다.산업 규모에 관해서는 IGBT 및 모듈의 글로벌 시장은 7년에 2019억 달러를 넘어섰고 올해는 10억 달러를 넘어설 것으로 예상됩니다.약 19%의 복합 연평균 성장률로 2026년까지 15억 달러에 도달할 것으로 예측됩니다.비교적 빠르게 성장하는 시장에 속하며 비교적 안정적인 성장 부문입니다.기복과 뚜렷한 사이클 변화가 있는 메모리와 같은 다른 제품과 달리 IGBT는 꾸준한 성장 유형에 속합니다. 새로운 에너지 전기 자동차와 다양한 산업의 전자 전기화, 그리고 청정 에너지의 사용에 따라 IGBT를 포함한 전력 반도체 분야는 계속해서 강력하고 강력한 성장을 유지하고 있습니다. 일반적으로 IGBT에 따라 전압을 여러 등급으로 나눕니다. 650V-900V 미만의 전압은 중저전압, 900-1200V 이상의 전압은 중고전압, 1200V 이상의 전압은 고전압입니다. 650V 미만의 IGBT도 있지만 사용량은 크지 않습니다. 이 분야에서는 MOSFET 제품이 더 많이 사용됩니다. 그 중 대부분의 가전제품, 백색 가전 등은 저전압 IGBT 범위에 속하며 약 30%를 차지합니다. 고전압 IGBT는 고전력 산업 분야에서 20%를 차지합니다. 고속철도, 태양광 인버터, 철도 교통과 같은 고전압 및 고전력 에너지 분야에 사용되는 IGBT는 15%를 차지합니다. 또한 자동차 전자 분야에서는 신에너지 자동차가 30% 이상을 차지하며, 이는 미래에 가장 유망한 분야입니다.

5,시장의 수요와 공급 상황은 어떻습니까? 몇 년 안에 수요와 공급이 균형을 이룰 것으로 예상된다.
현재 반도체 품절시장 전체가 1년 넘게 이어지고 있다. 2020년 XNUMX월부터 반도체 제품에 다양한 긴장감이 나타나기 시작했고, XNUMX월 이후 전면적으로 터지며 가격이 급등해 올해 XNUMX월 말 정점을 찍었다. 많은 칩의 가격 인상은 매우 과장되어 있으며 웨이퍼 공장에서는 지속적으로 가격을 조정하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 주문을 하는 것은 여전히 미친 일이고, 다운스트림에서 칩에 대한 광란의 돌진은 업스트림 생산 능력의 약탈로 이어져 업계 전체의 수요와 공급의 완전한 불균형으로 이어집니다. 업계의 많은 사람들은 반도체 산업이 수요와 공급의 균형을 회복하고 정상상태로 복귀하기 위한 다양한 예측과 가정을 해왔고, 정상으로 복귀하기 위한 다양한 시점과 변곡점 형성을 위한 전제조건을 예측해 왔습니다. . 제 개인적인 생각으로는 2022년 XNUMX월경을 기준으로 우선 수요공급 관계에 영향을 미치는 다양한 요인들을 살펴보겠습니다. 업계의 변화를 판단하는 역사적 경험으로 볼 때, 일반적으로 반도체 호황기는 24~36개월, 저온기는 12~18개월이다. 지난해 2022월부터 호황기의 시작이라고 생각하고 있어 이 호황기는 XNUMX년 XNUMX월까지 지속될 전망이다. 전염병의 영향 요인을 고려하면 비록 전염병이 글로벌 산업의 리듬을 교란시켰지만 반도체, 특히 중국에게는 새로운 기회이자 새로운 도전이 되어야 합니다. 적어도 우리는 지난 2년 동안 두 번의 거대한 폭발점이 있었다고 생각합니다. 첫 번째는 전염병 이후 집에서 일하는 것입니다. 온라인 업무로 인해 각종 태블릿 노트북 수요가 급증하면서 반도체 칩 수요도 늘었다. 이들 제품 원가의 90%가 반도체 소자이기 때문이다. 따라서 이러한 급증이 발생했습니다. 각 전염병 이후에는 자동차 판매의 황금기가 됩니다. 이제 막 신에너지 자동차의 개념과 주기가 겹쳐졌습니다. 차량 전체에서 반도체 제품의 함량이 크게 증가한 반면, 기존 연료 차량의 함량은 약 10~15%에 불과합니다. 하지만 신에너지차에 탑재되는 반도체 제품은 50% 이상을 차지한다. 이 작품에서 가장 중요한 부분은 각종 자동차 전장부품, 자동차용 전력반도체, 센서, 각종 마이크로 컨트롤 유닛 MCU 등이다. 이들 칩의 공통점은 8인치 0.25~0.13 공정으로 생산되는 제품이 꽤 많다는 점이다. 하지만 8인치 라인은 장비 문제로 생산능력 확대가 어려워 이들 제품에 대한 지속적인 수요 강세로 인해 칩 부족 현상이 지속될 수 있다. 그러나 가격이 너무 높으면 하류 수요도 감소하므로 정상적인 상황에서는 2022년 XNUMX월까지 지속될 것이라고 결론을 내렸습니다. 지금이 전환점이라고 생각하는데, 그 이후에는 칩 부족 현상이 완화되고 재고가 시작될 것입니다. 이는 저의 개인적인 판단이며, 이 노드가 미리 나올 가능성도 배제하지 않습니다. 이제 중국의 광범위한 정전과 생산 제한은 다운스트림 부풀려진 수요를 압박하고 칩 격차를 계속 축소할 것입니다. 이러한 관점에서 볼 때, 일정 기간 동안 칩의 가격과 수요는 확실히 하락할 것이기 때문에 이러한 극심한 불균형은 최대 6~9개월 정도 지속될 것으로 생각되며, 자동차 전자제품을 제외하고는 반드시 회복될 것이라고 생각합니다. 물론. 이 산업은 너무 특수하며, 산업 사슬의 회복에 영향을 미치는 요소가 너무 많습니다.

6,해외 전염병이 IGBT 생산 능력에 미치는 영향은 어느 정도이며, 언제쯤 완화될 것으로 예상하십니까?
해외 전염병 상황은 인피니언, 안센메이 등 여러 기존 반도체 기업에 큰 영향을 미치고 있으며, 공급 불안정성이 매우 높습니다. 언제 완화될지는 예측하기 어렵습니다. 적어도 내년 6월 이전에는 완화될 가능성이 낮다고 생각하며, 6월 이후 변곡점에 도달할 가능성도 있습니다. 이러한 대형 공장의 제품은 현재든 아니든 항상 공급 부족 상태였습니다. 지난 몇 년간의 상황을 보면, 매년 공급이 원활하지 않아 가격 상승으로 이어지는 시기가 있겠지만, 대부분 고가 제품에 집중되어 있습니다. 현재 국내 저가 IGBT 제품의 대체 속도는 비교적 빠르며, 향후 생산 능력 확보 후에는 확실히 완화될 것입니다. 현재 국내 중저압 제품은 매우 성숙되어 있고 가격 대비 성능도 매우 높지만, 고가 고전압 제품과 해외 제품 간에는 여전히 일정한 격차가 존재합니다. 이러한 격차는 주로 양산 과정에서 제품의 일관성과 안정성을 어떻게 유지하느냐에 따라 나타난다고 생각합니다. 중국이 할 수 없는 것이 아니라, 중·저압 제품의 경우 물량이 많을 경우 품질 관리가 불가능하다는 것입니다. 국내 대체 수요가 양호하다는 사실이 이미 모든 것을 설명해 줍니다.

7,신에너지 자동차, 태양광 발전, 에너지 저장 장치에 사용되는 IGBT의 차이점은 무엇이며, 어떤 용도로 사용됩니까?
현재 자동차에서 사용하는 신에너지는 주로 650~900V이며, 일부 자동차 회사는 1200V 방식을 채택하고 있습니다. OBC는 650V 단관을, PCU는 900V IGBT 모듈을 사용합니다. 각 자동차 제조업체의 배터리 팩 방식과 전압에 따라 적합한 IGBT를 선택해야 합니다. IGBT 모듈은 주로 IGBT를 사용하며, FRD(Fast Recovery), TVS(Instantaneous Voltage), SBD 등과 같은 전력 반도체 소자를 사용하여 다양한 시나리오와 요구에 대응할 수 있는 모듈을 구성해야 합니다. IGBT IPM 모듈의 경우, 내부에 전력 제어 IC가 통합되어 있으며, IGBT 및 기타 전력 반도체 제품 외에도 전력 관리 IC가 사용됩니다.

8,신에너지 자동차/태양광/에너지 저장 비용에서 IGBT가 차지하는 비중은 얼마입니까?
신에너지 자동차인 PCU+OBC는 전체 차량의 최소 25~30%를 차지하며, 모델에 따라 비용 비율이 매우 다릅니다. 예를 들어, Wuling mini와 같은 마법의 자동차는 총 2.98위안에 판매되며, 전자 제어 비용은 3,000위안을 넘지 않습니다. 이러한 종류의 자동차는 IGBT조차 필요 없으며, 모두 MOSFET입니다. 예를 들어 Great Wall Euler Black Cat은 차량당 60,000만~70,000만 위안에 판매되며, 배터리 팩 비용은 15,000위안이고 IGBT를 사용할 수 있습니다. 고급 자동차에서 IGBT의 소비량과 가격은 크며, IGBT는 태양광 및 에너지 저장용 인버터로도 사용됩니다. 이 비용 비율은 말하기 어렵습니다. 발전소의 대부분은 투자 규모에 따라 Perc 배터리 및 기타 구조로 되어 있기 때문입니다.

9,다양한 산업에서 IGBT 생산능력 쟁탈이 일어날까요?
업계 전체의 현상 유지이며, 이제 돈만 있으면 누구든 생산 능력을 확보할 수 있다는 것을 의미합니다. 대기업은 막대한 자금력 덕분에 유리한 위치에 있습니다. 현재 국내 전력 반도체의 상당 부분이 IDM 모델입니다. 예를 들어 실란웨이와 스다이전기는 자체 생산 라인을 보유하고 있어 생산 능력을 확보할 수 없습니다. IGBT OEM 작업을 할 수 있는 다른 업체로는 화홍이 있으며, 이 생산 능력은 확보 여부에 달려 있습니다. 스타와 같이 자금력이 풍부한 일부 업체는 이미 다른 업체들을 인수했습니다.

10,IGBT는 생산 라인에 대한 맞춤형 요구 사항을 제공합니까? 주요 차이점은 무엇입니까?
IGBT 공정은 일반 논리 제품과 상당히 다릅니다. 적어도 이온 주입 도핑 공정과 역감산 공정은 확실히 다르며, 다양한 특수 에피택셜층 공정 등이 존재합니다. 이는 일반적인 디지털 회로 및 아날로그 회로와는 완전히 다릅니다.

11,IGBT 생산 라인에서 일시적으로 제품 사양을 조정할 수 있나요? 예를 들어, 태양광 생산에 사용되는 IGBT 생산 라인을 일시적으로 차량 게이지 등급 IGBT 생산 라인으로 조정할 수 있나요?
자동차 등급에 대한 요구 사항은 비교적 높으며, 일단 확정되면 쉽게 교체할 수 없습니다. 모두 IGBT이기는 하지만, 서로 다른 하위 산업에 속하기 때문에 IGBT에 대한 요구 사항이 완전히 다르고, 혼합 생산은 불가능합니다. 그러나 모두 한 회사에서 생산하기 때문에 생산 라인에 각기 다른 IGBT 용량이 분배되는데, 이는 회사 내부적인 문제입니다. 장비는 여전히 이 장비 세트이고, 생산 라인 또한 여전히 이 생산 라인 세트입니다. 패키지에 약간의 차이가 있으므로, 그렇게 말씀드릴 수밖에 없습니다. 동시에 고객은 다른 제품과 제품군을 혼합하는 것을 좋아하지 않기 때문에 자동차용 IGBT 와이어는 고유한 특성을 지닙니다.

12,차량 게이지 등급과 태양광 IGBT 생산 라인의 인증 시간에는 큰 차이가 있습니까?
게이지의 매우 높은 요구 사항과 달리 전체 차량 공장의 공장 검사 요구 사항은 매우 엄격합니다. 공급업체뿐만 아니라 공급업체의 공급업체, 공급업체의 원자재 공급업체 등 PV 제품군은 상대적으로 단순하며 차이가 큽니다.

13,신규 생산능력 확장 시 가장 큰 문제점은 무엇입니까?
공정 난이도 측면에서 IGBT는 기본적으로 8인치 공정을 사용할 수 있으며, 일부 업계에서는 12인치 공정을 도입하기 시작했습니다. 하지만 이제 신규 생산 능력을 구축한다고 해서 자금이 충분하다고 해서 생산량을 늘릴 수 있는 것은 아닙니다. 8인치 공정의 가장 큰 문제점은 장비 부족과 높은 가격입니다. 예를 들어, 8인치 장비 가격은 12인치와 거의 동일하고, 납품 주기가 길며, 중국 반도체 산업을 괴롭히는 인재 부족도 문제입니다. 결론적으로, 장비 부족과 숙련된 인력 부족이 주된 원인입니다.

슬립폼 공법 선택시 고려사항 IGBT는 전기 에너지 변환 및 응용 분야의 핵심 칩으로, 탄소 중립 실현에 매우 중요한 요소입니다. 가장 큰 하류 응용 분야는 신에너지 자동차 분야이며, 배터리 다음으로 비용이 많이 듭니다. 또한 태양광에 사용되는 인버터는 IGBT 수요가 많습니다. 현재 IGBT 시장은 수급 불균형이 심각하며, 해외 팬데믹 상황으로 인해 대형 공장의 생산 능력이 제한되고 있습니다. 국내 제조업체가 생산을 확대하는 데 어려움을 겪는 주요 원인은 설비 및 숙련된 전문 인력 부족입니다. 한편, 신규 공장이 생산 라인에 투입되어 검증을 받는 데는 보통 1~3년이 소요되므로, 신규 생산 용량이 출시되는 데에는 시간이 걸립니다. 전문가들은 수급 균형이 다시 맞춰지는 시점이 2022년 XNUMX월이 될 것으로 예측합니다.

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