IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）全称为绝缘栅双极晶体管，结构上由 BJT和 MOSFET 组合而成，兼具 MOSFET 输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度快和 BJT 通态电流大、导通压降低、损耗小等优点，是未来功率半导体应用的主要发展方向之一。
IGBT 是一个非通即断的开关器件，通过栅源极电压的变化控制其关断状态，能够根据信号指令来调节电压、电流、频率、相位等，以实现精准调控的目的，是能量变换与传输的核心器件。
IGBT 一般按照电压等级划分为三类，低压（600V 以下）IGBT 一般用于消费电子等领域，中压（600V-1,200V）IGBT 一般用于新能源汽车、工业控制、家用电器等领域，高压（1,700V-6,500V）一般用于轨道交通、新能源发电和智能电网等领域。
市场规模方面，根据 Omdia 统计，预计 2024 年全球 IGBT 模块市场规模将达到62 亿美元，中国 IGBT 模块市场规模将达到 26 亿美元。
全球市场竞争格局方面，根据 Omdia 统计，全球 IGBT 市场竞争格局较为集中，2019 年全球前五大 IGBT 标准模块厂商分别为英飞凌、三菱电机、富士电机、赛米控和日立功率半导体，合计市场份额约 70%，其中英飞凌市场份额接近 37%；在中国IGBT 市场中，英飞凌仍保持领先的市场份额，国内企业合计市场份额较低，有巨大的发展空间。
从 2020 年 IGBT 模块全球应用占比来看，工业控制占比 33.5%，是目前 IGBT 最大的应用领域，新能源汽车占比 14.2%。未来，汽车电动化、智能化推动车规级 IGBT成为增长最快的细分领域，新能源汽车在 2024 年将超过工业控制成为 IGBT 最大的下游应用领域，年均复合增长率达到 29.4%，远超行业平均增速。
在新能源汽车中，IGBT 主要应用于电机驱动控制系统、热管理系统、电源系统等，具体功能如下：在主逆变器中，IGBT 将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电；在车载充电机中，IGBT 将交流电转化为直流电并为高压电池充电；在 DC-DC 变换器中，IGBT 将高压电池输出的高电压转化成低电压后供汽车低压供电网络使用；此外，IGBT 也广泛应用在 PTC 加热器、水泵、油泵、空调压缩机等辅逆变器中，完成小功率 DC-AC 转换。
相较于其他应用领域，车规级 IGBT 也对产品安全、可靠性提出更高要求，具体体现为：（1）车规级 IGBT 的工作温度范围广，IGBT 需适应“极热”、“极冷”的高低温工况；（2）需承受频繁启停、加减速带来的电流冲击，导致 IGBT 结温快速变化，对 IGBT 耐高温和散热性能要求更高；（3）汽车行驶中可能会受到较大的震动和颠簸，要求 IGBT 模块的各引线端子有足够强的机械强度，能够在强震动情况下正常运行；（4）需具备长使用寿命，要求零失效率。
车规级 IGBT 设计需保证开关损耗、短路耐量和导通压降三者平衡，参数优化较为复杂。在芯片设计环节，终端设计实现小尺寸满足高耐压的前提下需保证其高可靠性，元胞设计实现高电流密度的同时需保证较宽泛的安全工作区。
在晶圆制造环节，芯片越薄，电流通过路径越短，芯片上的能量损耗越低，整车续航能力越高，但薄芯片极易破碎，工艺加工难度较大。在模块环节，高可靠性设计和封装工艺控制是技术难点。高可靠性设计需要考虑材料匹配、高效散热、低寄生参数、高集成度。封装工艺控制包括低空洞率焊接/烧结、高可靠互连、ESD 防护、老化筛选等。
因此，目前我国车规级 IGBT 特别是电机驱动控制系统中的 IGBT 模块依旧主要依赖进口，国产厂商份额较低，未来市场潜力巨大。
工业控制在 2020 年是 IGBT 第一大应用领域，需求稳健增长。随着工业自动化的深化，广泛部署的工业机器人和智能化机床都依赖于强大而灵活的交流电机、伺服电机以及节能的变频器和电源装置，IGBT 广泛应用于可变速电机、不间断电源、工控变频器、接触器中，为工业自动化提供高效灵活的电能输出。光伏、风力发电量的快速增长也使 IGBT 迎来新的增长动力。新能源发电输出的电能需要通过光伏逆变器或风力发电逆变器将整流后的直流电逆变为符合电网要求的交流电后输入电网，IGBT 模块是光伏逆变器和风力发电逆变器的核心器件。随着国内光伏平价项目持续推进、新兴市场需求提升以及欧美老旧机组替换，预计光伏装机容量将持续提升，带动 IGBT 模组需求稳定提升。全球家用电器变频化的加速渗透，也为 IGBT 市场带来潜在增量。IPM 模块是家电变频器的核心元器件，将 IGBT、驱动电路和保护电路封装在同一模块中。变频家电在能效、性能及智能控制等方面有明显的先天优势，预计变频家电渗透率将呈现上升趋势，市场前景广阔。
未来，IGBT 的技术发展方向可归纳为更高的功率密度、开关频率，以及更小的导通压降、开关损耗、芯片尺寸、模块体积。目前 IGBT 已经历多次技术迭代升级，在减小模块尺寸、提高输出功率、降低功率损失方面不断优化。
在 IGBT 技术迭代的过程中，英飞凌、三菱电机等国外厂商担任了引领者角色，国产厂商有望通过跨代发展的方式加速缩短与国际领先厂商的技术差距，实现弯道超车。
