摘要:從2015年到2022年,中國車規級IGBT行業的市場規模呈現快速增長的趨勢。在此期間,市場規模從5.92億元增長到近77.24億元,增長了超過十倍。純電動和混動車規級IGBT市場都呈現了顯著增長。純電動車規級IGBT市場規模從2015年的4.44億元增長到2022年的近64.3億元,增長了超過十倍。混動車規級IGBT市場規模也從2015年的1.48億元增長到2022年的近12.94億元,增長了近九倍。這表明純電動汽車市場的蓬勃發展是驅動車規級IGBT市場快速增長的主要因素之一。
一、定義及分類
IGBT——電力電子行業里的“CPU”。IGBT是絕緣柵雙極型晶體管的縮寫,是國際上公認的電力電子技術第三次革命最具代表性的產品。IGBT作為工業控制及自動化領域的核心元器件,廣泛應用于電機節能、軌道交通、智能電網、航空航天、家用電器、汽車電子、新能源發電、新能源汽車等眾多領域。它能夠根據信號指令來調節電路中的電壓、電流、頻率、相位等,以實現精準調控的目的。
車規級IGBT是指用于新能源汽車的IGBT產品。
IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是一種功率半導體器件,常用于電力電子應用中。車規級IGBT特指適用于汽車電子領域的IGBT產品。按照集成程度可分為單模塊IGBT、多模塊IGBT;根據額定電壓可分成抵押車軌跡IGBT、高壓車規級IGBT;根據最大工作溫度可分為低溫車規級IGBT、高溫車規級IGBT;根據最大電流可分為小電流車規級IGBT、大電流車規級IGBT等。
二、發展歷程
中國車規級IGBT行業發展歷程可分為五個階段,第一階段為1980年代的起步階段,中國開始引進IGBT技術,并進行基礎研究;第二階段為1990年代的自主研發階段,此時中國在IGBT技術上開始進行自主研發國內企業逐漸掌握了IGBT核心技術,開始生產車規級IGBT產品;第三階段為2000年代技術成熟階段,國內企業開始擴大生產規模,提高產品質量和穩定性;第四階段為2010年代的崛起階段,國內企業不斷創新,推出多款性能優異、價格具有競爭力的車規級IGBT產品;第五階段為2020年代的領先地位,產品性能、可靠性和功率密度持續提高,滿足了多樣化的汽車電子需求。
三、行業政策
近年來為了推動功率半導體行業尤其是IGBT產業健康快速發展,國家相關部門不僅制定了相關的一系列政策措施,還不斷加大扶持力度。其中,IGBT曾被劃為02專項重點扶持項目實施長達15年并于2021年成功收官。同時,IGBT國產化還是國家十四五規劃中關鍵半導體器件的發展重點之一。來自市場需求持續增長和國家大量投入資金的雙重刺激,不僅吸引了一批擁有豐富IGBT經驗的海外華人歸國,也給包括斯達半導、比亞迪、中車時代電氣等在內的企業提供了掌握IGBT核心技術的機會,進一步推進IGBT國產化進程,早日擺脫IGBT產品進口依賴這一現狀。
四、行業壁壘
1、技術壁壘
車規級IGBT行業是技術密集的行業,其產品研發、設計、制造涉及半導體技術、電力技術、微電子技術等。產品的生產需要全面掌握擴散、芯片制造、封裝、測試等技術,必須具備強大的整體技術實力、完備的質量體系、完整的工藝裝備和檢測試驗手段,其工藝設計和工藝過程控制的要求非常高。另外,行業非標設備很多,需要專門定制、自制,或對標準設備進行專業的改造,其工藝方法也大多不通用,掌握難度很大。
2、人才壁壘
車規級IGBT企業生產規模的不斷擴大,以及客戶對車規級IGBT的經濟效益需求的不斷提高,都促使企業需要不斷增強其對新產品、新技術的研發力度,增強企業的市場競爭力。由于車規級IGBT行業綜合性強,專業人才不僅需要具備一定的技術水平和研發能力,還要具備豐富的實戰經驗來對下游客戶進行技術指導和培訓。目前,國內具有上述背景的專業人才較為緊缺,將對新進入者形成一定的障礙。
3、品牌壁壘
隨著車規級IGBT行業的不斷發展,行業競爭也由原來單一的價格競爭模式,轉向以品質和服務為核心的品牌競爭模式。行業新進入者,從品牌創立到品牌被認可需要較長的時間。因此,車規級IGBT行業具有品牌壁壘。
五、產業鏈
車規級IGBT行業上游為半導體設備、封裝材料、EDA軟件等。上游行業的發展至關重要,直接影響車規級IGBT業原料的供給數量和質量。行業下游面向新能源汽車,下游的銷售既是中游的車規級IGBT業產品的流通端也是行業企業品牌影響力的作用端,過硬的產品質量和完善的銷售網絡是企業核心競爭力所在。
上海飛凱材料科技股份有限公司
宏昌電子材料股份有限公司
潮州三環(集團)股份有限公司
寧波康強電子股份有限公司
深圳市興森快捷電路科技股份有限公司
深南電路股份有限公司
長沙岱勒新材料科技股份有限公司
珠海越亞半導體股份有限公司
浙江晶盛機電股份有限公司
深圳市捷佳偉創新能源裝備股份有限公司
中微半導體設備(上海)股份有限公司
北方華創科技集團股份有限公司
沈陽芯源微電子設備股份有限公司
北京華峰測控技術股份有限公司
京微雅格(北京)科技有限公司
廣東高云半導體科技股份有限公司
北京中電華大電子設計有限責任公司
深圳市深微國芯科技有限公司
宏羚科技(上海)有限公司
北京華大九天軟件有限公司
新華三技術有限公司
六、行業現狀
從2015年到2022年,中國車規級IGBT行業的市場規模呈現快速增長的趨勢。在此期間,市場規模從5.92億元增長到近77.24億元,增長了超過十倍。車規級IGBT市場的需求持續增加,且增速較為穩定。從數據中可以看出,純電動和混動車規級IGBT市場都呈現了顯著增長。純電動車規級IGBT市場規模從2015年的4.44億元增長到2022年的近64.3億元,增長了超過十倍。混動車規級IGBT市場規模也從2015年的1.48億元增長到2022年的近12.94億元,增長了近九倍。這表明純電動汽車市場的蓬勃發展是驅動車規級IGBT市場快速增長的主要因素之一。
七、發展因素
1、有利因素
(1)政策支持與推動
隨著中國政府對新能源汽車產業的重視,一系列鼓勵和扶持政策相繼出臺,為車規級IGBT行業的發展創造了有利環境。例如,國家對新能源汽車的購置稅減免、補貼政策以及雙積分政策等,都極大地促進了新能源汽車的普及和行業發展。這些政策不僅提高了消費者對新能源汽車的接受度,還促使汽車制造商加大在新能源汽車技術研發和生產上的投入,從而推動了車規級IGBT的需求增長。
(2)市場潛力巨大
中國是全球最大的汽車市場,隨著消費者對汽車性能和環保要求的提高,新能源汽車市場呈現出快速增長的趨勢。車規級IGBT作為新能源汽車電機控制器的重要元器件,其市場需求也隨之不斷增長。同時,中國政府提出的“碳中和”目標,進一步推動了新能源汽車市場的發展,為車規級IGBT行業帶來了巨大的市場潛力。
(3)技術創新與產業鏈完善
中國車規級IGBT行業在技術方面不斷取得突破,自主創新能力不斷提升。國內企業通過引進、消化和吸收國際先進技術,逐步掌握了車規級IGBT的設計和制造工藝,并不斷進行技術升級和產品創新。此外,中國在半導體材料、設備、封裝測試等方面也取得了一系列重要進展,推動了車規級IGBT產業鏈的完善。這使得國內車規級IGBT行業在產能、品質和成本等方面具備了更強的競爭優勢。
2、不利因素
(1)技術壁壘
車規級IGBT作為高端制造領域的關鍵元器件,其技術含量較高,涉及多個學科領域,如電力電子、材料科學、機械制造等。目前,雖然中國在車規級IGBT領域取得了一定的技術突破,但與國際領先企業相比,仍存在一定差距。這主要體現在產品性能、穩定性、可靠性等方面。由于技術壁壘的存在,中國車規級IGBT行業在高端市場上面臨著較大的競爭壓力。
(2)原材料和設備依賴進口
車規級IGBT的制造需要高純度硅材料、特殊氣體等原材料和先進的生產設備。目前,這些關鍵原材料和設備主要依賴進口,這使得中國車規級IGBT行業的生產成本較高,同時也制約了行業的自主創新能力和市場競爭力。
(3)人才短缺
車規級IGBT行業的發展需要大量高素質的專業人才,如芯片設計、工藝制程、可靠性測試等方面的人才。然而,目前中國在高端人才儲備方面相對不足,尤其是具備豐富經驗和專業技能的高端人才短缺。這制約了中國車規級IGBT行業的快速發展,也不利于提升企業的研發實力和技術水平。
八、競爭格局
車規級IGBT壁壘極高,除了對產品的可靠性、安全性、穩定性等方面有嚴苛的要求,下游企業的測試認證周期較長,導入時間通常需1-2年以上。品牌和口碑的背書有利于公司持續開拓導入更多客戶,鞏固其龍頭地位并占據更多市場份額,提高潛在競爭對手進入該行業的壁壘,從而形成正向循環。目前行業中主要本土企業為東風汽車集團有限公司、江蘇宏微科技股份有限公司、吉林華微電子股份有限公司、斯達半導體股份有限公司等。
2022年斯達半導公司生產的應用于主電機控制器的車規級IGBT模塊持續放量,合計配套超過120萬輛新能源汽車,其中A級及以上車型超過60萬輛,同時公司在車用空調,充電樁,電子助力轉向等新能源汽車半導體器件份額進一步提高。2022年公司車規級產品在海外市場取得進一步突破。公司車規級IGBT模塊獲得多家國際一線品牌Tier1定點;公司車規級SiC模塊開始在海外市場小批量供貨。此外,搭載公司車規級IGBT模塊的車型已遠銷歐洲、東南亞、南美等地區。公司年報顯示,2022年斯達半導體收入為22.25億元。
九、發展趨勢
與硅基半導體相比,碳化硅具有高性能、低損耗和低成本等優勢。其高性能包括功率密度高、耐高溫、高壓、高頻和高速等特點。由于功率密度高,設備可以做得更小,而高頻特性使得電容和電感體積要求減少,從而降低了系統尺寸。碳化硅的高壓特性和減小的系統體積也使能耗損失減小,從而提高了能源利用效率,降低了系統成本。目前,碳化硅已經在高鐵列車、電動汽車充電系統等需要高電壓功率模塊領域得到應用,并取得了良好的效果。它彌補了傳統的IGBT在大功率高電壓方面的不足,因此是IGBT的理想替代品。未來,碳化硅的發展方向是更低電壓和更小功率的乘用車領域,預計可以將新能源汽車的效率至少提高10%以上。
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車規級IGBT指要滿足車載等級要求的IGBT,車規級IGBT是新能源汽車的核心器件,IGBT芯片與動力電池電芯并稱為電動車的“雙芯”,是影響電動車性能的核心器件之一。隨著中國新能源汽車的強勢崛起,新能源汽車領域所需的車規級IGBT快速擴張。



