文档介绍：国产IGBT,任重而道远!
据Yole报道,2017年,电池电动车(BEV)和插电式混合动力车(PHEV)出货达120万辆,较2016年增加52%。欧洲一些汽车制造商也在2017年推出了48V轻度混合动力车型。这种为汽车辅助系统供电同时减少二氧化碳排放量的高性价比解决方案,将在2018~2019年间在所有欧洲汽车制造商中扩散,其次是中国汽车制造商。
48V系统将迅速推动市场,市调机构Yole Développement(Yole)预测2017~2023年期间轻度混合动力汽车的复合年成长率将达到50%,因为这些低成本的电动汽车具有吸引力。他们的方法可以轻松应用于任何汽车,从城市汽车到高端豪华车型。
在评估了各类电动汽车市场的发展趋势之后,Yole预估2018至2023年年复合年成长率将达到两位数。在2020年左右广义电动车EV/HEV市场规模将突破1000万辆,到2023年将进一步成长到1800万辆。电动车的发展同时也将带动IGBT功率元件市场,2017年相关元件市场规模约10亿美元,预计到2023年,电动汽车/混合动力汽车领域的IGBT市场规模将近23亿美元。
IGBT技术进展
IGBT (绝缘栅双极型晶体管)发明于 80 年代初,多家公司几乎同时并独立地发明了这种器件,刚开始各公司对其称谓也不同。GE 公司刚开始称其为 IGR(Insulated-Gate Rectifer),其论文于 1982 年 12 月 14 日在 IEDM(国际电子器件会议)上发表。RCA FET(Conductivity-Modulated FET)并在同一天得到美国专利局的专利批准,接着向 IEDM 提交了正式论文。
Motorola 公司也独立发明了该器件,称为 GEMFET(Gain-Enhanced MOSFET)。加州伯克利分校发明了类似器件,称为 BMT(Bipolar MOS Transistor)及 IBT(Insulated-Base Transistor)。GE 公司后来将他们的发明从整流器改称 IGT(Insulated-Gate Transistor)。德国西门子称其为 IGBT,由于西门子的 IGBT 发展迅猛,研究生产的 IGBT 性能优良,所以人们认同了 IGBT 的称谓。
至今,IGBT经历了六代技术的发展演变,面对的是大量的结构设计调整和工艺上的难题。回顾IGBT的发展历程,其主要从三方面发展演变:器件纵向结构,栅极结构以及硅片的加工工艺。
最新的IGBT经历了上述四次技术改进实践后对各种技术措施的重新组合。第五代IGBT是第四代产品“透明集电区技术”与“电场中止技术”的组合。第六代产品是在第五代基础上改进了沟槽栅结构,并以新的面貌出现。尤其是承受工作电压水平从第四代的3300V提高到6500V,这是一个极大的飞跃。
全球IGBT的市场发展现状
从市场竞争格局来看,美国功率器件处于世界领先地位,拥有一批具有全球影响力的厂商,例如 TI、Fairchild、NS、Linear、IR、Maxim、ADI、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay 等厂商。欧洲拥有 Infineon、ST 和 NXP 三家全球半导体大厂,产品线齐全,无论是功率 IC 还是功率分离器件都具