在當今日益嚴峻的環境問題和能源消耗壓力下，低碳經濟正成為世界各國的發展共識。而低碳經濟涉及節能減排、風能、太陽能、智能電網、高速列車等產業。不為人所知的是，功率器件特別是IGBT在節能減排、新能源、新能源汽車、高鐵、智能電網領域發揮著不可替代和不可或缺的重要作用，是低碳經濟的關鍵核“芯”。
簡單地說，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一種雙極型晶體管（Bipolar Transistor，BJT）和MOSFET復合的新型功率器件，即具有MOSFET易于驅動、控制簡單、開關頻率高的優點，同時又具有雙極型器件低飽和壓降而容量大的特點，頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內，適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、逆變器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
目前，在政策和市場的雙重推動下，國內IGBT芯片企業正面臨重要的發展機遇。
一、新能源、節能環保等政策為IGBT市場注入發展動力
《能源發展“十二五”規劃》明確提出：到“十二五”末，每單位國內生產總值能源消耗比“十一五”期末降低16%。由于電力是目前中國主要的工業能源，因此要實現國家節能減排的宏大目標，關鍵就是要有效降低工業生產過程中大電流和高電壓應用的功耗，如交流電機控制、繼電器、UPS電源、開關電源、變頻器、有源濾波器、EPS電源、工業傳動裝置、電梯或輔助傳動設備、機車與列車用電源等，以及提高新能源領域的能源轉換效率，如提高逆變器、風力發電設備等的轉換效率。而上述設備的關鍵核心器件就是IGBT。
《“十二五”節能環保產業發展規劃》在“節能產業關鍵技術”專題中指出，高壓變頻調速技術用于大功率風機、水泵、壓縮機等電機拖動系統，研發重點是關鍵部件絕緣柵極型功率管（IGBT）。總體上，2012年，全社會用電量累計達49591億千瓦時，如果節省5%，則可以節約用電近2500億千瓦時，相當于2.5個三峽大壩的年發電量。如此大的節能潛力與我國目前粗放式的用電結構共同決定了功率半導體器件，特別是IGBT器件，具有十分重要的作用。
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二、IGBT市場持續快速增長，外資企業引領市場發展
1、IGBT市場持續快速增長
在新能源、節能環保“十二五”規劃等一系列國家政策措施的支持下，國內IGBT的發展獲得巨大的推動力，市場持續快速增長。預計2013年，國內IGBT市場規模將達68.3億元，同比增長15.2%。2013年至2015年國內IGBT市場規模的年均復合增長率將達到18.3%。
圖1 2008-2015年中國IGBT市場規模及預測（按銷售額）
此外，下游應用市場的爆發式增長，將帶動IGBT芯片銷量的持續快速增長。預計2013年，國內IGBT芯片市場銷量為4.8億元，同比增長17.0%。2013年至2015年該市場的年均復合增長率將達到20.3%。IGBT芯片企業正分享著低碳經濟帶來的高速增長機遇。
圖2 2013-2015年中國IGBT芯片市場規模預測（按銷量）
2、外資企業引領市場發展，本土企業奮起直追
在行業格局方面，外資企業引領市場發展。國內前十大IGBT供應商均為國外企業，主要是日本和歐美品牌，包括英飛凌、三菱、FUJI、ABB、IR、飛兆等。其中，英飛凌IGBT芯片產量和收入位居全球市場首位，一些電力半導體廠家均從英飛凌購買IGBT芯片封裝IGBT模塊。2012年，英飛凌在國內的IGBT收入達到7.9億元，占據13.9%的市場份額。
圖3 2012年中國IGBT芯片市場品牌結構預測（按銷售額，單位：億元）
由于意識到IGBT的關鍵性，國內企業一直致力于實現IGBT的國產化。近幾年，國產化出現了較大飛躍。天津中環半導體股份有限公司研制的6英寸FZ單晶材料已批量應用，在國家“02”科技重大專項的推動下，8英寸FZ單晶材料已取得重大突破；江蘇東光、華潤華晶、山東科達等企業已批量供應電磁灶用1200V NPT型IGBT。
3、廣闊的應用空間推動IGBT市場加速發展
首先，變頻家電的迅速普及推動其核心器件IGBT市場快速發展。變頻家電節能效果明顯，通常情況下變頻家電比定頻家電可節電30%-40%。在全國的節能減排大潮推動下，變頻空調銷量占空調總銷量的比例由2008年的不足7%上升到2012年的47%左右，市場出現爆發增長。預計2013年變頻空調銷量將繼續保持在2000萬臺以上。而中國變頻空調的普及率還有待進一步提升。另一方面，長期以來，影響變頻家電市場普及的重要因素是價格。隨著IGBT國產化推進和變頻技術的日益成熟，變頻家電的市場價格將大幅下降。可以預計，國內變頻家電仍然有很大的增長空間，從而反過來為IGBT市場帶來增長動力。
其次，電機節能是IGBT的重要應用領域。電機用電占全國用電量的主要部分。事實上，我國工業用電占全社會用電總量約75%，其中電機用電占工業用電的60%左右。可以看到，電機用電占了國家近一半的用電量，是電能消耗的主要途徑。目前我國電機配備變頻器還不足10%，尚處于粗放式用電的階段，未來市場潛力巨大。隨著電機變頻器滲透率的大幅提高，勢必帶動未來IGBT市場的快速增長。
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再次，除了以上兩大推動力，戰略性新興產業爆發性增長將為IGBT未來發展帶來新的突破點。《能源發展“十二五”規劃》提出，到2015年要實現太陽能發電裝機規模2015年達到2100萬千瓦，年均增長89.5%；風電為1億千瓦，年均增長26.4%。在技術上，太陽能發電過程中產生的是直流電，需要轉換為交流電才能并網使用；同時，由于風能的不穩定性，風力發電機產生非固定頻率的交流電，需要進行交—直—交的轉換才能并網使用。兩者在電流的直交轉換中都需要以IGBT為核心關鍵器件的逆變器。可以預計，IGBT在新能源領域具有廣闊的應用前景。
此外，混合動力汽車（HEV）和電動汽車（EV）的出現為IGBT創造了一個新的市場。在混合動力車和電動汽車領域，逆變器的核心是IGBT，負責將蓄電池中的直流電轉換為交流電從而驅動電機運轉。目前HEV、EV尚處于成長的初期，但發展方向十分明確，未來隨著HEV、EV成本的下降和消費者節能意識的提高，新能源汽車銷售增長必將帶動IGBT市場高速發展。
高速列車市場也將帶來IGBT的巨大需求。按照國家和各地政府規劃，未來十年我國將新增5000輛高速列車和地鐵列車。按照每列高速列車一般需要500個IGBT模塊、每列地鐵列車需要50-80個IGBT模塊測算，未來每年將平均新增10-20萬個IGBT模塊需求。高速列車市場的繁榮必然帶動IGBT模塊市場快速增長。
三、加大政策扶持力度，促進IDM企業發展
由于中國IGBT器件技術及產業化發展較晚，加之技術門檻難度高、投入大，目前中國市場的IGBT產品基本依賴進口，國內有數家從事中小功率IGBT產品組裝企業，且未形成產業規模。因此，政府應加大政策扶持力度，給予IGBT企業更大的財政支持、稅收優惠力度和相關人才引進補貼等，同時，支持IGBT通過并購引進先進技術，加快國產化進程。
此外，IGBT的特點是系統應用、器件設計和工藝加工密切結合，國際主流IGBT生產企業均是IDM企業。國內大部分先進的IGBT制造廠和設計企業分離，而絕大部分系統廠家還沒有能力獨立發展IGBT芯片生產線。因此，政策應以市場為導向，發揮國內市場規模優勢，在此基礎上進行整合，支持發展IDM企業，使我國最終發展成為IGBT研發生產大國。
總體來看，由于在節能領域的重要性和應用領域的廣泛性，加上國家政策的鼓勵支持，IGBT將受益于廣闊的應用空間帶來的發展機遇和國產化契機，正在成為低碳經濟的關鍵核“芯”。