IGBT 成新兴领域 “芯” 引擎，驱动行业变革

近期，IGBT 领域动态不断。宏微科技与瀚海聚能达成战略合作，围绕可控核聚变实验装置的主电源等核心系统展开合作，宏微科技为其提供可进入 “人造太阳” 核心环节的定制化 IGBT 功率模块。士兰微和赛晶科技在上半年业绩报告中指出，IGBT 产品在新能源汽车、储能、风电等领域的应用日益广泛，成为公司盈利的主要因素。

IGBT 是一种融合了绝缘栅型场效应晶体管（MOSFET）和双极型晶体管（BJT）优势的复合型半导体元件。它既具备 MOSFET 的高频开关特性与低驱动功耗，又拥有 BJT 的高耐压与大电流承载能力，是实现电能高效转换、控制与传输的核心器件，广泛应用于工业控制、新能源、智能电网、高端装备等全场景，堪称现代电力系统的 “神经中枢”。

随着新能源汽车、新型储能、人形机器人、低空经济等新兴领域的爆发式发展，IGBT 的应用场景进一步拓展，性能也不断提升。QYResearch 数据显示，在双碳战略与新能源产业驱动下，2025 年中国 IGBT 市场规模有望突破 600 亿元，年复合增长率达 18.7%，主要有三大核心增长极。

图:IGBT的三大应用场景

新能源汽车领域

车规级IGBT模块需求激增，单台价值量突破2000元，2025年市场规模预计达330亿元（占比55%）。二是光伏和储能领域，1500V IGBT 模块在逆变器中的渗透率提升至75%，叠加储能PCS功率密度升级，使该领域规模预计达150亿元（占比25%）。三是工业与新兴场景，600~1200V IGBT 在变频器、伺服系统中的稳定需求，叠加低空经济（eVTOL）、人形机器人等新兴领域的增量，贡献剩余20%的市场规模。

新能源汽车产业近年来发展势头迅猛。在新能源汽车的电机控制器里，IGBT模块承担着将动力电池输出的直流电逆变为交流电，从而驱动电机运转的重任。其性能优劣直接影响到电机的效率、扭矩输出以及车辆的续航里程。同时，在车载空调系统和充电桩中，IGBT也发挥着重要作用，实现高效的电力转换与控制。

因此，各大企业都在努力精进技术，抢占市场。英飞凌推出的HybridPACK Drive 系列IGBT产品，基于第七代微沟槽栅场终止技术（MTP7）制造，该系列产品通过优化沟槽栅结构，大幅削减导通电阻，显著降低导通损耗，开关速度也得以大幅提升，开关损耗随之降低，有效提升系统效率。

新能源发电领域

光伏与风电作为新能源发电的主力军，同样离不开IGBT这一关键芯片。在光伏发电系统中，光伏逆变器是核心设备，它负责将光伏板产生的直流电转换为交流电并入电网。IGBT在逆变器中通过高频开关动作，实现对电流和电压的精确调制，最大限度地提高光伏系统的发电效率。当光照强度和环境温度等外界条件发生变化时，IGBT能够快速调整工作状态，确保逆变器始终工作在最佳效率点附近。在风力发电领域，变流器是风力发电机与电网之间的关键接口设备，IGBT模块用于实现对发电机输出电能的转换和控制，使其能够稳定并入电网。随着海上风电项目的大规模开发，对IGBT的耐压、耐温以及可靠性等性能提出了更高要求。

三菱电机株式会社推出的新型工业用LV100封装1.2kV IGBT模块样品，适用于太阳能和其他可再生能源发电系统。该模块采用第8代绝缘栅双极型晶体管（IGBT）芯片，有助于降低太阳能发电系统、储能电池等电源系统中逆变器的功率损耗，可将太阳能发电系统、储能电池等逆变器的功耗降低约15%，此外，通过优化IGBT和二极管芯片布局，实现了1800A的额定电流。

工业生产领域

工业是IGBT应用的传统核心场景，从重型装备到精密制造，IGBT的性能升级持续推动工业生产向高效化、智能化转型。在工业变频器中，IGBT通过控制电机的转速和扭矩，实现对生产设备运行速度和功率的精确调节，满足不同生产工艺的需求。在现代化的汽车制造工厂中，自动化生产线中的大量设备，如机器人手臂、输送线电机等，都由配备IGBT的变频器进行驱动控制。伺服驱动器作为工业自动化中的重要执行部件，同样依赖IGBT实现对电机的精准定位和速度控制。在精密加工机床中，伺服驱动器利用IGBT的快速开关特性，能够将电机的定位精度控制在微米级别，确保加工出高精度的零部件。

安森美推出的最新一代FS7 IGBT产品是支持1200V的SPM31智能功率模块（IPM）。SPM31IPM主要优势是效率更高、体积更小、功率密度更高，因此总系统成本低于市场上其他解决方案。由于使用优化的IGBT可实现更高的效率，这些IPM非常适合三相逆变器驱动应用，例如热泵、商用HVAC系统、伺服电机以及工业泵和风扇。与上一代产品相比，采用FS7 IGBT技术的25A额定SPM31可将功率损耗降低10%，并将功率密度提高9%。

此外，在人形机器人领域，关节驱动器由电机驱动，每个电机需要 1 - 2 颗 IGBT 等功率器件实现高效驱动。IGBT 以较小的体积实现高功率密度，为电机提供稳定且高效的电力支持，能让机器人手臂完成精细动作。针对机器人关节 “小体积、高响应、长续航” 的需求，IGBT 技术需聚焦封装与芯片微型化创新。在低空经济领域，以电动垂直起降飞行器（eVTOL）为例，其动力系统中的功率控制单元大量使用 IGBT 芯片。eVTOL 在飞行过程中需要精确控制电机的转速和扭矩，IGBT 凭借高耐压、大电流处理能力以及快速开关速度，满足其动力系统对电力控制的严苛要求。

专家表示，IGBT 主要有三大优势性能。一是高耐压与大电流处理能力，能稳定承载高电压与电流，保障设备长时间稳定运行，在特高压输电项目中应用广泛。二是低导通电阻带来显著节能效果，可降低系统整体能耗，符合全球节能减排趋势。三是快速开关速度让 IGBT 实现更精准的电力控制，在先进的工业自动化生产线和半导体制造设备的光刻工艺环节中发挥重要作用。

然而，IGBT 也面临诸多挑战。赛迪顾问集成电路中心副总经理杨俊刚指出，在技术突破方面，面对高压、高频、高温等极端工况，IGBT 仍需进一步提升性能。随着新能源汽车向 800V 甚至更高电压系统发展，对 IGBT 的耐压等级和开关速度提出了更高要求。在高温环境下，IGBT 的导通电阻会增大，影响其可靠性和使用寿命。目前，一些企业通过研发新型半导体材料，如碳化硅基 IGBT，以及采用更先进的散热技术，如微通道冷却技术，来提升 IGBT 在极端工况下的性能。

未来，随着技术突破与产业协同深化，IGBT 将继续在新兴领域中发挥关键作用，成为推动新兴领域发展的强劲 “芯” 引擎。