車規(guī)級(jí)IGBT模塊,持續(xù)放量

3 月 28 日的發(fā)布會(huì)上，小米雷軍對(duì)外正式公布了小米 SU7 各版本的售價(jià)。同時(shí)，雷軍宣布特別推出 5000 臺(tái)小米 SU7 創(chuàng)始版。創(chuàng)始版除可選標(biāo)準(zhǔn)版及 Max 版基本配置外，還有專屬車標(biāo)、配件等權(quán)益。由于提前生產(chǎn)，不可選配，故相關(guān)車型可最先交付，而非創(chuàng)始版的小米 SU7 標(biāo)準(zhǔn)版與 Max 版于 4 月底啟動(dòng)交付，Pro 版在 5 月底啟動(dòng)交付。

幾天后的 4 月 3 日，小米汽車創(chuàng)始版迎來首批交付。在北京亦莊小米汽車工廠總裝車間的交付現(xiàn)場(chǎng)，雷軍親手將車交給車主并和車主合影留念，再揮手目送每位車主離開?！感腋５窖灐埂盖|老板給我開車門」的話題熱度也是居高不下。

IGBT 的用量隨之激增，但上游產(chǎn)業(yè)鏈擴(kuò)產(chǎn)速度明顯跟不上市場(chǎng)需求，在今年 2 月，行業(yè)即發(fā)出預(yù)警，認(rèn)為 IGBT 或?qū)⒊蔀榻衲晗掳肽昶嚿a(chǎn)的瓶頸。

IGBT 是新能源車的 IGBT

IGBT 占新能源汽車整機(jī)總成本的 5% 以上，僅次于電池。電機(jī)和電機(jī)控制器是新能源汽車的核心部件，直接決定了車輛的行駛性能。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)中，IGBT 主要存在于逆變器模塊中。逆變器的功能是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電以提供驅(qū)動(dòng)電機(jī)。來自北斗航天汽車的數(shù)據(jù)顯示，電機(jī)和電機(jī)控制器分別約占車輛成本的 4% 和 9%。在電機(jī)控制器內(nèi)部，IGBT 模塊約占其成本的 37%。因此，IGBT 模塊約占整車成本的 5%。如果在車載空調(diào)控制系統(tǒng)中加入 IGBT，成本比重更高。此外，大功率電動(dòng)汽車也將對(duì) IGBT 有越來越高的要求，這將間接增加 IGBT 在整個(gè)新能源汽車中的成本。

IGBT 是由雙極結(jié)型晶體管（BJT）和 MOSFET 組成的復(fù)合功率半導(dǎo)體器件。它結(jié)合了 BJT 的高耐壓性和 MOSFET 的高輸入阻抗，使其成為新能源汽車的「CPU」和核心部件。IGBT 直接控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中直流電和交流電的轉(zhuǎn)換，決定新能源汽車的最大輸出功率、扭矩等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

電動(dòng)汽車的核心在于高壓（200-450V DC）電池及其相關(guān)的充電系統(tǒng)。電動(dòng)汽車的主電機(jī)驅(qū)動(dòng)通常需要功率器件驅(qū)動(dòng)功率為 20-150kW，平均功率在 70kW 左右。由于驅(qū)動(dòng)功率、電壓較高，能耗敏感性較高，電動(dòng)汽車制造商常采用導(dǎo)通壓降較低、工作電壓較高的 IGBT 模塊。

可見，相比硅基 MOSFET，IGBT 更適合高壓工作，兩者相輔相成。

在電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，逆變器模塊中使用 IGBT，將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在電源系統(tǒng)中，IGBT 用于各種 AC-DC 和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中，為電池充電并執(zhí)行功率電平轉(zhuǎn)換功能。另外，電動(dòng)汽車充電站采用 IGBT 逆變電源模塊，將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，再通過變壓器耦合和整流單元變換成不同的電流和電壓規(guī)格，方便電動(dòng)汽車充電。

從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)來看，IGBT 目前由歐洲和日本主要廠商占據(jù)主導(dǎo)地位，前五名企業(yè)占據(jù)了 60% 以上的市場(chǎng)份額。據(jù)民生證券統(tǒng)計(jì)，英飛凌科技目前市場(chǎng)份額為 32.7%，是 IGBT 領(lǐng)域的絕對(duì)巨頭。

在應(yīng)用解決方案方面，英飛凌推出了汽車 IGBT 模塊 FS820R08A6P2B，該模塊具有匹配的發(fā)射極控制二極管，滿足汽車應(yīng)用要求。

英飛凌的 750V HybridPACK 驅(qū)動(dòng)模塊

據(jù)介紹，英飛凌 750V HybridPACK 驅(qū)動(dòng)模塊是一款針對(duì)混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車主逆變器（xEV）進(jìn)行優(yōu)化的超緊湊型功率模塊。該產(chǎn)品系列提供最大的電壓和功率可擴(kuò)展性，有六種不同的封裝版本，涵蓋 200A-900A 的功率范圍和 400V-1200V 的電壓范圍（芯片額定值）。直接焊料冷卻 (DSC) 技術(shù)的使用不僅提供了充足的擴(kuò)展可能性，而且效率提高了 25%。

英飛凌提供不同電壓和電流水平的多種產(chǎn)品組合，包括裸芯片、分立器件、功率模塊和組件，提供多樣化的 IGBT 產(chǎn)品系列。引線鍵合 FS820R08A6P2B (820A/750V) 是一款針對(duì) 150kW 逆變器進(jìn)行優(yōu)化的六裝模塊。該電源模塊采用 EDT2 IGBT 芯片，采用汽車微圖案溝槽場(chǎng)截止單元設(shè)計(jì)。該芯片提供基準(zhǔn)電流密度、出色的短路耐受性、增強(qiáng)的電壓阻斷能力，確保即使在惡劣的環(huán)境條件下也能可靠運(yùn)行。EDT2 IGBT 還表現(xiàn)出出色的輕載功率損耗，有助于顯著提高實(shí)際周期中的系統(tǒng)效率。該芯片針對(duì) 10kHz 范圍內(nèi)的開關(guān)頻率進(jìn)行了優(yōu)化。

從價(jià)值來看，IGBT 約占新能源汽車電控系統(tǒng)總成本的 37%。它們是控制系統(tǒng)中最關(guān)鍵的電子元件之一，電氣化程度越高，車輛中 IGBT 的比例就越高。預(yù)計(jì)到 2025 年全球新能源汽車 IGBT 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到近 40 億美元，5 年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá) 39.4%，市場(chǎng)潛力巨大。

目前，由于新能源汽車爆發(fā)性需求與供應(yīng)擴(kuò)張周期不匹配，整個(gè)汽車 IGBT 市場(chǎng)面臨著嚴(yán)重的供應(yīng)短缺。

早在 2022 年，業(yè)內(nèi)就有消息稱，安森美半導(dǎo)體深圳工廠 2023 年的 IGBT 產(chǎn)能已全部售空，該公司已停止接受新的 IGBT 訂單，以降低無法交付的風(fēng)險(xiǎn)。此舉表明當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)汽車級(jí) IGBT 的高需求。一些供應(yīng)鏈廠商表示，2023 年汽車級(jí) IGBT 的供需缺口沒有緩解的跡象。

大廠搶產(chǎn)能

車規(guī)級(jí) IGBT 產(chǎn)能緊張引發(fā)的供需失衡已存在較長(zhǎng)時(shí)間，汽車產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)在去年就開始搶產(chǎn)能。具體來說，以下是一些知名廠商及其在爭(zhēng)奪車規(guī)級(jí) IGBT 產(chǎn)能方面所采取的策略：

士蘭微作為國(guó)內(nèi)的一家重要企業(yè)，在新能源汽車市場(chǎng)進(jìn)行了積極布局。在分立器件領(lǐng)域，士蘭微 2023 年收入達(dá)到 48.32 億元，同比增長(zhǎng) 8.18%。IGBT 產(chǎn)品營(yíng)收達(dá)到 14 億元，同比大幅增長(zhǎng) 140%。公司自主研發(fā)的電車主電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊已在多家客戶實(shí)現(xiàn)批量供貨，預(yù)計(jì)未來將持續(xù)增長(zhǎng)。公司預(yù)計(jì) IGBT 將在 2024 年實(shí)現(xiàn)滿產(chǎn)，并計(jì)劃在未來進(jìn)一步拓展光伏市場(chǎng)的份額。此外，士蘭微的車用 PIM 模塊、LVMOS 單管、IGBT 單管等產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量供應(yīng)，SiC 產(chǎn)品也成功上車，并與吉利、領(lǐng)跑、威邁斯等客戶建立了合作關(guān)系。

士蘭微正加速推進(jìn)新能源領(lǐng)域布局，SiC 產(chǎn)線建設(shè)進(jìn)展順利，預(yù)計(jì) 2024 年底產(chǎn)能將大幅提升。公司自主研發(fā)的 SiC-MOSFET 產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，全年?duì)I收有望達(dá)到 10 億元。

公司目前已批量進(jìn)入新能源車市場(chǎng)的產(chǎn)品主要有 PIM 模塊、LVMOS 單管、IGBT 單管等，目前當(dāng)月銷售額已接近 1 億元左右，預(yù)計(jì) 2024 年新能源車市場(chǎng)的銷售額會(huì)排在公司各細(xì)分市場(chǎng)銷售額的第一位。

在 IGBT 方面，2023 年第三季度 12 寸線正在加快調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，減少了低附加值產(chǎn)品的產(chǎn)出，而 IGBT 產(chǎn)品還在上量過程中，因此產(chǎn)能利率目前沒有打滿；目前 12 寸線 IGBT 產(chǎn)能已有 2.5 萬片/月，實(shí)際產(chǎn)出 1.5 萬多片/月，隨著后續(xù) IGBT 進(jìn)一步上量，產(chǎn)能利用率會(huì)顯著回升，預(yù)計(jì)到 90% 以上。

英飛凌作為德國(guó)的一家知名企業(yè)，在 IGBT 領(lǐng)域具有深厚的技術(shù)積累。公司不斷推出創(chuàng)新的 IGBT 產(chǎn)品，以滿足市場(chǎng)對(duì)高性能、高效率的需求。

三菱電機(jī)株式會(huì)社作為日本的一家老牌企業(yè)，在 IGBT 領(lǐng)域也有著不俗的表現(xiàn)。公司注重技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品創(chuàng)新，通過推出新型 IGBT 模塊和 IPM 模塊，不斷提升產(chǎn)品的性能和可靠性。三菱電機(jī)的 IGBT 產(chǎn)品在工業(yè)控制和變頻家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

卷起來的技術(shù)

此外，富士電機(jī)株式會(huì)社、斯達(dá)半導(dǎo)、華潤(rùn)微、時(shí)代電氣等國(guó)內(nèi)外廠商也在 IGBT 產(chǎn)能的爭(zhēng)奪中表現(xiàn)出色。他們通過加大研發(fā)投入、優(yōu)化生產(chǎn)流程、拓展銷售渠道等方式，不斷提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)份額。例如在本土 IGBT 廠商中，目前已有多家實(shí)現(xiàn)第七代 IGBT 技術(shù)。

IGBT7 作為最新一代技術(shù)，其溝道密度更高，元胞間距也經(jīng)過精心設(shè)計(jì)并且優(yōu)化了寄生電容參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn) 5KV/us 下的最佳開關(guān)性能。隨著光伏產(chǎn)業(yè)，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，IGBT7 有望進(jìn)一步推廣。

4 月 3 日，有投資者提問振華科技：IGBT 領(lǐng)域長(zhǎng)期被國(guó)外廠商占據(jù)大部分市場(chǎng)，請(qǐng)問貴公司是否開發(fā)了多種規(guī)格型號(hào)，以滿足不同領(lǐng)域比如新能源電動(dòng)車，光伏逆變器，風(fēng)力發(fā)電，電網(wǎng)，軌道交通等不同領(lǐng)域的不同需求？就此，振華科技董秘表示，公司已成功研制出 10 余種采用第 7 代 IGBT 芯片技術(shù)的功率模塊（單管），主要應(yīng)用于特種領(lǐng)域。據(jù)悉是 1200V/900A 功率模塊。

除此之外，斯達(dá)半導(dǎo)體已經(jīng)基于第七代微溝槽 Trench Field Stop 技術(shù)的 750V 車規(guī)級(jí) IGBT 模塊實(shí)現(xiàn)大批量裝車；

新潔能基于 650V 和 1200V 產(chǎn)品平臺(tái)，使用第七代微溝槽場(chǎng)截止技術(shù)的 IGBT 芯片，多款模塊產(chǎn)品完成開發(fā)，逐步量產(chǎn)；

時(shí)代電氣研發(fā)突破第七代超精細(xì)溝槽 STMOS 技術(shù)；

士蘭微電子已經(jīng)也推出了第七代產(chǎn)品，內(nèi)部對(duì)應(yīng)的是 5+，性能測(cè)試下來完全符合，目前已在客戶驗(yàn)證導(dǎo)入和小批量階段；

宏微科技的 IGBT 技術(shù)已更新到第七代，已實(shí)現(xiàn)了 25A 小批量交付、完成了 150A、200A 的拓展;

北京貝茵凱微電子有限公司已成功研發(fā)全自主的「第七代大功率 IGBT」，并已于 12 英寸晶圓上面世。

雖然這些廠商在爭(zhēng)奪 IGBT 產(chǎn)能方面取得了顯著成果，但市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)依然激烈。隨著可再生能源和新能源汽車等領(lǐng)域的快速發(fā)展，IGBT 市場(chǎng)的需求還將繼續(xù)增長(zhǎng)。因此，廠商們需要不斷創(chuàng)新和提升技術(shù)水平，以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化和客戶需求的變化。