Qué es un IGBT
El IGBT es el dispositivo central para la conversión, transmisión y control de la energía eléctrica en los equipos eléctricos, y puede decirse que es el «corazón» de los equipos de electrónica de potencia, la fuerza principal para la eficiencia energética y la reducción de emisiones. Como producto más representativo de la tecnología de electrónica de potencia, el IGBT es un componente central en el campo del control y la automatización industrial, capaz de ajustar la tensión, la corriente, la frecuencia y la fase en el circuito de acuerdo con el comando de señal en el dispositivo industrial, con el fin de lograr el propósito de una regulación precisa. Sus escenarios de aplicación incluyen postes de carga, vehículos de nueva energía, inversores, máquinas de soldadura con inversor, calentamiento por inducción electromagnética, fuentes de alimentación industriales, etc.
Aplicaciones posteriores de los IGBT
Los IGBT se utilizan ampliamente en los sectores de la industria, la automoción, las comunicaciones y la electrónica de consumo, y sus principales aplicaciones de tensión oscilan entre 600 V y más. Debido al rápido desarrollo económico, la demanda energética de China ha aumentado espectacularmente. En el contexto de las políticas de ahorro energético y reducción de emisiones, el mercado de generación de nuevas energías, vehículos de nueva energía y otros productos con importantes efectos de ahorro energético se ha ido expandiendo en los últimos años.
Los campos de aplicación de los IGBT varían según la clase de tensión:
● Ámbito de baja tensión: los IGBT se utilizan principalmente en electrodomésticos blancos inverter, vehículos de nueva energía y pilas de carga de nueva energía, etc. Con el aumento gradual de la tasa de penetración de electrodomésticos inverter y vehículos de nueva energía, la demanda de IGBT relacionados seguirá aumentando.
● Ámbito de media tensión: Con el rápido desarrollo de la industria de la información y la industria manufacturera de gama alta, la conexión a la red de nueva energía y los proyectos de construcción de redes eléctricas, el mercado de soldadores e inversores industriales de China sigue calentándose, y el mercado de suministro de energía USB y generación de energía de nueva energía crece constantemente.
● Ámbito de alta tensión: Principalmente utilizado en el transporte ferroviario y en el ámbito de la transmisión de la red eléctrica, la escala de desarrollo e inversión en ambos sigue creciendo.
Tamaño del mercado de IGBT
El tamaño del mercado mundial de IGBT crece de 4.680 millones de USD a 7.090 millones de USD de 2017 a 2021, con una CAGR del 11%. Se espera que el tamaño del mercado mundial de IGBT alcance los 8.080 millones de dólares en 2022.
El desarrollo de los IGBT sigue superando las expectativas, y los fabricantes chinos inician un periodo dorado de rápido desarrollo. En la actualidad, Infineon, Mitsubishi y Fuji Electric ocupan más del 50% de la cuota de mercado mundial de IGBT, ya se trate de chips, tubos individuales o módulos. Mientras tanto, en el campo de los IGBT de gama alta por encima de 3300 V, la posición dominante en el mercado de los productos IGBT de otros fabricantes nacionales sigue siendo muy evidente.
China se ha convertido en el mayor mercado mundial de IGBT, pero la tasa de localización es baja y hay mucho margen para la sustitución nacional. En 2021, la producción de la industria china de IGBT alcanzará los 0,26 billones de unidades y la demanda será de unos 132 millones de unidades. Se espera que la producción de la industria china de IGBT alcance los 0.780 millones de unidades en 2025, y que la demanda sea de unos 196 millones de unidades.
Qué impulsa la demanda de IGBT
Vehículos de nueva energía
Los módulos IGBT desempeñan un papel vital en el campo de los vehículos de nueva energía, y son los componentes principales de los controladores de motores de vehículos de nueva energía, aires acondicionados de vehículos, pilas de carga y otros equipos. El aumento del valor de los semiconductores de potencia en los vehículos de nueva energía es notable. Los datos muestran que el valor de los dispositivos semiconductores de potencia en los vehículos de nueva energía es unas cinco veces superior al de los vehículos de combustible tradicional. Entre ellos, el IGBT representa alrededor del 37% del coste del sistema de control electrónico de los vehículos de nueva energía, y es uno de los dispositivos electrónicos más esenciales del sistema de control electrónico.
En los vehículos eléctricos, el Model S de TESLA utiliza un motor de accionamiento asíncrono trifásico, del que se necesitan 28 chips IGBT de plástico para el control de accionamiento de cada fase, lo que supone un total de 84 chips IGBT para las tres fases, una demanda enorme. Además, los chips IGBT también se utilizan en los componentes centrales del poste de carga.
Los datos muestran que Infineon suministró 628.000 módulos IGBT al mercado chino de turismos eléctricos durante 2019, con una cuota de mercado del 58%. BYD, el famoso fabricante de bateria coche electrico, por su parte, suministró 194.000 unidades, con una cuota de mercado del 18%. Puede decirse que sin BYD, la incapacidad del mercado chino de chips IGBT para automoción de ser autosuficiente no podría paliarse.
Por lo tanto, se espera que el rápido crecimiento del futuro mercado de vehículos de nuevas energías impulse un aumento significativo del volumen de valor de los dispositivos semiconductores de potencia representados por los IGBT, dando así un fuerte impulso al desarrollo del mercado de IGBT.
Fotovoltaica, inversores de generación de energía
Los IGBT se utilizan principalmente en la industria fotovoltaica para los inversores fotovoltaicos, y representan entre el 15% y el 20% de su valor. Como la electricidad producida por la energía fotovoltaica no cumple los requisitos de la red, el inversor fotovoltaico debe rectificarla en corriente continua e invertirla en corriente alterna que cumpla los requisitos de la red antes de inyectarla a ésta. Los módulos IGBT son los componentes principales de los inversores fotovoltaicos y representan entre el 15% y el 20% del valor del inversor.
En 2021, China añadió 54,88 GW de nuevas instalaciones fotovoltaicas en el año, y las nuevas instalaciones en los tres primeros trimestres de 2022 ya están cerca de la escala total de 2021. 8,13 GW de nuevas instalaciones fotovoltaicas se añadieron en septiembre de 2022, un 20,6% interanual; de enero a septiembre, las nuevas instalaciones fotovoltaicas acumuladas han alcanzado 52,6 GW. La Oficina Nacional de Estadística de China prevé que para 2025, la proporción de nueva generación de energía conectada a la red mediante transmisión flexible en China aumentará hasta el 71%, y el tamaño del mercado chino de IGBT de nueva generación de energía se incrementará hasta los 1.440 millones de RMB.
Estaciones base 5G, extra-alta tensión, postes de recarga y otras nuevas infraestructuras
De acuerdo con los requisitos de los departamentos pertinentes, China se centrará en la construcción de infraestructuras en el extremo tecnológico en los últimos años, incluidos siete nuevos segmentos de infraestructuras como la infraestructura 5G, la extra-alta tensión, el ferrocarril interurbano de alta velocidad y el transporte ferroviario, los postes de carga para vehículos de nueva energía, los grandes centros de datos, la inteligencia artificial y el internet industrial, etc.
Entre ellos, los nuevos campos de infraestructuras como las estaciones base 5G, las pilas de carga para vehículos de nueva energía, el ferrocarril interurbano de alta velocidad y el transporte ferroviario urbano y la extra-alta tensión utilizarán un gran número de IGBT, impulsando efectivamente la demanda de IGBT.
