IGBT是近期半导体元件中,唯一还能大涨价且一路供不应求的品项,主因现阶段供应量有限,但光伏电厂疯狂建设,其逆变器对IGBT需求庞大,加上电动车也高度需要IGBT,各大车厂频频出手抢购所致。
茂迪董事长叶正贤直言,涨价抢货已不是新鲜事,不是价格多高的问题,而是根本买不到,他认为这波缺货潮还会延续一段时间。
同时,与巨大需求市场形成反差的是,IGBT国产化率较低,2021年我国IGBT需求量1.3亿只,但同期我国产量仅有2580万只,国产化率仅为20%,国产化产品供需缺口巨大,国产替代空间较大。
随着近年来新能源汽车和光伏等下游需求快速增长,国内IGBT的需求快速增加。机构预计到2025年我国IGBT市场规模522亿元,2019-2025年CAGR达到22%。#功率半导体#
IGBT行业概览
行行查 | 行业研究数据库 资料显示,功率半导体是控制电压和电流的半导体,其作用主要为功率转换、功率放大、功率开关、线路保护和整流等,包括功率器件和功率IC。
功率器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。
其中,IGBT是电力电子装置的"CPU",新能源大发展的基石。其用途包括变频、整流、变压、放大功率与功率控制等,是电子装置中电能转换与电路控制的核心。
IGBT又称绝缘栅双极性晶体管,是由BJT(双极型三极管)与MOSFET(绝缘型场效应管)组成的复合型全控电压驱动式功率半导体器件,在电路中作为电路开关,通过开关控制改变电压。
自20世纪80年代发展至今,IGBT芯片经历了7代技术及工艺的升级,从平面穿通型(PT)到微沟槽场截止型,IGBT从芯片面积、工艺线宽、通态饱和压降、关断时间、功率损耗等各项指标都进行了不断的优化,断态电压从600V提高到7000V,关断时间从0.5微秒降低至0.12微秒,工艺线宽由5um降低至0.3um。
此外,由于IGBT产品对可靠性和质量稳定性要求较高,下游客户认证周期较长,所以产品的生命周期较一般集成电路产品较长,对不同代际的IGBT产品,由于性能和需求差异导致应用领域略有不同。
国内厂商对标英飞凌的IGBT产品技术,当前英飞凌IGBT技术已迭代至第七代,第四代为当前市场主流,产品向小型化、高功率、高可靠性发展。
IGBT分类
IGBT根据集成度,分为分立器件、模块和IPM(智能模块)。
在下游应用场景方面,单管主要应用于小功率家用电器、分布式光伏逆变器及小功率变频器;标准模块主要应用于大功率工业变频器、电焊机、新能源汽车(电机控制器、车载空调、充电桩)等领域;IPM模块主要应用于变频空调、变频洗衣机等白色家电。
IGBT按集成度分类:
IGBT分立器件市场格局
全球功率半导体尤其是高端的功率器件主要被英飞凌、安森美、三菱、富士等欧美日大厂占据,其中英飞凌/德仪/安森美位居前三,分别占据13.49%/8.45%/6.76%市场份额。
在中国市场中,英飞凌/安森美/德仪位居前三,分别占据12.99%/7.89%/7.01%市场份额,国产厂商中仅有华微电子进入前10,市场份额为2.10%,位居第10名。
全球IGBT分立器件市场同样被欧美日半导体龙头牢牢把握,其中英飞凌/安森美/富士电机位居三甲,分别占据30.22%/11.29%/7.92%的市场份额。
中国IGBT分立器件市场前三名分别是英飞凌/安森美/意法半导体,分别占据24.28%/17.00%/4.83%市场份额,国产厂商仅有华微电子和华润微进入前10,分别占比4.71%/3.65%,分别位居第4/5名。
IGBT分立器件市场格局:
IGBT模块市场格局
IGBT模块应用于大功率变频器、电焊机、新能源车、集中式光伏等领域,制造工艺为灌胶工艺。
2021年行业CR3达57%,英飞凌是行业绝对龙头、市占率达33%,国内斯达半导市占率达3%、位居第六名。
IGBT模块市场格局:
资料来源:国金证券
从产业链角度来看,IGBT厂商在汽车产业链中处于中游位置,其上游包括材料供应商、设备供应商以及代工厂,例如日本信越、晶瑞股份、晶盛机电、日立科技、高塔、华虹等;其下游包括Tier 1厂商以及整车厂。
在车载IGBT产业链中,认证壁垒是IGBT厂商进入车载市场的壁垒之一。
IGBT厂商进入车载市场需要获得AEC-Q100等车规级认证,认证时长约为12~18个月,且在通过认证门槛后,IGBT厂商还需与汽车厂商或Tier 1供应商进行市场约2~3年的车型导入测试验证。
在测试验证完成后,汽车厂商也往往不会立即切换,而是要求供应商以二供或者三供的身份供货,再逐步提高装机量。
IGBT模块产业链主要包括IGBT芯片设计、制造、模块封测三大部分,全球龙头企业多为IDM模式,如英飞凌、安森美等企业;也有具备设计和模块封测的企业,如斯达半导、宏微科技;还有只具备模块生产制造能力的企业,如赛米控。
资料来源:方正证券、行行查
全球重要的IGBT企业大都采用IDM该模式,如海外龙头英飞凌、富士电机、三菱电机,及国内龙头时代电气、士兰微、比亚迪等。斯达半导采用IDM-lite模式,自主设计产品但主要依靠晶圆代工,也开始自建产线。此外,新洁能、宏微科技等相关公司也有相关布局。#新能源车#
我国是全球最大的IGBT需求市场,产业具有较大的发展前景,但我国IGBT自给率还相对较低,国产替代仍有较大的提升空间。当前本土IGBT产品性能已经逐渐成熟,且部分产品性能可对标海外IGBT大厂产品,加速国产化IGBT产品市场渗透,逐步切入高端市场。#光伏#
同时,双碳战略带来的新能源增量需求,叠加存量市场的国产化替代需求,将为本土IGBT市场带来巨大增长空间。
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