Jeden artykuł rozumie IGBT

Home Wiadomości Codzienne wyróżnienie Jeden artykuł rozumie IGBT

2022-03-17 1197

1,Co to jest IGBT?

Pełna nazwa IGBT to tranzystor bipolarny z izolowaną bramką, który jest urządzeniem o złożonej strukturze. Łączy w sobie zalety tranzystora MOS i tranzystora bipolarnego BJT. Jest szeroko stosowany w dziedzinie konwersji napięcia na prąd i mocy wyjściowej, szczególnie w polach wysokiego napięcia i wysokiego prądu. IGBT to jedno z podstawowych urządzeń półprzewodnikowych służących człowiekowi do kontrolowania i wykorzystywania mocy. To urządzenie półprzewodnikowe jest używane głównie w dziedzinie elektronicznej konwersji mocy i zbiorczo nazywamy je półprzewodnikiem mocy. Najprostsze aplikacje, takie jak nasze notebooki, wyposażone są w zasilacze, czyli IGBT, które odgrywają rolę w procesie wzrostu i spadku napięcia oraz zmiany AC/DC. Oczywiście IGBT jest najważniejszym elementem półprzewodników mocy. Jego funkcją jest kontrolowanie energii elektrycznej i jest to rdzeń układu konwersji i zastosowania energii elektrycznej.

2,Czy IGBT to produkt dostosowany do indywidualnych potrzeb czy produkt ogólny?
W porównaniu z innymi układami scalonymi, IGBT jest produktem standardowym. Zazwyczaj szczegółowe wprowadzenie do produktów IGBT jest publikowane na oficjalnych stronach internetowych różnych firm, a także podawane są różne parametry tego produktu IGBT, takie jak maksymalny prąd kolektora ICM, maksymalne napięcie emitera UCES, napięcie przebicia bramki UGEM, napięcie przewodzenia, poziom napięcia wytrzymywanego, szybkość przełączania, typ i żywotność nośników, pojemność wejściowa, maksymalny pobór mocy kolektora PCM, zakres temperatur pracy itp. Po zapoznaniu się z tymi parametrami, klienci mogą zaprojektować i dopasować je do rzeczywistych wymagań aplikacji. W zależności od różnych scenariuszy aplikacji i różnych klientów, będą występować różne dostosowania. Po sfinalizowaniu, jest mało prawdopodobne, aby produkt został wymieniony, ale jeśli dostawa nie będzie dostępna, możliwa jest również wymiana na podobny produkt innej firmy. Zasadniczo jednak nadal uważamy, że IGBT jest standardowym, uniwersalnym produktem.

3,Dlaczego IGBT jest uważany za najbardziej korzystny półprzewodnik mocy pod względem neutralności węglowej?
Wraz z masową promocją czystej energii, rośnie zapotrzebowanie na IGBT, a najbardziej typowym przykładem jest zastosowanie falownika fotowoltaicznego, który wymaga dużej liczby modułów IGBT i IGBT wysokiego i ultrawysokiego napięcia, aby energia elektryczna emitowana przez ogniwa fotowoltaiczne mogła zostać przekształcona w energię elektryczną, która może być płynnie przesyłana do internetu. Jest to zatem bardzo ważne ogniwo w procesie neutralności węglowej w przyszłości. W przypadku zastosowania IGBT w erze pojazdów elektrycznych, w przeszłości wszystkie samochody były pojazdami napędzanymi paliwem i niezależnie od sposobu zmiany paliwa, emisja spalin pojazdów benzynowych nie mogła zostać zmieniona. Jednak obecnie promuje się energooszczędne i przyjazne dla środowiska pojazdy zasilane nowymi źródłami energii, a przyszłość należy do ery pojazdów elektrycznych zasilanych nowymi źródłami energii, a pojazdy elektryczne wymagają dużej liczby półprzewodnikowych produktów mocy, takich jak IGBT. Pozyskiwanie i wykorzystywanie czystej energii elektrycznej jest kluczem do redukcji emisji dwutlenku węgla i osiągnięcia neutralności węglowej w przyszłości. Wykorzystanie energii elektrycznej jest nierozerwalnie związane z półprzewodnikami mocy i IGBT.

4,Jakie są obszary dalszych zastosowań? Jak duża jest przestrzeń przemysłowa?
Ponieważ półprzewodniki są podstawową branżą, wszystkie dziedziny związane z elektrycznością odgrywają swoją rolę w półprzewodnikach mocy, więc ta branża jest bardzo duża, ponieważ co najmniej 50% produktów wokół nas jest związanych z elektrycznością i produktami elektronicznymi, takimi jak telefony komórkowe, zestawy słuchawkowe Bluetooth, notebooki, różne urządzenia gospodarstwa domowego, a także duże silniki przemysłowe, transport szynowy, pojazdy zasilane nowymi źródłami energii, falowniki fotowoltaiczne, inteligentne sieci energetyczne itp. wszędzie tam, gdzie potrzebna jest energia elektryczna, IGBT jest zasadniczo niezastąpiony. Jeśli chodzi o skalę branży, globalny rynek IGBT i modułów przekroczył 7 miliardów dolarów w 2019 roku, a w tym roku przekroczy 10 miliardów dolarów. Przewiduje się, że do 19 roku osiągnie 2026 miliardów dolarów, ze średnioroczną stopą wzrostu na poziomie około 15%. Należy do stosunkowo szybko rozwijającego się rynku i jest stosunkowo stabilnym segmentem wzrostu. W przeciwieństwie do innych produktów, takich jak pamięć, które charakteryzują się wzlotami i upadkami oraz oczywistymi zmianami cyklu, IGBT należy do segmentu o stabilnym wzroście. Dzięki nowym pojazdom elektrycznym i elektronicznej elektryfikacji różnych gałęzi przemysłu oraz wykorzystaniu czystej energii, dziedzina półprzewodników mocy, w tym IGBT, nadal utrzymuje silny i dynamiczny wzrost. Zwykle dzielimy napięcie według IGBT na różne klasy. Napięcie poniżej 650 V-900 V to średnie i niskie napięcie, napięcie powyżej 900-1200 V to średnie i wysokie napięcie, a napięcie powyżej 1200 V to wysokie napięcie. IGBT poniżej 650 V jest również dostępny, ale jego zastosowanie nie jest duże. Produkty MOSFET są coraz częściej stosowane w tej dziedzinie. Spośród nich większość elektroniki użytkowej, sprzętu AGD itp. należy do zakresu niskonapięciowych IGBT, które stanowią około 30%. Wysokonapięciowe IGBT stanowią 20% w dziedzinach przemysłu dużej mocy. IGBT stosowane w dziedzinach energii wysokiego napięcia i dużej mocy, takich jak kolej dużych prędkości, falowniki fotowoltaiczne i transport kolejowy, stanowią 15%. Ponadto nowe pojazdy energetyczne w dziedzinie elektroniki samochodowej stanowią ponad 30%, a to jest najbardziej obiecujący kierunek na przyszłość.

5,Jaka jest sytuacja podażowo-popytowa na rynku? Oczekuje się, że za kilka lat podaż i popyt zrównoważą się.
Obecnie cały rynek wyprzedaży półprzewodników trwa już ponad rok. Od lipca 2020 produkty półprzewodnikowe zaczęły wykazywać różny stopień napięcia, a po październiku ono wybuchło wszechobecnie, a ceny poszybowały w górę, osiągając szczyt pod koniec maja br. Wzrost cen wielu chipsów jest mocno przesadzony, a fabryka płytek stale dostosowuje ceny. Mimo to składanie zamówień nadal jest szaleństwem, a szaleńcza pogoń za chipami na rynku niższego szczebla prowadzi do grabieży mocy produkcyjnych na wyższym szczeblu łańcucha dostaw, co prowadzi do całkowitej nierównowagi pomiędzy popytem i podażą w całej branży. Wiele osób w branży poczyniło różne przewidywania i założenia dla przemysłu półprzewodników dotyczące przywrócenia równowagi między podażą a popytem oraz powrotu do stanu normalnego, a także przewidziało różne węzły czasowe powrotu do normalności, a także warunki wstępne powstania punktów przegięcia . Osobiście uważam, że w okolicach czerwca 2022 roku przede wszystkim przyjrzyjmy się różnym czynnikom wpływającym na relację podaży i popytu. Sądząc po doświadczeniach historycznych i ocenie zmian w branży, ogólnie rzecz biorąc, okres boomu w branży półprzewodników wynosi 24–36 miesięcy, a okres chłodu 12–18 miesięcy. Uważamy, że od czerwca ubiegłego roku jest to początek okresu hossy, więc ten okres hossy potrwa do czerwca 2022 roku. Biorąc pod uwagę czynniki mające wpływ na epidemię, choć epidemia zakłóciła rytm światowego przemysłu, powinna stanowić nową szansę i nowe wyzwanie dla półprzewodników, zwłaszcza dla Chin. Przynajmniej uważamy, że w ciągu tych dwóch lat miały miejsce dwa ogromne punkty eksplozji. Pierwsza to praca w domu po epidemii. Praca online doprowadziła do gwałtownego wzrostu popytu na różne laptopy typu tablet, co zwiększyło popyt na chipy półprzewodnikowe, ponieważ 90% kosztów tych produktów stanowią urządzenia półprzewodnikowe. Dlatego ten wzrost został spowodowany. Po każdej epidemii następuje złoty okres sprzedaży samochodów. Właśnie teraz nałożono na siebie koncepcję i cykl nowych pojazdów energetycznych. Zawartość produktów półprzewodnikowych w całym pojeździe została znacznie zwiększona, podczas gdy w tradycyjnych pojazdach napędzanych paliwem wynosi tylko około 10-15%. Jednakże produkty półprzewodnikowe w nowych pojazdach energetycznych stanowią ponad 50%. Najważniejszymi częściami tego elementu są różne elementy elektroniki samochodowej, samochodowe półprzewodniki mocy, czujniki, różne mikrokontrolery MCU itp. Cechą wspólną tych chipów jest to, że spora liczba produktów jest wytwarzana w 8-calowym procesie 0.25-0.13. Jednakże zwiększenie mocy produkcyjnych linii 8-calowej jest trudne ze względu na problemy sprzętowe, zatem utrzymujący się duży popyt na te produkty może skutkować dalszym niedoborem chipów. Jednak zbyt wysoka cena zmniejszy również popyt na rynku niższego szczebla, więc dochodzę do wniosku, że w normalnych okolicznościach utrzyma się ona do czerwca 2022 roku. Myślę, że ten moment jest punktem zwrotnym, po którym niedobory żetonów ustąpią i zaczną się zapasy. To jest moja osobista ocena i nawet nie wykluczam, że ten węzeł pojawi się przed czasem. Obecnie rozległe przerwy w dostawie prądu i ograniczenia produkcji w Chinach wyhamują zawyżony popyt na rynku niższego szczebla i sprawią, że różnica między chipami będzie się zmniejszać. Z tej perspektywy za jakiś czas cena i popyt na chipy na pewno spadną, więc myślę, że ta skrajna nierównowaga utrzyma się maksymalnie przez kolejne 6-9 miesięcy i na pewno się poprawi, z wyjątkiem elektroniki samochodowej, Oczywiście. Ta branża jest zbyt specyficzna i zbyt wiele czynników wpływa na przywrócenie łańcucha przemysłowego.

6,Jak duży jest wpływ epidemii za granicą na moce produkcyjne IGBT? Kiedy można się spodziewać jego złagodzenia?
Zagraniczna sytuacja epidemiczna ma ogromny wpływ na kilka uznanych firm produkujących półprzewodniki, takich jak Infineon, Ansenmei itp., a podaż jest bardzo niestabilna. Trudno przewidzieć, kiedy nastąpi poprawa. Przynajmniej nie sądzę, aby nastąpiło to przed czerwcem przyszłego roku, a po czerwcu może nastąpić punkt zwrotny. Towary z tych dużych fabryk zawsze były deficytowe, niezależnie od tego, czy dzieje się tak teraz, czy nie. Sądząc po sytuacji w poprzednich latach, zawsze będzie okres w roku, w którym podaż będzie niestabilna, co doprowadzi do wzrostu cen, ale koncentrują się one głównie na produktach z wyższej półki. Obecnie krajowe tempo substytucji niskonapięciowych produktów IGBT jest stosunkowo szybkie i z pewnością spadnie po uwolnieniu przyszłych mocy produkcyjnych. Obecnie krajowe produkty średniego i niskiego napięcia są bardzo dojrzałe, a ich efektywność kosztowa jest bardzo wysoka, ale nadal istnieje pewna luka między produktami wysokiego napięcia z wyższej półki a produktami z innych krajów. Myślę, że ta luka wynika głównie ze sposobu utrzymania spójności i stabilności produktów podczas masowej produkcji. Nie chodzi o to, że Chiny nie są w stanie tego zrobić, ale o to, że jakości produktów średniego i niskiego napięcia nie da się kontrolować, gdy występują w dużych ilościach. Dobra dynamika krajowej substytucji już wszystko wyjaśniła.

7,Jaka jest różnica między tranzystorami IGBT stosowanymi w pojazdach elektrycznych, fotowoltaice i magazynach energii? Jakie funkcje spełniają?
Obecnie nowe napięcie wykorzystywane przez samochody mieści się głównie w zakresie 650-900 V, a kilka firm samochodowych ma również schematy 1200 V, wśród których OBC wykorzystuje pojedynczą lampę 650 V, a PCU wykorzystuje moduły IGBT 900 V. Zależy to od schematów akumulatorów i napięcia każdego producenta samochodu, a następnie od wyboru typu IGBT do użycia. Bardzo różne. Moduł IGBT, głównie IGBT, a następnie niektóre inne półprzewodnikowe elementy mocy, takie jak FRD (szybkie odzyskiwanie), TVS (napięcie chwilowe), SBD itp. są potrzebne do utworzenia modułu, który poradzi sobie z różnymi scenariuszami i wymaganiami. W przypadku modułu IGBT IPM, wewnętrzny układ sterowania mocą jest zintegrowany, a oprócz IGBT i innych półprzewodnikowych produktów mocy istnieją również układy zarządzania mocą.

8,Jaki jest udział IGBT w koszcie nowego pojazdu energetycznego/urządzenia fotowoltaicznego/magazynowania energii?
PCU+OBC, nowy pojazd energetyczny, stanowi co najmniej 25%-30% całego pojazdu, a stosunek kosztów do kosztów różnych modeli jest bardzo różny. Na przykład, taki magiczny samochód jak Wuling mini kosztuje łącznie 2.98 juanów, a koszt elektronicznego sterowania nie przekroczy 3,000 juanów. Tego rodzaju samochód nie potrzebuje nawet IGBT, wszystko opiera się na MOSFET-ach, i na przykład Great Wall Euler Black Cat kosztuje 60,000 70,000 lub 15,000 XNUMX juanów za samochód, a koszt zestawu akumulatorów wynosi XNUMX XNUMX juanów, a IGBT może być używany. Zużycie i cena IGBT w samochodach wysokiej klasy są wysokie, a IGBT jest również wykorzystywany jako falownik do fotowoltaiki i magazynowania energii. Ten stosunek kosztów jest trudny do określenia, ponieważ większość elektrowni składa się z akumulatorów PERC i innych konstrukcji, w zależności od skali inwestycji.

9,Czy różne gałęzie przemysłu będą przejmować kontrolę nad mocami produkcyjnymi IGBT?
To status quo całej branży, a teraz oznacza to, że każdy, kto ma pieniądze, może przejąć moce produkcyjne. Duże firmy mają przewagę ze względu na wysokie zasoby finansowe. Obecnie znaczna część krajowych półprzewodników mocy to modele IDM. Na przykład Silanwei i Shidai Electric mają własne linie produkcyjne, więc nie ma mowy o przejęciu mocy produkcyjnych. Inne firmy, które mogą wykonywać prace OEM dla IGBT, to Hua Hong, a te moce produkcyjne zależą od przejęcia. Niektóre firmy z dużymi środkami finansowymi, takie jak Starr, już zgromadziły linię innych.

10,Czy IGBT będzie miał niestandardowe wymagania dotyczące linii produkcyjnych? Jaka jest główna różnica?
Proces IGBT znacznie różni się od procesu typowych produktów logicznych, przynajmniej proces implantacji jonów i proces odejmowania wstecznego zdecydowanie się różnią, a ponadto istnieją różne specjalne procesy warstw epitaksjalnych itd. Są one całkowicie różne od zwykłych układów cyfrowych i analogowych.

11,Czy linia produkcyjna IGBT może tymczasowo dostosować specyfikację produktu, na przykład linia produkcyjna IGBT używana do produkcji ogniw fotowoltaicznych może zostać tymczasowo dostosowana do linii produkcyjnej IGBT stosowanej w miernikach samochodowych?
Wymagania dotyczące tranzystorów IGBT w przemyśle samochodowym są stosunkowo wysokie, a po ich ostatecznym ustaleniu, ich łatwa wymiana jest niemożliwa. Chociaż wszystkie są tranzystorami IGBT, to ze względu na różne gałęzie przemysłu, mają one zupełnie inne wymagania i nie ma możliwości ich mieszania. Ponieważ jednak wszystkie są produkowane przez jedną firmę, różne moce produkcyjne tranzystorów IGBT są rozłożone na linii produkcyjnej, co jest kwestią wewnętrzną firmy. Sprzęt nadal jest tym zestawem sprzętu, a linia produkcyjna nadal jest tym zestawem linii produkcyjnych. Istnieją pewne różnice w opakowaniach, więc możemy tylko o tym powiedzieć. Jednocześnie klienci nie są zadowoleni z mieszania linii produktów z innymi produktami, dlatego przewody IGBT do samochodów są wyjątkowe.

12,Czy istnieje duża różnica pomiędzy czasem certyfikacji klasy pojazdu a czasem produkcji modułów fotowoltaicznych IGBT?
W odróżnieniu od bardzo wysokich wymagań dotyczących miernika, wymagania dotyczące kontroli fabrycznej całej fabryki pojazdów są niezwykle rygorystyczne. Nie tylko dostawcy, ale także dostawcy dostawców, dostawcy surowców dostawców itp. Linia produktów PV jest stosunkowo prosta, a różnica jest duża.

13,Jaki jest największy problem związany z zwiększaniem nowych mocy produkcyjnych?
Jeśli chodzi o stopień trudności procesu, IGBT może zasadniczo wykorzystywać technologię 8-calową, a kilka firm z branży zaczęło wprowadzać technologię 12-calową. Budowa nowych mocy produkcyjnych nie oznacza jednak zwiększenia produkcji, gdy dysponuje się środkami finansowymi. Największym problemem technologii 8-calowej jest brak sprzętu i wyższa cena. Na przykład cena technologii 8-calowej jest prawie taka sama jak 12-calowej, a cykl dostaw jest długi, podobnie jak niedobór talentów, który nęka chiński przemysł półprzewodników. Podsumowując, problemem jest głównie brak sprzętu i doświadczonych pracowników.

Podsumowując: IGBT to podstawowy układ scalony wykorzystywany w konwersji i zastosowaniu energii elektrycznej, a także bardzo ważny element neutralności węglowej. Jego największe zastosowanie znajduje w pojazdach elektrycznych i jest drugim co do wielkości źródłem kosztów po akumulatorach. Ponadto, zapotrzebowanie na IGBT jest duże w przypadku falowników stosowanych w fotowoltaice. Obecnie podaż i popyt na IGBT są poważnie niezrównoważone na rynku, a sytuacja epidemiczna za granicą prowadzi do ograniczenia mocy produkcyjnych dużych fabryk. Główną przyczyną trudności krajowych producentów w rozbudowie produkcji jest brak sprzętu i doświadczonych specjalistów. Z drugiej strony, zazwyczaj potrzeba 1-3 lat, aby nowe fabryki trafiły na linię produkcyjną w celu weryfikacji, więc uwolnienie nowych mocy produkcyjnych zajmuje trochę czasu. Eksperci przewidują, że podaż i popyt ponownie się zrównoważą w czerwcu 2022 roku.

Poprzednie

Slkor Micro Semiconductor uzyskał nowy patent na wzór użytkowy dla tyrystorowego urządzenia grzewczego

Następna