IGBT功率模块多芯片系统封装，中国发展迅速

今日半导体 2022-04-30 13:08

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IGBT，是复合全控型电压驱动式功率半导体器件，现代电力电子行业里的“CPU”，主要作用是功率变换。自20世纪80年代发展至今，其芯片技术已经经历了7代升级，现在的IGBT已经成为集通态压降低、开关速度快、高电压低损耗、大电流热稳定性好等等众多特点于一身，而这些技术特点正是IGBT取代旧式双极管成为电路制造中的重要电子器件的主要原因。

IGBT是新能源车电驱动、工控变频器、光伏风电、储能逆变器和充电桩的核心部件。在新能源汽车爆发之前，已广泛应用于家电、工控等领域，市场前景广阔。

IGBT功率模块多芯片系统封装现状

中国已经成为全球最大的IGBT市场，根据Yole数据显示，2021年我国IGBT行业产量将达到0.26亿只，需求量约为1.32亿只。预计2022年我国IGBT行业产量将达到0.41亿只，需求量约为1.56亿只。未来5年，中国的新能源汽车市场还将保持强势增长，车用IGBT市场规模巨大。

数据来源：Yole，中商产业研究院整理

针对细分领域IGBT芯片贴装装备，国内市场主要被BESI和INFOTECH 两家垄断。其中，INFOTECH 市场占有率约45%，较适应焊片工艺，国内主要客户群有赛晶，宏微，中车，中芯国际，英飞凌等。BESI市场占有率约30%，较适应焊膏工艺，国内主要客户群有斯达，英飞凌、士兰微等。

IGBT是事关国家经济发展的基础性产品，如此重要的IGBT，长期以来我国却不得不面对依赖进口的尴尬局面。随着行业景气度逐渐好转和政策的推动，亦有不少新进入者抢夺市场。恩纳基智能科技无锡有限公司，自主研发的M18多芯片智能贴装装备，同时适用于IGBT芯片焊膏/焊片贴装两种工艺，国内主要客户群有斯达、宏微、比亚迪、士兰微、启迪、芯能等，能以较成熟和丰富的产品工艺应用支持配合客户。

国内外IGBT功率模块多芯片系统封装贴片装备对比

上文中提及的恩纳基智能科技无锡有限公司成立于2016年，专注服务于通讯模块、功率模块、传感器模组、摄像头模组等微组装领域。5年来，通过采用自主研发的多轴驱动控制系统技术、亚像素级图像算法技术、精密光学设计技术、PC-base实时软件技术、精密机械设计及系统工程技术，为用户提供更柔性、更稳定、更精准、更优性价比的智能装备。其产品也已经服务于新能源汽车、电力电子等技术门槛高且认证壁垒高的芯片封装设备领域。

IGBT产业链配套还不足，与国外差距明显

目前中国IGBT行业已经能够具备一定的产业链协同能力，但国内IGBT技术在芯片设计、晶圆制造、模块封装等环节目前均处于起步阶段。晶圆制造、背板减薄和封装工艺是IGBT制造技术的主要难点，在这些方面我们与国外企业差距较为明显。

IGBT从业人士表示，目前国内IGBT主要受制于晶圆生产的瓶颈，首先是没有专业的代工厂进行IGBT的代工，原8寸沟槽IGBT产品主要在华虹代工，但是IGBT并非华虹主营业务，产品配额极其匮乏，且价格偏高。但是随着中芯国际绍兴工厂和青岛芯恩半导体的晶圆厂的落成并扩产，相信这个局面会有很大改观。

除了晶圆生产方面，在封装方面也存在制约。车用IGBT的散热效率要求比工业级要高得多，逆变器内温度最高可达120℃，同时还要考虑强振动条件。因此封装要求远高于工业级别。而IGBT封装的主要目的是散热，其关键是材料。在IGBT封装材料方面，日本在全球遥遥领先，德国和美国处于跟随态势，我国的材料科学则相对落后。

所以，可以看出，IGBT是一个对产线工艺细节依赖性极强的公司，以英飞凌自己报告为例，同样的设计，在6寸和8寸晶圆生产线上产出的产品性能差异极大，同样两条8寸晶圆生产线上产出的产品同样性能差异极大。这就意味着设计公司不能跳出代工厂的支持独立存在。所以，最好的路线就是IDM，这也是IGBT企业走向大而强的必经之路。

部分IGBT头部公司介绍

斯达半导体

嘉兴斯达半导体股份有限公司，国内IGBT领域的领军企业。成立于2005年4月，是一家专业从事功率半导体芯片和模块尤其是IGBT芯片和模块研发、生产和销售服务的国家级高新技术企业。公司主要产品为功率半导体元器件，包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等等，产品已被成功应用于新能源汽车、变频器、逆变焊机、UPS、光伏/风力发电、SVG、白色家电等领域。

宏微科技

江苏宏微科技股份有限公司，国家高技术产业化示范工程基地，国家IGBT和FRED标准起草单位。专注于设计、研发、生产和销售新型电力半导体芯片、分立器件及模块，如FRED、VDMOS、IGBT芯片、分立器件、标准模块及用户定制模块(CSPM)等，其产品在变频器、电焊机、UPS电源、充电桩、光伏逆变器、电能质量管理、家用电器等诸多领域得到广泛应用。

士兰微

杭州士兰微电子股份有限公司，国内规模最大的集成电路芯片设计与制造一体（IDM）的企业之一，专业从事集成电路芯片设计以及半导体微电子相关产品生产。公司的技术与产品涵盖了消费类产品的众多领域，在绿色电源芯片技术、MEMS传感器技术、LED照明和屏显技术、高压智能功率模块技术、第三代功率半导体器件技术、数字音视频技术等多个技术领域保持国内领先的地位。同时利用其在多个芯片设计领域的积累，为客户提供针对性的芯片产品系列和系统性应用解决方案。