一文看懂IG （附IG国内外厂商）

IG(绝缘栅双极晶体管)由 制成 T 和 MOS(绝缘格栅场效应管) 复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件，具有自关断的特点。简而言之，它是一个非通即断的开关，IG没有放大电压的功能，导通时可视为导线，断开时可视为开路。IG融合了 T和MOSFET驱动功率小、饱和压降低等两种设备的优点。

IG模块是由IG与FWD模块化半导体产品(续流二极管芯片)通过特定的电路桥包装而成，具有节能、安装维护方便、散热稳定等特点。

IG是能源转换和传输的核心设备，是电力电子设备的CPU” 。采用IG功率转换可以提高用电效率和质量，具有高效、节能、绿色环保的特点。它是解决能源短缺和减少碳排放的关键支持技术。

IG是以GTR主导元件，MOSFET达林顿结构的复合器件是驱动元件。外部有三个电极，即G-栅极，C-集电极，E-发射极。

在IG在使用过程中，可以控制其集-射极电压UCE和栅-射极电压UGE从而实现正确的尺寸IG控制导通/关闭/阻断状态。

1）当IG栅-当射极加0或负电压时，MOSFET内沟消失，IG关闭状态。

2）当集-射极电压UCE＜0时，J3的PN结处于反偏，IG呈反向阻断状态。

3）当集-射极电压UCE＞0时，分为两种情况：

②若栅-射极电压UGE＜Uth，沟通不能形成，IG呈正阻状态。

②若栅-射极电压UGE＞Uth 形成栅极沟，IG呈导通状态(正常工作)。此时，空穴从P 区注入到N基区电导调制减少N基区电阻RN的值，使IG降低通态压力。

IG各代技术差异

回顾过去几十年功率器件的发展，1950-60时代双极装置SCR,GTR,GTO，这一时期的产品通态电阻很小；电流控制，控制电路复杂，功耗0世纪70年代的单极设备VD-MOSFET。然而，随着终端应用程序的需要，需要一个新的功率设备来满足驱动电路的简单性，以降低成本和开关功耗，降低通态压降，以降低设备本身的功耗。20世纪80年代初，试图使用它MOS与 T集成技术的研究导致了IG的发明。

1985年前后美国GE工业样品试制成功(可惜后来放弃)。IG主要经历了6代技术及工艺改进。

从结构上看，IG主要有三个发展方向：

1）IG纵向结构：非透明集电区NPT类型，带缓冲层PT类型，透明集电区NPT型和FS电场截止型；

2）IG栅极结构：平面栅结构，Trench沟槽结构；

3）硅片加工工艺：外延生长技术、区域熔硅单晶；

其发展趋势如下：①降低损耗 ②降低生产成本

总功耗＝ 通态损耗 (饱和电压 VCEsat相关) 开关损耗 (Eoff Eon)。通态损代技术中，通态损耗和开关损耗相互矛盾，相互消长。

IG模块按封装工艺来看主要可分为焊接式与压接式两类。高压IG模块一般以标准焊接封装为主，中低压IG该模块有许多新技术，如烧结代替焊接，压力接触代替引线键合。

随着IG随着芯片技术的不断发展，芯片的较高工作温度和功率密度不断提高，IG模块技术也应技术。IG围绕 芯片背面焊接固定 焊接固定 与 前电极连接 。模块技术的发展趋势：

IG主要应用领域

作为新型功率半导体器件的主流器件，IG广泛应用于工业、 4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防**等传统产业，以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业。

1）新能源汽车

IG模块在电动汽车中起着至关重要的作用，是电动汽车、充电桩等设备的核心技术部件。IG电动汽车模块成本近10%，充电桩成本约20%。IG主要用于电动汽车领域的以下几个方面：

A）电控系统 大功率直流/交流(DC/AC)逆变后驱动汽车电机；

B）车载空调控制系统 小功率直流/交流(DC/AC)逆变器，使用小电流IG和FRD；

C）充电桩 智能充电桩IG模块用作开关元件；

2）智能电网

IG广泛应用于智能电网的发电端、输电端、变电端和用电端：

3）轨道交通

IG该设备已成为轨道交通车辆牵引变流器和各种辅助变流器的主流电力电子设备。交流传动技术是现代轨道交通的核心技术之一，牵引变流器是交流传动系统的关键部件IG也是牵引变流器的核心设备之一。

IG国内外市场规模

2015年国际IG预计到2020年，市场规模将达到80亿美元，年复合增长率将达到10%左右。2014年，中国IG销售额是88.7约1亿元，约占全球市场1∕3。预计2020年中国IG市场规模将超过200亿元，年复合增长率约为15%。

的角度来看，国外研发IG主要有英飞凌、 ABB、三菱、西门康、东芝、富士等。中国的功率半导体市场占世界市场的50%以上，但在中高端市场MOSFET及IG主流设备市场，90％主要依靠进口，基本上被欧洲、美国外国企业垄断。

国外企业如英飞凌、 ABB、三菱等厂家研发IG设备产品规范涵盖电压600V-6500V，电流2A-3600A，已形成完美IG产品系列。

英飞凌， 三菱， ABB在1700V上述工业电压等级IG领域绝对优势；在3300V上述电压等级的高压IG技术领域几乎处于垄断地位。英飞凌和三菱在大功率沟槽技术方面处于国际领先水平。

西门康、仙童等1700V以下电压等级的消费IG该领域处于主导地位。

虽然中国拥有较大的功率半导体市场，但国内功率半导体产品的仍存在很大差距，特别是IG高端设备之间的差距更为明显。核心技术掌握在发达国家企业手中，IG高技术集成的特点导致了更高的市场集中。与国内制造商相比，英飞凌、 三菱、富士电机等国际制造商具有绝对的市场优势。造成这种情况的主要原因是：

我国电力半导体产业的发展必须改变当前技术的劣势，特别是在产业链上游取得突破，改变电力设备领域包装强于芯片的现状。

一般来说，技术差距包括：高速铁路、智能电网、新能源和高压变频器IG模块规格在6500V技术壁垒强；IG芯片设计制造、模块包装、故障分析、等IG核心产业技术仍掌握在发达国家企业手中。

近几年中国IG产业在国家政策推动及市场牵引下得到迅速发展，已形成了IDM模式和OEM模式IG完整的产业链，IG国产化进程加快，有望摆脱进口依赖。

受益于新能源汽车、轨道交通、智能电网等各种优惠措施，IG市场将引发爆发点。希望国内IG企业可以从中崛起。

国外IG主要的产业链制造商

日德企业称霸全球

在日本，全球近70%的日本人IG模块市场由三菱、东芝、富士等日本企业控制。德国的英飞凌也是全球性的IG其独立 IG 功率晶体24.7%的市场份额排名第一，IG 模块则以20.5%的市场份额排名第二。

瑞士系的ABB，长期保持全球IG在高压等级领域，前十的地位是不可战胜的。ON、Fairchild（已被ON收购）、ADI、Vishay等均为全球功率器件的领头羊。

全球前十大IG厂商

据调研机构IHS英飞凌于2016年公布的报告（Infineon）以独占全球24.5日本三菱电机首，日本三菱电机（Mitsubishi ）则以24.4全球份额排名第二，另一家日本大厂富士电机（Fuji Electric）以12.2以%的份额获得第三名。

其他排名如下:赛米控（Semikron）、日立（Hitachi）、安森美（ON）、威科（Vincotech）、ABB(瑞士较大的IG制造商)，仙童（Fairchild，已被ON收购)，丹佛斯（Danfoss）、嘉兴斯达（Starpower）、东芝（Toshiba）、艾赛斯（IXYS）、CRRC(中国中车)，IR（国际整流器）。

三菱电机、富士电机、，，ABB。英飞凌、威科和艾。威科起源于德国西门子机电集团，现由日本三菱电机控股，艾赛斯总部设在美国。

2014年，美国IR2016年，安森美以30亿美元收购了英飞凌。这两次大并购很快被改写IG全球市场的格局。

其中，大陆制造商嘉兴斯达和中国中车已进入全球TOP15嘉兴斯达仍然是中国较大的IG模块制造商。

以下主要制造商几乎垄断了世界IG市场：

三菱电机：隶属于日本三菱企业集团，总部设在日本东京，成立于1921年，是一家有90多年历史的企业。早在2009年，三菱电机就推出了第六代IG产品。

目前，三菱电机专注于主要资源IG模块和智能功率模块(IPM)在生产方面，其功率模块主要用于工业、家电、电力机车和电力行业的变频器，在世界各地都有长期稳定的增长。三菱电机的功率模块也应用于电动和混合动力汽车等快速发展领域。在功率模块市场上，三菱电机的销售增长率超过了全球市场的平均增长水平。

英飞凌:1999年4月1日在德国慕尼黑成立，2000年上市，2002年后更名(以下简称英飞凌)。

目前，英飞凌是世界第三大IG制造商和唯一的所有权8inIG设备生产线制造商及其技术已发展到12in。作为少数几家掌握IGIG芯片产量居世界第一，一些电力半导体制造商从英飞凌购买IG用于包装的芯片IG模块。

超薄的英飞凌IG芯片加工技术对其他制造商来说也是一个巨大的技术挑战。英飞凌连续九年位居全球功率半导体市场榜首。

现在，英飞凌IG模块在中国工业应用领域的市场份额排名第一。其中，通用变频器55%以上，中高压变频器80%以上，逆变焊机50%以上，感应加热80%以上，运输领域80%以上。70％。

赛米控:又称西门康，世界十大IG模块供应商，在1700V以下电压等级的消费IG该领域处于主导地位。目前，赛米控在全球二极管和晶闸管半导体模块市场占有25%。

富士电机：世界第二大IG1987年，设备制造商成为松下电磁炉的第一家IG为丰田混合动力汽车提供供应商IG该装置使其成为世界上第一个进入汽车领域的装置IG供应商。与此同时，富士仍然是日立的IG芯片供应商。拥有世界上较多的IG总共有500项设备技术专利。

现在，富士电机IG几乎占据了日本电动汽车领域。

值得注意的是，日本三洋于2008年被松下收购，2011年从东京证券交易所退市。在此之前，三洋一直是世界十大IG供应商。另一家日本大厂东芝，虽然穷到准备出售其半导体业务，但在IG该领域仍有一定的发言权。