IGBT市场的未来发展前景如何?

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）行业龙头老大英飞凌近日宣布将新增在华投资，扩大其无锡工厂的IGBT模块生产线。英飞凌表示将以更丰富的IGBT产品线，满足快速增长的可再生能源、新能源汽车等领域的应用需求。

英飞凌的再次加码，除了巩固其在全球IGBT业务的领导地位之外，另一方面，也是看中了IGBT未来的潜力。

潜力无穷

事实上，被誉为电力电子行业的“CPU”的IGBT确实前景广阔。

数据显示，2017年全球IGBT市场规模为52.55亿美元，同比2016年增长16.5%，2018年全球IGBT市场规模在62.1亿美元左右。而中国IGBT市场是全球最大的IGBT市场，2018年中国IGBT市场规模达161.9亿元，同比增长22.2%。

IGBT具备如此大规模的市场空间与其独有的优势密切相关。IGBT即绝缘栅双极型晶体管，它具有导通电阻小、开关速度快、工作频率高等特点，可以在各种电路中提高功率转换、传送和控制的效率，实现节约能源、提高工业控制水平的目的，为电力电子领域较为理想的开关器件。正是基于上述优点，它的应用非常广泛，小到家电，大到飞机、舰船、交通、电网等战略性产业，都会用到IGBT。

值得一提的是，IGBT在新能源汽车中的地位也非常突出。它是新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件，成本占到新能源汽车整车成本的10%，占充电桩成本的20%。它能直接控制驱动系统直、交流电的转换，决定电动车扭矩和最大输出功率等核心指标，可谓“牵一发而动全身”。

英飞凌科技（中国）有限公司大中华区汽车电子事业部市场负责人秦继峰在今年初的2020电动汽车百人会上就曾提到这样一组数据。

传统动力组成的车，车里面的半导体价值平均大概是350美金，功率半导体占了20%左右，也就是70美金。而随着电气化的发展，以纯电动车为例子，里面半导体的价值增加了一倍，就是700美金，而其中将近一半都是功率半导体。也就是说汽车在电气化的过程中，增量的半导体市场绝大部分都在功率半导体方面，这也是为什么车用功率半导体是一个关键的话题。而IGBT就是应用最广泛的功率半导体之一。

视线回到整个IGBT市场。IGBT的下游应用——新能源车、光伏、风电等，在这些领域中我国的话语权高于过去的传统燃油车领域和工控领域，因此在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年不足35%提升到2025年的50%或以上，为我国的IGBT厂商提升份额和竞争力创造了良好的条件，国产IGBT厂商市场份额和业务量的提升潜力非常大。

英飞凌领跑，比亚迪、华为入场

虽然国内IGBT市场体量更大，增长更快，但我国IGBT产品严重依赖进口，国产化率很低。数据显示，我国在中高端领域90％以上的IGBT器件依赖进口。因此，IGBT国产化需求已是刻不容缓。

然而，在国内IGBT崛起的过程中，我们仍要面对一个现实问题：国内IGBT发展与国外相比仍存在着巨大的鸿沟，最新的英飞凌2020年第三季度财报证实了这一差距。

2019年全球 IGBT 模块市场规模为331亿美元，全球前十大IGBT模块供应商占据81.1%的份额。IGBT的龙头老大，非英飞凌莫属。事实上，过去十几年里，英飞凌一直是全球功率半导体市场的领袖，其在IGBT分立器件、标准IGBT模块领域的市场份额均为全球第一。全球前十大IGBT模块供应商大多来自美国、欧洲和日本，中国仅有斯达半导体一家国内企业进入排名，占据2%的市场份额。斯达半导体成立于2005年，到2007年进入IGBT市场，公司一直专注于电子电力及IGBT领域，主营业务中IGBT模块占比达到97%。

除了斯达半导体，国内在IGBT领域在国际上排得上号还有杭州士兰微。成立于1997年的士兰微属于功率半导体IGBT领域IDM类厂商，IDM模式是IGBT生产制造的主流趋势，近十年来，士兰微电子在高压电源电路、MEMS传感器、电力电子器件在内的产品技术领域走特色工艺和产品技术紧密互动的模式，已具备了持续的工艺技术和器件结构开发能力，已能做到特色工艺技术和产品技术的持续进步。

除了以上两家，值得关注的是比亚迪半导体也早于几年前开始跑步入场IGBT领域。比亚迪半导体是比亚迪半导体比亚迪集团旗下的独立子公司，是国内第一家自主研发、生产车用IGBT芯片并成功大批量应用的IDM企业，其业务涵盖封装材料、芯片设计、封装、测试及应用全产业链。从2005年开始，比亚迪半导体就开始涉足IGBT，四年后，比亚迪半导体自研的IGBT 1.0芯片成功通过中国电器工业协会电力电子分会组织的科技成果鉴定。 2012年，IGBT 2.0芯片问世，基于这款芯片，比亚迪成功打造出了车规级IGBT模块。而在2018年，比亚迪半导体成功研发出全新的车规级产品IGBT 4.0芯片，成为车规级IGBT的标杆。据报道，比亚迪IGBT芯片晶圆的产能已经达到5万片/月，预计2021年可达到10万片/月，一年可供应120万辆新能源车，也就是相当于2019年新能源汽车销量的总数。从这个层面来看，比亚迪在IGBT领域将前途无量。

去年开始华为方面也传出消息称已开始自主研发IGBT器件，正在从国内领先的IGBT厂商中挖人。华为所需的IGBT主要从英飞凌等厂商采购，受中美贸易战影响，华为为保障产品供应不受限制，开始涉足功率半导体领域。据悉，目前，在二极管、整流管、MOS管等领域，华为正在积极与安世半导体、华微电子等国内厂商合作，加大对国内功率半导体产品的采购量，但在高端IGBT领域，由于国内目前没有厂家具有生产实力，华为只能开始自主研发。

多位巨头的加码和跟进，在揭露着国内IGBT自主的短板的同时，也预示着IGBT市场或将是一片蓝海。

未来之忧

那么，进入IGBT的蓝海就可以衣食无忧了吗？

目前IGBT材料是硅半导体，已应用20余年，其潜力基本发挥到极致，最高耐压为6500伏，最大电流为3600安，无法实现更大突破。因而，业内公认IGBT技术目前已接近封顶。

但是，对于半导体行业，需求不是根本，技术升级才是把握投资机会的主轴，一旦技术发生迭代，需求将不再呈现线性增长的状态。目前，IGBT在新能源车领域，就遭遇了这一挑战。业内人士普遍认为，硅基IGBT逼近材料特性极限，技术升级迫在眉睫。所以，未来碳化硅（SiC）半导体在一定领域和行业，包括电动汽车，会实现对硅半导体的较大替换。

SiC和GaN是第三代半导体材料，与第一二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，通常又被称为宽禁带半导体材料。

与Si相比，SiC的导通电阻可以做的更低，体现在产品上面，就是尺寸降低，从而缩小体积。在新能源汽车行业，由于电池重量也比较大，那么别的器件的大幅度降低对于新能源车轻量化的帮助会比较大；比如5KW左右的DC/DC用SiC来做比Si的IGBT要轻85%左右。

不过，局限SiC用途的原因是成本太高，产品参数也不稳定。目前SiC芯片成本是IGBT的4-5倍，但业界预计SiC成本三年内可以下降到2倍左右。因此，业内也有声音认为，未来随着第三代半导体的成本快速下降，IGBT就可能会逐步被三代半导体替代。

事实上，目前已经有厂商开始这么做了。2018 年，特斯拉model3采用了意法半导体的24个碳化硅MOSFET模块代替了IGBT，对比硅基的IGBT续航可以提升5~10%，这也被认为是第三代半导体首先开始替代IGBT的苗头。无独有偶，今年2月份新上市的比亚迪汉EV也搭载了比亚迪自主研发并制造的高性能SiC-MOSFET控制模块。

国金证券研报介绍，未来IGBT将向更低的开关损耗、更高的电流密度以及更高的工作温度发展，随着数万伏高压、高于500℃的高温、高频、大功率等需求的提出，硅基IGBT的性能已经逼近材料特性极限，因此碳化硅（SiC）基IGBT将站上历史舞台。

短期来看，受制于成本问题，未来3-5年IGBT仍是最重要的应用。但是未来随着SiC成本的下降，稳定性逐渐提高，实现高量产，那个时候，IGBT的未来是否会岌岌可危？

结语

不管何时何地，只有掌握核心技术才能占据产业话语权！与其它国产半导体一样，作为国产新能源汽车核心的IGBT同样面临着被国外把持的命运，在现实面前，唯有快速实现国产替代，如此，在面对未来时，我们才有更足的底气和更大的赢面。

（附）国内部分IGBT产业链相关厂商盘点：

斯达半导体：成立于 2005 年，于 2011 年 11 月变更为嘉兴斯达半导体股份有限公司。公司是专业从事功率半导体元器件，尤其是 IGBT 研发、生产和销售服务的国家级高新技术企业。凭借在 IGBT 领域先进的制造工艺及测试技术，公司已成功切入变频器与新能源汽车领域，成为国内多家知名变 频器企业的 IGBT 模块及汽车级 IGBT 模块的主要供应商，打破了大功率工业级和车用级模块完全依赖进口芯片的被动局面，逐步实现进口替代。

华微电子：采用IDM集功率半导体芯片设计、制造、 器件设计、封测等纵向产业链一体化模式，公司掌握从高端二极管到第六代IGBT等多领域的核心技术，产品涵盖IGBT、MOSFET、SBD、FRD、 SCR、BJT等，目前公司主要收入来源MOS系列产品、双极系列产品、整流系列产品的销售。

士兰微：是一家集成电路芯片设计与制造一体（IDM）的企业，公司产品包括：分立器件、IGBT及其他功率模块、IPM智能功率模块等。2019年，士兰微电子推出了应用于家用电磁炉的1350VRC-IGBT系列产品，该系列产品是基于士兰微电子独立自主开发的第三代场截止（Field-StopIII）工艺平台，实现在场截止型IGBT器件内部集成了续流二极管结构。目前兰微的IGBT器件已经推进到第五代Field-Stop工艺，采用了业内领先的Narrow mesa元胞设计，将器件的功率密度较上一代产品提升了30%，最大单芯片电流提升至270A。

比亚迪半导体：是比亚迪集团旗下的独立子公司，2020年4月，由“深圳比亚迪微电子”正式更名为“比亚迪半导体”，是国内第一家自主研发、生产车用IGBT芯片并成功大批量应用的IDM企业，其业务涵盖封装材料、芯片设计、封装、测试及应用全产业链。

自2005年，比亚迪就布局IGBT产业。2009年9月，比亚迪半导体自研的IGBT 1.0芯片成功通过中国电器工业协会电力电子分会组织的科技成果鉴定。

2012年，IGBT 2.0芯片问世，基于这款芯片，比亚迪成功打造出了车规级IGBT模块。2018年，比亚迪半导体成功研发出全新的车规级产品IGBT 4.0芯片，成为车规级IGBT的标杆。

中车时代：公司是国际上少数同时掌握大功率晶闸管、IGCT、IGBT、SiC器件及其模块封装技术的IDM模式企业。作为中车时代电气股份有限公司下属全资子公司，是一家同时掌握大功率晶闸管、IGCT、IGBT及SiC器件及其组件技术的IDM（集成设计制造）模式企业，拥有芯片—模块—装置—系统完整产业链。产能方面，公司拥有一条8英寸IGBT芯片制造产线，一期实现年产12万片，配套生产100万只 IGBT模块，是国内首条、国际第二条8寸IGBT产线。技术方面，公司在高压、大功率功率器件处于国内领先水平，更是轨道交通领域的领军企业。

华虹半导体：公司是全球首家提供8英寸纯晶圆功率器件代工服务企业，提供包括通用型MOSFET、超级结MOSFET（DT-SJNFET）和IGBT等主流技术，其中公司深沟槽超级结（DT-SJ）器件性能达到国际一流水平。2019年公司分立器件营收3.54亿美元，同比增长14.2%，连续5年保持两位数的增长。其中，超级结MOSFET和IGBT在2015年到2019年的销售收入以及出货量的复合增长率均超过50%。

振华科技：公司专精电子元器件，着手布局IGBT领域。据悉，公司开始向价值量更高的IGBT领域布局，参股公司森未科技主营产品电压等级为600V-1700V，单颗芯片电流规格5A-200A，覆盖工业控制、变频家电、电动汽车、风电伺服驱动、光伏逆变器 等领域，公司于2019年发布第七代Trench-FS IGBT产品。

台基股份：公司是国内大功率半导体器件领域为数不多的掌握全产业链核心技术的功率半导体企业，主要产品为功率晶闸管、整流管、IGBT、电力半导体模块等功率半导体器件，广泛应用于工业电气控制 和电源设备。公司大功率晶闸管及模块年产能达到290万只，是国内销量领先的大功率半导体器件厂商，拥有超过1160家直营客户。公司主要产品包括晶闸管、整流管及其模块、IGBT等功率半导体器件。2019年度项目进展情况适应客户需求，增加了多个IGBT模块。完善自动化生产线，产销量不断扩大。

扬杰科技：公司集芯片设计、芯片制造、封装测试、终端销售为一体，是国内优质的IDM模式厂商。公司主营产品为功率二极管、整流桥、大功率模块、小信号二三极管、MOSFET、IGBT及碳化硅SBD、碳化硅JBS等。
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