Eén artikel begrijpt IGBT

Home Nieuws Dagelijks hoogtepunt Eén artikel begrijpt IGBT

2022-03-17 1199

1,Wat is IGBT?

De volledige naam van IGBT is een bipolaire transistor met geïsoleerde poort, een apparaat met een samengestelde structuur. Het combineert de voordelen van een MOS-transistor en een bipolaire BJT-transistor. Het wordt veel gebruikt op het gebied van spanning-stroomconversie en vermogensafgifte, vooral in de hoogspannings- en hogestroomvelden. IGBT is een van de belangrijkste halfgeleiderapparaten waarmee mensen macht kunnen controleren en gebruiken. Dit halfgeleiderapparaat wordt voornamelijk gebruikt op het gebied van elektronische stroomconversie, en we noemen het gezamenlijk vermogenshalfgeleider. De eenvoudigste toepassingen, zoals onze notebookcomputers, zijn uitgerust met voedingsadapters, die IGBT zijn en een rol spelen in het proces van spanningsstijging en -daling en AC/DC-verandering. Het is duidelijk dat IGBT het belangrijkste lid is van vermogenshalfgeleiders. Zijn functie is het controleren van elektriciteit, en het is de kernchip van de conversie en toepassing van elektrische energie.

2,Is IGBT een op maat gemaakt product of een algemeen product?
Vergeleken met andere chips is IGBT een standaardproduct. Meestal wordt een gedetailleerde introductie van IGBT-producten gepubliceerd op de officiële websites van verschillende bedrijven, en worden verschillende parameters van dit IGBT-product vermeld, zoals maximale collectorstroom (ICM), maximale emitterspanning (UCES), gate-doorslagspanning (UGEM), geleidingsspanning, weerstandsspanningsniveau, schakelsnelheid, dragertype en -levensduur, ingangscapaciteit, maximaal collectorstroomverbruik (PCM), bedrijfstemperatuurbereik, enz. Nadat klanten deze parameters hebben gezien, kunnen ze deze ontwerpen en afstemmen op de werkelijke toepassingsvereisten. Afhankelijk van verschillende toepassingsscenario's en verschillende klanten zullen er verschillende aanpassingen nodig zijn. Eenmaal definitief vastgesteld, is het onwaarschijnlijk dat het wordt vervangen, maar als de voorraad niet beschikbaar is, is het ook mogelijk om een soortgelijk product van een ander bedrijf te vervangen. Maar in wezen beschouwen we IGBT nog steeds als een standaard universeel product.

3,Waarom wordt IGBT beschouwd als de meest voordelige vermogenshalfgeleider voor koolstofneutraliteit?
Met de grootschalige promotie van schone energie neemt de vraag naar IGBT toe. De meest voorkomende toepassing is de toepassing van fotovoltaïsche omvormers. Hiervoor zijn een groot aantal hoogspannings- en ultrahoogspannings-IGBT- en IGBT-modules nodig, zodat de grove elektriciteit die door fotovoltaïsche energie wordt uitgezonden, kan worden omgezet in fijne elektriciteit die probleemloos kan worden aangesloten op het internet. Dit is daarom een zeer belangrijke schakel in de toekomst van koolstofneutraliteit. In het tijdperk van elektrische voertuigen waren auto's in het verleden allemaal brandstofaangedreven voertuigen, en ongeacht hoe de benzine werd vervangen, kon de uitlaatemissie van benzinevoertuigen niet worden gewijzigd. Energiebesparende en milieuvriendelijke nieuwe energievoertuigen worden echter nu bepleit, en de toekomst zal het tijdperk zijn van nieuwe energie-elektrische voertuigen, en elektrische voertuigen hebben een groot aantal vermogenshalfgeleiderproducten zoals IGBT nodig. De verwerving en het gebruik van schone elektrische energie is de sleutel tot het verminderen van de CO2-uitstoot en het bereiken van CO2-neutraliteit in de toekomst. Het gebruik van elektrische energie is onlosmakelijk verbonden met vermogenshalfgeleiders en IGBT's.

4,Wat zijn de gebieden van downstream-toepassingen? Hoe groot is de industriële ruimte?
Omdat halfgeleiders een basisindustrie zijn, spelen vermogenshalfgeleiders een rol in alle sectoren die verband houden met elektriciteit. Deze industrie is dan ook erg groot, omdat minstens 50% van de producten om ons heen verband houdt met elektriciteit en elektronische producten, zoals consumentenelektronica, telefoons, Bluetooth-headsets, notebooks, diverse huishoudelijke apparaten, evenals grote industriële motoren, spoorvervoer, voertuigen op nieuwe energie, fotovoltaïsche omvormers, slimme netwerken, enz. Waar elektriciteit nodig is, is IGBT in principe onmisbaar. Wat de omvang van de industrie betreft, overschreed de wereldwijde markt voor IGBT en modules in 7 de 2019 miljard USD en zal dit jaar de 10 miljard USD overschrijden. Er wordt voorspeld dat deze in 19 de 2026 miljard USD zal bereiken, met een samengestelde jaarlijkse groeivoet van ongeveer 15%. Het behoort tot een relatief snelgroeiende markt en het is een relatief stabiel groeisegment. In tegenstelling tot andere producten, zoals geheugen, die ups en downs en duidelijke cyclusveranderingen kennen, behoort IGBT tot een type met een gestage groei. Met de nieuwe energie elektrische voertuigen en de elektronische elektrificatie van diverse industrieën, en het gebruik van schone energie, blijft het vermogenshalfgeleiderveld, inclusief IGBT, een sterke en krachtige groei behouden. Meestal verdelen we de spanning volgens IGBT in verschillende klassen. De spanning onder 650V-900V is midden- en laagspanning, de spanning boven 900-1200V is midden- en hoogspanning, en de spanning boven 1200V is hoogspanning. IGBT onder 650V is ook beschikbaar, maar het gebruik is niet groot. MOSFET-producten worden meer gebruikt in dit veld. Daaronder behoren de meeste consumentenelektronica, witgoed, enz. tot het bereik van laagspannings-IGBT, dat ongeveer 30% uitmaakt. Hoogspannings-IGBT is goed voor 20% in industriële hoogspanningsgebieden. IGBT gebruikt in hoogspannings- en hoogspanningsenergiegebieden, zoals hogesnelheidstreinen, fotovoltaïsche omvormers en spoorvervoer, is goed voor 15%. Bovendien zijn nieuwe energievoertuigen op het gebied van auto-elektronica goed voor ruim 30% van de vraag. Dit is het meest veelbelovende gebied voor de toekomst.

5,Hoe is de vraag- en aanbodsituatie op de markt? De verwachting is dat vraag en aanbod binnen enkele jaren in evenwicht zullen zijn.
Momenteel is de hele markt voor uitverkochte halfgeleiders al meer dan een jaar aan de gang. Vanaf juli 2020 begonnen de halfgeleiderproducten verschillende niveaus van spanning te vertonen, en na oktober brak deze op een algemene manier uit en stegen de prijzen enorm, en bereikten eind mei van dit jaar een hoogtepunt. De prijsstijging van veel chips is zeer overdreven en de wafelfabriek past de prijzen voortdurend aan. Toch is het nog steeds krankzinnig om bestellingen te plaatsen, en de verwoede haast naar chips in de downstream leidt tot plundering van de upstream-productiecapaciteit, wat leidt tot een compleet onevenwicht tussen vraag en aanbod in de hele sector. Veel mensen in de industrie hebben verschillende voorspellingen en aannames gedaan voor de halfgeleiderindustrie om het evenwicht tussen vraag en aanbod te herstellen en terug te keren naar de normale toestand, en verschillende tijdknooppunten voorspeld om weer normaal te worden, evenals de voorwaarden voor de vorming van buigpunten. . Mijn persoonlijke mening is dat we rond juni 2022 allereerst eens kijken naar verschillende factoren die de relatie tussen vraag en aanbod beïnvloeden. Afgaande op de historische ervaringen om de veranderingen in de industrie te beoordelen, bedraagt de bloeiperiode van halfgeleiders in het algemeen 24 tot 36 maanden en de koude periode 12 tot 18 maanden. Sinds juni vorig jaar denken we dat dit het begin is van de periode van hoogconjunctuur, dus deze periode van hoogconjunctuur zal duren tot juni 2022. Gezien de beïnvloedende factoren van de epidemie, hoewel de epidemie het ritme van de mondiale industrie heeft verstoord, zou dit een nieuwe kans en een nieuwe uitdaging moeten zijn voor halfgeleiders, vooral voor China. We denken tenminste dat er in deze twee jaar twee enorme explosiepunten zijn geweest. De eerste is om thuis te werken na de epidemie. Online werk heeft geleid tot een sterke stijging van de vraag naar verschillende tabletlaptops, waardoor de vraag naar halfgeleiderchips is toegenomen, omdat 90% van de kosten van deze producten uit halfgeleiderapparaten bestaat. Daarom is deze stijging veroorzaakt. Na elke epidemie is het de gouden periode van de autoverkoop. Zojuist zijn het concept en de cyclus van nieuwe energievoertuigen over elkaar heen gelegd. Het gehalte aan halfgeleiderproducten in het hele voertuig is aanzienlijk toegenomen, terwijl dat van traditionele brandstofvoertuigen slechts ongeveer 10-15% bedraagt. De halfgeleiderproducten in nieuwe energievoertuigen zijn echter goed voor meer dan 50%. De belangrijkste onderdelen van dit stuk zijn verschillende auto-elektronica, halfgeleiders voor auto's, sensoren, verschillende microbesturingseenheden MCU, enz. Wat deze chips gemeen hebben, is dat een flink aantal producten worden vervaardigd volgens het 8-inch 0.25-0.13-proces. Het is echter moeilijk om de productiecapaciteit van 8-inch-lijnen uit te breiden vanwege apparatuurproblemen, dus de aanhoudend sterke vraag naar deze producten kan het tekort aan chips in stand houden. Een te hoge prijs zal echter ook de downstream-vraag verminderen, dus mijn conclusie is dat dit onder normale omstandigheden tot juni 2022 zal duren. Ik denk dat dit tijdstip het keerpunt is, waarna het tekort aan chips zal afnemen en de inventarisatie zal beginnen. Dit is mijn persoonlijke oordeel, en ik sluit niet eens uit dat dit knooppunt van tevoren zal komen. Nu zullen de omvangrijke stroomuitval en productiebeperkingen in China de opgeblazen vraag stroomafwaarts wegdrukken en de chipkloof kleiner maken. Vanuit dit perspectief zullen de prijs en de vraag naar chips gedurende een bepaalde periode zeker dalen, dus ik denk dat deze extreme onevenwichtigheid nog maximaal zes tot negen maanden zal aanhouden, en zich zeker zal herstellen, met uitzondering van de auto-elektronica. Natuurlijk. Deze sector is te bijzonder en er zijn te veel factoren die het herstel van de industriële keten beïnvloeden.

6,Hoe groot is de impact van de overzeese epidemie op de IGBT-productiecapaciteit? Wanneer wordt verwacht dat deze zal afnemen?
De epidemie in het buitenland heeft een grote impact op verschillende gevestigde halfgeleiderbedrijven, zoals Infineon, Ansenmei, enz., en de aanvoer is zeer onstabiel. Wanneer de situatie zal verbeteren, is moeilijk te zeggen. Ik denk in ieder geval niet dat de situatie vóór juni volgend jaar zal verbeteren, en er kan na juni een omslagpunt ontstaan. De goederen van deze grote fabrieken zijn altijd al schaars geweest, of dat nu nu is of niet. Afgaande op de situatie in voorgaande jaren zal er altijd een periode in een jaar zijn waarin de aanvoer niet gelijkmatig verloopt, wat leidt tot prijsstijgingen, maar deze zijn voornamelijk geconcentreerd op hoogwaardige producten. Momenteel is het binnenlandse vervangingstempo van low-end IGBT-producten relatief hoog, en dit zal zeker afnemen na de vrijgave van toekomstige productiecapaciteit. Momenteel zijn binnenlandse midden- en laagspanningsproducten zeer volwassen en is hun kosteneffectiviteit zeer hoog, maar er is nog steeds een zekere kloof tussen hoogwaardige hoogspanningsproducten en die van het buitenland. Ik denk dat deze kloof zich vooral weerspiegelt in de manier waarop de consistentie en stabiliteit van producten tijdens massaproductie behouden blijft. Het is niet zo dat China er niet toe in staat is, maar dat de kwaliteit van midden- en laagspanningsproducten niet te controleren is wanneer ze in grote hoeveelheden beschikbaar zijn. De goede binnenlandse substitutiedynamiek verklaart alles al.

7,Wat is het verschil tussen IGBT's die worden gebruikt in nieuwe energievoertuigen, fotovoltaïsche systemen en energieopslag? Waarvoor worden ze gebruikt?
Momenteel ligt de nieuwe energie die door auto's wordt gebruikt voornamelijk tussen 650 en 900 V, en enkele autobedrijven hebben ook 1200 V-schema's, waaronder OBC die 650 V enkele buis gebruikt en PCU die 900 V IGBT-modules gebruikt. Het hangt af van de batterijpakketschema's en de spanning van elke autofabrikant en vervolgens welk type IGBT moet worden gebruikt. Heel verschillend. IGBT-modules, voornamelijk IGBT, en daarnaast enkele andere vermogenshalfgeleiders zoals FRD (Fast Recovery), TVS (Instantaneous Voltage), SBD, enz. zijn nodig om een module te vormen die aan verschillende scenario's en eisen voldoet. Als het een IGBT IPM-module is, is de interne vermogensregeling-IC geïntegreerd, en er zijn naast IGBT en andere vermogenshalfgeleiderproducten ook vermogensbeheer-IC's.

8,Wat is het aandeel van IGBT in de kosten van nieuwe energievoertuigen/fotovoltaïsche systemen/energieopslag?
PCU+OBC, een nieuw energievoertuig, vertegenwoordigt minstens 25%-30% van het totale voertuig en de kostenverhouding van verschillende modellen is zeer verschillend. Zo wordt een magische auto als de Wuling Mini verkocht voor in totaal 2.98 yuan, en de kosten voor elektronische besturing zullen niet meer dan 3,000 yuan bedragen. Dit type auto heeft niet eens IGBT nodig, het is allemaal MOSFET, en bijvoorbeeld de Great Wall Euler Black Cat wordt verkocht voor 60,000 of 70,000 yuan per auto, en de kosten van een accupakket bedragen 15,000 yuan, en IGBT kan worden gebruikt. Het verbruik en de prijs van IGBT in high-end auto's zijn hoog, en IGBT wordt ook gebruikt als omvormer voor fotovoltaïsche energie en energieopslag. Deze kostenverhouding is moeilijk te zeggen, omdat het grootste deel van een energiecentrale bestaat uit percolatorbatterijen en andere structuren, afhankelijk van de omvang van de investering.

9,Zal er sprake zijn van IGBT-capaciteitsovername door verschillende sectoren?
Het is de status quo van de hele industrie, en nu betekent het dat wie geld heeft, de productiecapaciteit kan grijpen. Grote bedrijven hebben een voordeel, vanwege de grote hoeveelheid geld. Momenteel is een aanzienlijk deel van de binnenlandse halfgeleiders IDM-modellen. Silanwei en Shidai Electric hebben bijvoorbeeld hun eigen productielijnen, dus er is geen sprake van het grijpen van de productiecapaciteit. Andere bedrijven die IGBT OEM-werk kunnen doen, zijn Hua Hong, en deze productiecapaciteit is afhankelijk van grijpen. Sommige bedrijven met diepe zakken, zoals Starr, hebben al een reeks andere bedrijven verzameld.

10,Zal IGBT aangepaste eisen stellen aan productielijnen? Wat is het belangrijkste verschil?
Het proces van IGBT verschilt aanzienlijk van dat van gangbare logische producten. In ieder geval zijn het ionenimplantatiedopingproces en het backsubtractieproces duidelijk anders, en er zijn diverse speciale epitaxiale laagprocessen, enzovoort. Deze verschillen volledig van gewone digitale en analoge schakelingen.

11,Kunnen de productspecificaties van de IGBT-productielijn tijdelijk worden aangepast? Bijvoorbeeld: de IGBT-productielijn die wordt gebruikt voor de productie van fotovoltaïsche cellen wordt tijdelijk aangepast aan de IGBT-productielijn voor auto's?
De eisen voor autokwaliteit zijn relatief hoog en eenmaal vastgesteld, is het onmogelijk om ze gemakkelijk te vervangen. Hoewel het allemaal IGBT's zijn, stellen ze, omdat ze in verschillende subsectoren actief zijn, totaal verschillende eisen aan IGBT's en is er geen mogelijkheid tot vermenging. Omdat alles echter door één bedrijf wordt geproduceerd, wordt de capaciteit van verschillende IGBT's verdeeld over de productielijn, wat een zaak is binnen het bedrijf zelf. De apparatuur is nog steeds deze set van apparatuur, en de productielijn is nog steeds deze set van productielijnen. Er zijn bepaalde verschillen in de verpakking, dus dat kunnen we alleen maar zeggen. Tegelijkertijd vinden klanten het niet prettig om productlijnen te vermengen met andere producten, waardoor IGBT-draden voor auto's uniek zijn.

12,Is er een groot verschil tussen de certificeringstijd voor voertuigmeetinstrumenten en de productielijn voor fotovoltaïsche IGBT's?
Anders dan de zeer hoge eisen van de meter, zijn de fabrieksinspectie-eisen van de hele voertuigfabriek extreem streng. Niet alleen de leveranciers, maar ook de leveranciers van de leveranciers, de grondstoffenleveranciers van leveranciers, enz., De PV-productlijn is relatief eenvoudig en het verschil is groot.

13,Wat is het grootste pijnpunt bij het uitbreiden van nieuwe capaciteit?
Wat de procesmoeilijkheid betreft, kan IGBT in principe een 8-inch proces gebruiken, en een paar industriële bedrijven zijn begonnen met de introductie van 12-inch. Het bouwen van nieuwe productiecapaciteit betekent echter niet dat je de productie moet uitbreiden als je geld hebt. Het grootste probleem met 8-inch is het gebrek aan apparatuur en de hogere prijs. Zo is de prijs van 8-inch apparatuur bijna gelijk aan die van 12-inch, is de leveringscyclus lang en is er een tekort aan talent dat de Chinese halfgeleiderindustrie teistert. Kortom, het is vooral het gebrek aan apparatuur en ervaren personeel.

Overzicht: IGBT is de kernchip voor de omzetting en toepassing van elektrische energie en is een zeer belangrijk onderdeel van koolstofneutraliteit. De grootste downstream-toepassing bevindt zich in nieuwe energievoertuigen en is na batterijen de grootste kostenpost. Bovendien is er een grote vraag naar IGBT voor de omvormer die in fotovoltaïsche energie wordt gebruikt. Momenteel is er een ernstig onevenwicht tussen vraag en aanbod op de IGBT-markt, en de epidemie in het buitenland leidt tot een beperkte productiecapaciteit van grote fabrieken. De belangrijkste reden voor de moeilijkheid van binnenlandse fabrikanten om de productie uit te breiden, is het gebrek aan apparatuur en ervaren professionals. Aan de andere kant duurt het meestal 1-3 jaar voordat nieuwe fabrieken op de productielijn komen voor verificatie, dus het duurt even voordat nieuwe productiecapaciteit wordt vrijgegeven. Deskundigen voorspellen dat vraag en aanbod in juni 2022 weer in evenwicht zullen zijn.

Slkor Micro Semiconductor verkrijgt nieuw gebruiksmodeloctrooi voor thyristorverwarmingselement.

Slkor biedt 20 populaire modellen gratis aan en grijpt de kans voor binnenlandse vervanging.