随着全球制造业向中国的转移,我国功率半导体市场占世界市场的 50%以上,是全球最大的 IGBT 市场。

 

IGBT 产品严重依赖进口,在中高端领域更是 90%以上的 IGBT 器件依赖进口,IGBT 国产化需求已是刻不容缓。

 

 

 

全球 IGBT 市场终由欧美日韩把持

英飞凌三菱富士电机、安森美以及 ABB 等企业,前五大企业的市场份额就已经超过了 70%。

 

从整个牌面上来看,我们国内的 IGBT 企业只能吃“边角料”了。

 

美国功率器件处于世界领先地位,拥有一批具有全球影响力的厂商,例如 TI、Fairchild、NS、Linear、IR、Maxim、ADI、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay 等厂商。

 

欧洲拥有 Infineon、ST 和 NXP 三家全球半导体大厂,产品线齐全,无论是功率 IC 还是功率分离器件都具有领先实力。

 

日本功率器件厂商主要有 Toshiba、Renesas、NEC、Ricoh、Sanke、Seiko、Sanyo、Sharp、Fujitsu、Toshiba、Rohm、Matsushita、FujiElectric 等等。

 

 

近年来,中国台湾的功率芯片市场发展较快,拥有立锜、富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等一批厂商。

 

十多年前,IGBT 和如今的光刻机一样,高端产品对中国都有销售禁止。

 

国际 IGBT 巨头规定,中国企业购买 IGBT,只能用于变频器行业,要买高端 IGBT 用来造新能源汽车,是绝对禁止的,国内企业只得走上一条自主研发的道路。

 

 

国产替代空间广阔

在 IGBT 的增量空间中有一半以上需求都在中国,未来几年我国的 IGBT 市场需求占比将从 2019 年不 35%提升到 2025 年的 50%或以上。

 

简单测算中国 2025 年车载 IGBT 市场规模达 22 亿美金,同时算个大数,届时全球新能源车数量预计为国内的 3 倍,全球车载 IGBT 市场规模达 66 亿美金,相当于再造一个 IGBT 市场。

 

 

到 2020 年全球 IGBT 单管市场空间达到 60 亿美元左右,市场空间巨大。预计未来五年我国新能源汽车和充电桩市场将带动 200 亿元 IGBT 模块的国内市场需求。

 

据 BloombergNEF 预测,预计 2025 年全球光伏新增装机接近 300GW,风电也比照光伏 5 年 2.5 倍左右的增长,则测算风电和光伏 2025 年对应 IGBT 的全球需求量级在 12-15 亿美金。

 

 

同时国内的半导体功率企业相较于国外厂商往往具备成本与定制化的相对优势,国内功率半导体行业具备较高的实现进口替代的可能性。

 

在供给端,自主可控是发展趋势,同时国内的 IGBT 企业相较于国外厂商往往具备成本与定制化的相对优势。

 

再加上国家政策及社会资本的加持,未来,实现 IGBT 国产替代仍具有较高可能性。

 

 

短期内军用功率半导体领域的国产替代,长期民用新能源汽车 IGBT 想象空间巨大。在自身经营阻感容、分立器件等军用元器件的基础上,横向收购后进入 IGBT 领域,与其自身的经营范围高度重合。

 

长期看我国电动车发展长期向上趋势不变,随着新能源汽车厂竞争格局的确定,我国民用 IGBT 公司龙头效应将凸显。

 

 

技术差距缩小+成本优势凸显成趋势

从全产业链看,IGBT 的前期资本开支大,中期制造良品率重要,后面市场开拓需要培育,壁垒极高。

 

量产经验与装车量方面,英飞凌等海外巨头量产经验丰富,国内市场比亚迪凭借自身品牌电动车稳定应用场景具备独有优势。

 

自第六代技术以后,各大厂商开始将精力转移到 IGBT 封装上。在 IGBT 封装材料方面,日本在全球遥遥领先,德国和美国处于跟随态势,我国的材料科学则相对落后。

 

伴随国内企业 8 寸晶圆产线先后投产,良率逐步提升,国产 IGBT 有望较此前采购英飞凌等巨头晶圆价格大幅下降。

 

 

 

国内企业在 IGBT 布局进入加速模式

 

国内厂商发展具有自身优势,从需求端讲,中国功率半导体需求量世界第一;从供给端讲,自主可控是发展趋势。

 

今年 4 月底,比亚迪 IGBT 项目已在长沙开工建设,该项目建成后可年产 25 万片 8 英寸新能源汽车电子芯,可满足年装车 50 万辆的产能需求。

 

此外,其他厂商也在加快 IGBT 的产能建设,斯达半导新能源汽车用 IGBT 模块扩产项目投产后可年产 120 万个新能源汽车用 IGBT 模块。

 

 

中车时代电气已完成第一条投资 10 亿元的 IGBT 生产线产能释放,第二条投资 35 亿元的生产线预计 2020 年底开始试生产,产值可达 40-50 亿元。

 

 

华虹半导体 7 月 31 日宣布,其 8+12 英寸大功率半导体产线将全面发力,积极承接 IGBT 代工业务。

 

赛晶电力电子一期产能将于 2021 年初建成投产,计划不晚于 2024 年形成 200 万件 IGBT 模块产能。

 

华润微发布的 2020 年半年度报告显示,公司目前在研项目共 13 项,其中包括 IGBT 产品设计及工艺技术研发。

 

 

IGBT 技术与壁垒成攻坚难点

IGBT 制造难度大,具有极高的技术壁垒,中国功率半导体市场约占世界市场份额 50%,但是中高端的 MOSFET、IGBT 主流器件市场基本被欧美、日本企业垄断。

 

国内 IGBT 技术(芯片设计、晶圆制造、模块封装)目前均处于起步阶段。国内 IGBT 企业在研发与制造工艺上与世界先进水平差距较大。

 

因此,行业内的后来者往往需要经历一段较长的技术摸索和积累,才能和业内已经占据技术优势的企业相抗衡。

 

高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的 IGBT 模块规格在 6500V 以上,技术壁垒较强;

 

而 IGBT 技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度,因此英飞凌、三菱和富士电机等国际厂商占有天然的市场优势,这让国内厂商的发展再失一个机会。

 

 

加上 IGBT 行业存在技术门槛较高、人才匮乏、市场开拓难度大、资金投入较大等困难,国内企业在产业化的进程中始终进展缓慢。

 

 

IGBT 模块是下游产品中的关键部件,其性能表现、稳定性和可靠性对下游客户来说至关重要,因此认证周期较长,替换成本高。

 

因此,新进入本行业者即使研发生产出 IGBT 产品,也需要耗费较长时间才能赢得客户的认可。

 

 

国内产能无法实现供求平衡

但是相比于国内暴增的 IGBT 市场需求,国内 IGBT 市场的产量却无法与之实现供求平衡。

 

除了供需无法平衡,现有产量无法满足火热的市场需求以外,技术也是国产 IGBT 的另一大硬伤。

 

随着轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域的加速发展,国内 IGBT 需求迎来爆发,近几年国内 IGBT 市场规模呈加速增长趋势。

 

电动乘用车依据配置不同,IGBT 单车价值量高达 1000-5000 元,2020 年全球空间接近百亿元,伴随全球电动车产销快速增长,预计行业 2025 年空间有望达 370 亿,CAGR 约+30%。

 

新能源汽车补贴退坡,电驱企业与主机厂面临降本压力,国产 IGBT 价格优势明显。

 

面对 IGBT 需求大增,行业内公司产能扩大及时:比亚迪开放车规级 IGBT 产品闭环供应链,建设长沙比亚迪 IGBT4.0 工厂,以满足公司外供 IGBT 的需求。

 


进口依赖短期难动摇

逆变器,变流器以及其它光伏、风电技术装置均离不开 IGBT 器件,近年来,虽然光伏发电、风力发电迈向国际前沿,产业链整体国产化,但其核心功率器件 IGBT 仍是依赖进口,依存度达 90%。

 

尽管后来变流器开始国产化,但核心器件 IGBT 仍是以进口为主,以德国、日本居多。

 

对于风电行业来讲,国产 IGBT 发展需要一个培养期。不能等到国产产品成熟了,我们才开始使用它,否则不利于国产 IGBT 的成长。

 

 

结尾:

IGBT 作为电动化核心部件,进入壁垒高,目前国产化率低,供应长期被欧美日企业垄断。

 

随着 IGBT 技术趋势成熟,国内企业快速发展,已经逐步批量应用于电动车,长期有望逐步实现国产替代。

 

因为,独立自主才是半导体产业发展的生存之道。