光伏和车用IGBT供货周期超50周，设备和FRD成关键

近年来，在电动汽车、光伏风电、变频家电，以及工控等下游需求的驱动下，IGBT行业保持了快速增长态势。记得2018年时，车规级IGBT就异常紧缺，后来随着IGBT厂商的增产和新玩家的进入，逐渐有所缓解。但到了去年，整个半导体行业的器件都异常紧张，IGBT自然也不例外。据电子发烧友网了解，目前光伏和车用IGBT主要供应商的供货周期都超过了50周，今年的供应形势依然严峻。
 
据中信证券研究部测算，2021年IGBT全球市场规模约550亿元，在新能源需求拉动下，2022年~2025年市场规模有望保持20%的增速。其中，电动汽车和光伏风能及储能市场增速最快。据乘联会和Marklines的数据，预计2022年电动车全球销量增长至接近1000万台，同比增长50%以上。随着汽车电动化的快速推进，将带动车规级IGBT需求持续放量，预计2022年全球电动车行业IGBT需求将达194亿元。新能源方面，在双碳政策的驱动下，全球风光储产业加速发展，预计2022年相关IGBT需求达107亿元。
 

 

图：全球IGBT市场空间测算（数据来源：中信证券研究部）

 
全球IGBT的扩产情况

今年来，IGBT厂商的扩产还在持续。据了解，IGBT的扩产包括晶圆制造和封测产能的扩产。一般来说IGBT包括了IGBT单管和IGBT模块产品，IGBT单管主要是标准封装，大部分厂商的封测是代工模式，而且代工厂商基本在国内；IGBT模块则主要是IGBT厂商在自己的模块封装厂内完成。
 
拿英飞凌、ST和安森美三大IGBT供应商来说，去年9月份，英飞凌第二座12寸硅晶圆厂开始试产；去年下半年，安森美开始扩建自己的12寸晶圆产线；去年年底，ST在意大利投资兴建新的12寸晶圆产线。在如今需求旺盛的情况下，英飞凌在德国德累斯顿的12寸产线应该已经是满产状态。当然，这些晶圆产线并不仅仅是做IGBT产品，也会做MOSFET产品。
 
另外，业内人士指出，IGBT生产的时候，需要搭配二极管（FRD）晶圆，而二极管晶圆也同样需要消耗晶圆产能。而且，自去年下半年开始，FRD异常紧缺，导致不少IGBT厂商的扩产计划受阻。
 
封测方面，有的厂商采用IDM模式，也有的厂商采用委外代工模式。其中英飞凌、ST和安森美的IGBT单管产品也都是在国内做封测的。
 
由于IGBT模块的封装主要是由厂商自己完成，因此扩产也只能自己来做。比如，英飞凌对欧洲本部和国内无锡的封测厂都进行了扩产，另外，他们还将一部分的晶圆给其合作公司上汽英飞凌来做封装，及对外销售。
 
ST和安森美分别在深圳和东莞的封测厂产能也都在扩充。
 
国内厂商，斯达在临港和嘉兴；比亚迪在广东、湖南等地也在扩建新的产线；华虹半导体、士兰微已在12寸晶圆产线导入IGBT工艺，在全球8寸设备紧缺背景下为IGBT产能快速扩张提供助力，以应对未来需求的急速扩展。
 
但无论是12寸产线，还是成熟的8寸产线的扩产，都无法避免产能爬坡的过程。因为在产能爬坡过程中必然会遇到工艺和良率问题。该挑战，国内外厂商都将遇到，而且时间还不短。业内人士指出，参考英飞凌第二条12寸产线，从试产到满产，可能需要四到五年的时间，国内的厂商速度可能会快一点，但应该也需要两三年的时间。而且这个时间不包括厂房建设、设备和人员的到位时间。
 
由于现在几乎所有的厂商都在扩产，设备的交期也相应延长了不少。
 
8寸的扩产主要是在原有产能上进行扩充的，主要是在做一些结构性的调整，比如说少做一些消费类器件、多生产一些工业、汽车，或者光伏类的产品。
 
据业内人士透露，海外厂商的市场规模比较大，市场份额可能8、9成都是他们的。2022年的扩产范围应该在10%~20%之间。如果细分到电动汽车和光伏领域，应该接近20%。而国内IGBT厂商的扩产比率会更大，毕竟此前的基数更低。
 
国产IGBT厂商在光伏和汽车市场的情况

由于对IGBT需求大的电动汽车、变频家电、光伏风电等产业在国内正加速成长，本土配套需求旺盛。考虑到IGBT的重要性，国内近年来出台大量相关政策支持产业发展，叠加海外优秀人才归国助力（尤其是IR被英飞凌收购后)，我国IGBT行业迎来巨大发展机遇，涌现出以斯达半导、士兰微、中车时代电气、比亚迪半导体等为代表的一大批优秀IGBT厂商；华虹半导体、积塔半导体、中芯绍兴等IGBT代工厂；以及新洁能、扬杰科技、东微半导、安世半导体等后进入者也正在积极布局。
 
在光伏方面，2020年时，IGBT国产化率几乎为0，2021年国内逆变器厂商开始导入大量本土IGBT单管供应商及少数IGBT模块供应商，并于2022年开始放量采购，国产化率快速提升。整体来看，预计2022年国内IGBT领域的国产化率将加速提升，将由年初的20%提升至30%。
 
在光伏方面，目前IGBT单管产品的缺口很大，在供应方面主要以英飞凌、ST和安森美三家为主，但由于他们产能有限，缺口很大。国内厂商方面，第一梯队的厂商有新洁能、宏微、士兰微和斯达。
 
其中，新洁能跟德业绑定得比较紧，德业的出货量已经接近百万级；宏微跟华为绑定得更充分，还有就是华为在直接指导宏微设计适用于光伏的IGBT单管产品，因此其产品力应该是不错的。
 
士兰微和斯达的IGBT单管主要向固德威、阳光电源，以及新进入者汇川供货。
 
当然这些IGBT厂商也并不是只绑定一家光伏厂商，他们也会给其他光伏厂商送样。但以他们目前的产能情况，还不足以给全行业供货，能够支持一两家就已经不错了。至于未来能够满足海外厂商留下的供应缺口，一是要看国内厂商的产能，二是要看其产品的性能、稳定性、可靠性、和一致性能否满足客户需求。比如阳光电源曾透露，英飞凌的组串式效率值能达到99.1%；三菱的效率值是99.05%；但其测试的几家国内厂商的IGBT效率值未能达到99%。这么看来，在产品性能方面，国内产品与海外产品还有一定的距离。
 
光伏领域的IGBT模块方面，从产品上来说，斯达和时代电气都有，士兰微应该也在开发，但是从进展上来看，目前还是以海外厂商为主，主要是英飞凌、富士电机、安森美等为主，而国内厂商进展缓慢。
 
在汽车领域，比亚迪在收购了宁波的晶圆厂之后，就一直致力于IGBT的设计、加工制造和使用。由于比亚迪是IDM厂商，而且在自己的车上大量使用了自己的产品，经过多年的迭代，产品已经做得很好了。当然，比亚迪也同时在大量采购英飞凌、富士电机和斯达等IGBT厂商的产品。
 
斯达则从其工业变频器的成功，依托于汇川、英威腾从变频器转向车用电机电控、电源等产品，带动斯达从江淮、吉利的A00级汽车，往A0级，甚至是A级和B级车渗透。比如，我们可以看到斯达在小鹏汽车内已经有小批量使用了。据其年报显示，2021年斯达配套装车量超过了60万辆，其中A级车及以上车型超过了15万辆。
 
时代电气做车规级IGBT产品的历史不长，以前其产品主要聚焦在高压IGBT模块上，主要用于机车牵引。从去年开始，由于车规级IGBT大规模缺货，时代电气获得了很多新车定点的机会。预测蔚来、小鹏和理想，北汽、广汽等新车大概率会采用其产品。今年时代电气在汽车上的出货量有望达到10万级别。当然，最终表现取决于其产能和上量后的表现。
 
士兰微在汽车应用方面有点落后于其他几家厂商，去年他们在一些小众车型上，比如领克上有小批量供货。但从该公司的期望，以及进入新能源汽车领域的企图心上来看，相信今年应该会起量，加上士兰微有自己的晶圆厂，产能是有保证的，今年大概率能冲到大几万，甚至10万级别的出货量。
 
结语

从景气度上来看，IGBT大概率未来两年的供应情况仍然紧张，毕竟IGBT产品大都是高压、高电流的，一块晶圆能够切割出来的裸晶圆数量有限，产能规模有限，而扩产的产能爬坡又需要时间，加上市场需求还在增大。看起来国产厂商的机会很大，不过最终还是要看产品力。