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IGBT 在能源转换和传输中的作用不言而喻，其被看作电力电子装置的 CPU，采用 IGBT 进行功率变换，能够提高用电效率和质量。在节能环保的大趋势下，IGBT 成为解决能源短缺和降低碳排放的关键技术，新能源汽车、变频家电、新能源发电等新兴领域对 IGBT 的需求迅速增长，从而带动 IGBT 市场的增长。
根据集邦咨询《2019 中国 IGBT 产业发展及市场报告》显示，2018 年中国 IGBT 市场规模为 153 亿元，相较 2017 年同比增长 19.91%。受益于新能源汽车和工业领域的需求大幅增加，预计到 2025 年，中国 IGBT 市场规模将达到 522 亿元，年复合增长率达 19.11%。正是国内旺盛的需求，今年 2 月 3 日，国内 IGBT 厂商斯达半导上市后，出现连续 22 个涨停，从 12.74 元的发行价，涨到如今的 125.10 元，涨幅达 10 倍之多。
再看全球市场，根据 WSTS 和赛迪的数据,2017 年,全球 IGBT 芯片和模组的市场规模为 40.6 亿美元，约占全球功率器件市场总规模的 19%。其中，IGBT 芯片和模组的市场规模分别为 10.3 亿美元和 30.3 亿美元。仅英飞凌、日本三菱、富士电机、安森美、ABB 前五大公司的市场份额就超过 70%。
虽然国内 IGBT 市场一直看涨，但是 2018 年我国 IGBT 芯片进口依存度约 90%，国产 IGBT 产品市场占比依然很低。那么，国内 IGBT 技术的发展瓶颈出现在哪里？
国产IGBT的技术发展瓶颈
与普通 IC 相比，目前 IGBT 器件的研发面临哪些技术难题？为什么国内 IGBT 厂商一直和国外存在较大的差距？从制造流程来看，IGBT 与一般的半导体产品一样，产业链包括设计、制造、封测等环节。但重点有所不同，IGBT 在设计方面比较难，不需要低纳米级的工艺制程，另外，IGBT 属于功率半导体，其散热设计比集成路要求更高。弘大芯源董事长章威纵向与非网表示，“目前，IGBT 最主要是可靠性问题，尤其在大功率应用上，例如智能电网、大型太阳能逆变器、轨道交通、新能源车等，这些应用都不允许出现任何质量问题。对于高质量器件，主要有三个挑战：器件可靠性问题、电荷稳定性问题、器件功能性不佳问题。”
同样，在高端市场，IGBT 产品不只是高压、高电流器件，主要还是要通过可靠性验证。IGBT 技术已经发展了将近 30 年，技术也已经发展到了第 6 代。下图中是 1.2KV、1.7KV 与 2.5KV/3.3KV 是主要市场应用走向，而单价与毛利均较好；但国内因技术与质量关系，生产与制造以 1.2KV 以下为主。章威纵指出，“目前，国内的 IGBT 的最主要技术瓶颈为器件可靠性问题和电荷稳定性问题。”
图：2014-2020 年 IGBT 销售价格、出货量及市场规模的演变情况
究其原因还是国内企业在 IGBT 领域工艺基础薄弱且产业化起步较晚，在设计、测试以及封装等核心技术方面还积累不够。国内最大的 IGBT 厂商，斯达半导成立于 2005 年，而英飞凌于 1999 年从西门子拆分出来，之前就已经有了很深的技术积累，技术差距短期内很难追平。从国内 IGBT 企业布局来看，南车时代、比亚迪等均主要为高铁和新能源汽车做配套，华微电子属于国内在消费类 IGBT 市场的龙头企业，此前主要产品是第四代产品，和国际龙头差距较大，研发的重心以符合国家战略性新兴产业发展需求的第四代、第六代 IGBT 产品、COOLMOS 产品以及 TRENCH SBD 等为主，力求实现高端功率半导体核心技术快速突破。
没有先进的晶圆代工厂，技术就很难生根
从全球的 IGBT 市场来看，95%以上的市场由国外公司占据，国产 IGBT 产品占有率不到 5%，国内 IGBT 器件和国外同类产品的差距主要在哪些地方？国内公司应该如何缩小这种差距？
在章威纵看来，“从过去 50 年硅基半导体发展之初，到目前国外第三代半导体发展领先的实际情况不难看出，没有先进的晶圆代工厂，技术就很难生根。但要有先进晶圆代工厂就要有制程工艺技术。这也是中国硅基及 IGBT 落后国外的原因，因为需要仰赖进口。”
“除了国外产品可靠性强之外，现在国内只放眼在单项产品上，缺乏系统的宏观性，这也是国外的解决方案较容易被接受的原因。因为 IGBT 只有单一晶体管，因此只能比制程与可靠性，要缩小差距需要有先进制程和可考性实验室。”章威纵补充。
最近，中芯国际将以 1.13 亿美元的对价，将所持有的 LFoundry 70% 股权转让给江苏中科君芯科技有限公司。而江苏中科君芯科技有限公司恰恰专注于 IGBT、FRD 等新型电力电子芯片的研发。可见，国内 IGBT 企业也在工艺制程方面发力追赶。
新能源汽车市场是重要发力点
2017 年工信部印发《汽车产业中长期发展规划》，提出到 2020 年我国新能源汽车产量达到 200 万辆，2025 年达到 700 万辆。IGBT 模块占电动汽车成本将近 10%，占充电桩成本约 20%。集邦咨询预测，到 2025 年，中国新能源汽车所用 IGBT 市场规模将达到 210 亿人民币，充电桩所用 IGBT 的市场规模将达到 100 亿人民币。可以预见，新能源汽车市场将是 IGBT 发力的重点市场。
国内 IGBT 龙头企业斯达半导在上市路演中明确表示，公司的新能源汽车用 IGBT 模块要扩产，购置全自动键合机、全自动在线式贴片机等工艺设备 64 台（套），IGBT 动态测试仪、晶元测试台等检测试验设备 22 台（套），以及空气压缩机、纯水系统等公用工程设备 15 台（套），形成年产 120 万个新能源汽车用 IGBT 模块的生产能力。
株洲中车时代电气股份有限公司（即：中车时代电气），经过多年的技术积累，围绕技术与市场，形成了“基础器件+装置与系统+整机与工程”的完整产业链结构，产业涉及高铁、大功率半导体、传感器、新能源汽车、通用变频器等多个领域。其工作人员在采访中表示，“我们公司有 IGBT 生产线，国内部分机车上采用的就是我们自己的产品。”
未来几年，电动汽车和混合动力汽车（EV/HEV）动力系统的电气化，将成为助推全球 IGBT 市场增长的主要力量，国内 IGBT 厂商也要抓住这一发展契机。
采访最后，章威纵特别强调，“国内 IGBT 产业要从三个方面发力：第一，引进先进工艺制程；第二， 建可考性实验室，搞清楚测量参数以及流程；第三，从系统考虑做好其它配套器件。受肺炎疫情的影响，整个产业链停顿，业绩会受到影响，但疫情过后，需求会爆发。”
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