IGBT 概念股是什麼? 電動車、綠色能源產業的關鍵靈魂

袋鼠金融導讀｜當今世界,無論是汽車產業邁向電動化,還是可再生能源的快速發展,功率半導體都扮演著舉足輕重的角色。而在功率半導體領域中,絕緣柵雙極型場效應晶體管( IGBT )無疑是最受矚目的明星產品。由於 IGBT 能夠提供高效能、低功耗的優勢,越來越多的應用領域開始廣泛採用,市場前景一片看漲。本文將深入剖析IGBT的相關概念,並介紹數家台灣 IGBT 領導廠商的最新發展動態。 如果想了解更多科技相關個股、概念股或 ETF 的詳細分析介紹，可以參考我們的 00892 富邦台灣半導體 ETF、00662 富邦 NASDAQ ETF、電動車概念股。

IGBT 是什麼?

IGBT 全稱為絕緣柵雙極型場效應電晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor),是一種高功率、高效率的半導體開關元件。它結合了金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)的高輸入阻抗優勢,以及雙極性電晶體的高功率處理能力。

IGBT 的獨特之處在於能夠在高電壓、大電流的情況下工作,提供極佳的開關性能。當施加正門極電壓時, IGBT 將進入導通狀態,電子和空穴均被注入,形成高電流的雙載子傳導。當降低門極電壓時,電流則被切斷。這種電壓控制開關的機制,使 IGBT 在變頻器、電動機驅動等中高功率應用上扮演關鍵角色。

IGBT 的優點

包括低導通損耗、簡單的驅動電路、良好的熱穩定性和高可靠度。由於損耗較低,不僅能夠節省能源,系統效率也相對提高。此外, IGBT 還具備堅實的短路耐受能力,確保在故障的狀況下仍可正常工作。總的來說, IGBT 可說是電力電子領域中,功能最強且最受歡迎的開關元件之一。

IGBT 與傳統 MOSFET 有什麼不同?

IGBT 和傳統的金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)雖然都是半導體開關元件,但在設計理念和應用領域上有著明顯的差異。

IGBT 與 MOSFET 差異比較表
	IGBT	MOSFET
結構	三端元件	四端元件
導電原理	雙載子注入和抽取	電壓調節載子密度
電流密度	高	低
適用電壓	高壓 (600V以上)	低到中壓
開關速度	慢 (20-50kHz)	快 (數百kHz)
元件尺寸和價格	大、高	小、低

首先,從結構上來看, IGBT 是一種三端元件,包含發射極、集電極和控制電壓的門極。MOSFET 則是四端元件,多出一個體極(基板)端子。其次, IGBT 的導電原理是利用正、負載子的注入和抽取來控制開關,而MOSFET 則是透過電壓調節載子密度。

由於 IGBT 採用雙載子傳導,因此具備較高的電流密度。
一般來說, IGBT 適用於 600V 以上的高壓、大電流的情況,例如變頻器、電動車驅動系統等。而MOSFET 則常見於低到中壓的應用,如電源管理 IC 、電腦主機板等。

另一個顯著差異是開關速度, MOSFET 具有極快的開關特性,可達數百 kHz 的頻率。反觀 IGBT 的開關速度較慢,通常在 20-50kHz 的水準。不過, IGBT 仍足以應付大多數中高功率場合對頻率的要求。

最後,就是元件尺寸和價格方面,由於 IGBT 的結構複雜許多,體積和價格通常也會高於同等規格的 MOSFET 。不過, IGBT 在高壓大電流條件下的優異效能,使其在特定應用領域內具有無可取代的地位。

IGBT 市場現況

近年來,隨著電動車、綠能發電、工業自動化等新興應用領域快速興起,全球對 IGBT 的需求呈現穩步成長的態勢。根據研究機構預測,到 2033 年,全球 IGBT 市場規模將超過 150 億美元,年複合成長率達 7.6%至 15.5%。

從區域分布來看,亞太地區已取代歐美,成為全球最大的 IGBT 市場。其中,中國作為電動車製造業的領導者,加上日本、印度等國家對節能解決方案需求大增,都是帶動亞太區域 IGBT 市場成長的原因。根據統計, 2023 年亞太地區已佔全球 IGBT 市場份額超過 44%。

在這股 IGBT 熱潮下,台灣廠商也積極布局,展現自製實力。許多本土半導體大廠如世界先進、力積電、劍雲電子等紛紛切入 IGBT 市場,為下游客戶提供從矽晶圓代工到封裝測試的一條龍服務。

台廠的技術規模提升

如世界先進( 5347 ),該公司憑藉著先進的製程技術,可生產高可靠度的 600V 至 6.5 KV 高壓 IGBT 晶圓。除了太陽能逆變器應用之外,世界先進的 IGBT 產品線也將遍及電動車、伺服驅動、不斷電系統等領域。

而在功率 IC 設計廠商陣營中,力積電和劍雲都推出專為客戶需求所客製化的 IGBT 驅動 IC 和電源管理IC。這些 IC 產品可大幅簡化 IGBT 的驅動電路設計,提升系統穩定度。

除了大廠之外,中小型公司也各有斬獲。

像是茂矽、強茂等公司,透過與國際大廠合作,已開發出適用於車用和工業市場的 IGBT 晶片,並將陸續量產。朋程則是推出高可靠度、高客製化程度的 IGBT 模組,可廣泛應用於電動車、充電樁等領域。

台灣 IGBT 產業涵蓋了從晶圓代工、功率 IC 設計到模組系統的完整布局,供應鏈分工相當完整。隨著電動車、能源等新興應用領域的需求持續熱絡,台灣 IGBT 業者有望分食這波百億商機。

IGBT的主要應用在哪些領域

IGBT 主要應用於各種中高功率的電力電子領域,包括:

1. 電動車輛和鐵路機車驅動系統
   
   在電動車和混合動力車上, IGBT 模組被大量使用在動力電子控制系統中,負責控制驅動電動機的輸出功率。由於 IGBT 具備高電流切換能力,可確保動力系統高效率地將電池能量轉換為驅動力,是電動車不可或缺的關鍵元件。除此之外, IGBT 也被廣泛應用於鐵路機車的動力系統。
   
2. 變頻冷氣、變頻冰箱等家用電器
   
   隨著節能環保意識的提升,變頻式家用電器如冷氣、冰箱、洗衣機等日漸普及。這些電器內建的變頻器中,都需要 IGBT 等功率元件來控制驅動電機的轉速,實現更精準的控制和更高效的能源使用。
   
3. 大瓦數音響放大器
   
   在音響放大器領域中, IGBT 可提供高達數百瓦的輸出功率,遠高於傳統的 MOSFET。因此 IGBT 被廣泛用於高端家庭劇院和專業音響設備的大功率擴大機,提供優質的音效表現。
   
4. 工業自動化設備如伺服驅動器
   
   在工業自動化製程中,伺服驅動器扮演著精準控制馬達動作的關鍵角色。由於 IGBT 可提供高功率和高頻率切換特性,使其成為伺服驅動器不可或缺的核心元件,實現對馬達運轉的精確控制。
   
5. 不斷電系統(UPS)和電源供應器
   
   IGBT 也是不斷電系統和各式電源供應器的重要元件。當 interruption 發生時,不斷電系統需要快速切換備用電源,此時 IGBT 的高效能開關特性就可發揮作用。電源供應器中的 IGBT 則可實現對輸出電壓的精確調節。

IGBT 概念股是什麼?

這些公司都與 IGBT 技術和應用相關,是 IGBT 概念股的主要代表。隨著電動車、太陽能等領域的快速發展, IGBT 需求持續增加,這些概念股有望受益。

茂矽（2342）

茂矽鎖定車用及工業用 IGBT , 6 吋及 8 吋共用的 FS IGBT 晶片去年已完成驗證並開始送樣。

主要業務：IGBT 代工生產, 2022 年下半年小量生產,今年成長動能可期,目標 IGBT 產品今年可占營收 5%。

強茂（2481）

強茂是台灣最大整流元件製造商,產品線包含二極體、中低壓 SGT MOSFET、同時有 650V、1200V 的 IGBT。

主要業務：目標鎖定太陽能工業馬達及車用,工業用 IGBT 可望於 6 月量產,車用 IGBT 目前在認證中。

朋程（8255）

朋程是車用二極體廠,自行開發 IGBT 模組,客製化程度高,生產成本也比國際大廠低。

主要業務：已經送交客戶驗證,並將可望應用在電動車或混合能源車,或其充電樁的變頻器當中。

健策（3653）

健策除了是伺服器 CPU 均熱片供應商之外,也切入 IGBT 水冷式散熱模組。

主要業務：IGBT散熱模組

世界（5347）

世界是功率半導體晶圓代工生產,從原本的太陽能、IC 電源管理領域轉向高壓高功率的 MOSFET 及IGBT 代工。

IGBT 產業風險

IGBT 產業風險主要在於：

1. 技術門檻高：IGBT 作為一種高端元器件，技術門檻較高，掌握核心技術的企業較少。這使得相關企業在市場中具有較高的議價能力，有利於相關概念股的表現。
   
2. 供應鏈分工度下降：如果未來國際供應鏈分工度下降，或者中美關係緊張，那麼台灣的功率半導體廠商可能會面臨技術難以突破或者材料短缺的困境。
   
3. 新一代半導體技術的競爭：碳化矽、氮化鎵等新一代半導體技術逐漸成熟，現有 IGBT 市場的競爭狀況有可能會被改變。如果台灣無法盡速導入其供應鏈，可能會有被替換的風險。
   
4. 政策支持的變化：隨著全球各國對電動汽車和綠色能源等領域的重視程度不斷提高，相關政策不斷出臺，IGBT 的發展獲得有力支持。然而，如果政策支持的變化導致 IGBT 需求下降，相關概念股的表現也可能受到影響。
   
5. 國際巨頭的競爭：IGBT 的技術主要由歐美日韓的巨頭掌握，如果這些巨頭繼續推進技術的發展，台灣的功率半導體廠商可能會面臨技術難以突破或者材料短缺的困境。
   

IGBT 產業風險主要來自技術門檻高、供應鏈分工度下降、新一代半導體技術的競爭、政策支持的變化和國際巨頭的競爭。

IGBT 未來趨勢

IGBT 未來趨勢主要受到電動車和混合動力車的需求增加、可再生能源領域的擴張、工業自動化和消費電子產品的普及等因素的推動。 IGBT 在電動車的動力電子系統和電池管理系統中扮演關鍵角色，提高了 IGBT 市場的增長速度。

電動車和混合動力車的需求增加

電動車和混合動力車的需求增加推動了 IGBT 市場的增長。 IGBT 在電動車的動力電子系統和電池管理系統中扮演關鍵角色，提高了 IGBT 市場的增長速度。

可再生能源領域的擴張

可再生能源領域的擴張也推動了 IGBT 市場的增長。 IGBT 在可再生能源系統中用於控制電流和電壓，提高了 IGBT 市場的增長速度。

工業自動化和消費電子產品的普及

工業自動化和消費電子產品的普及也推動了 IGBT 市場的增長。 IGBT 在工業自動化和消費電子產品中用於控制電流和電壓，提高了 IGBT 市場的增長速度。

半導體元件技術的進步

半導體元件技術的進步也推動了 IGBT 市場的增長。半導體元件技術的進步提高了 IGBT 的性能和效率，滿足了 IGBT 在各個領域的應用需求。

IGBT 市場的未來趨勢看好， IGBT 在電動車、可再生能源、工業自動化和消費電子產品等領域的應用將繼續擴大。

IGBT 概念股總結

台灣本土廠商在 IGBT 產業鏈的佈局相當完整,涵蓋了從矽晶圓代工、功率 IC 設計到模組系統等環節,已做好迎接這波成長商機的準備。展望未來,隨著電動車、能源等新興應用領域對 IGBT 需求的持續熱絡,台灣 IGBT 業者定能在這場新科技浪潮中分一杯羹,成為推動綠色環保科技發展的中流砥柱。

IGBT 概念股常見問題