IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）行業龍頭老大英飛凌近日宣布將新增在華投資，擴大其無錫工廠的IGBT模塊生產線。英飛凌表示將以更豐富的IGBT產品線，滿足快速增長的可再生能源、新能源汽車等領域的應用需求。

英飛凌的再次加碼，除了鞏固其在全球IGBT業務的領導地位之外，另一方面，也是看中了IGBT未來的潛力。

潛力無窮

事實上，被譽為電力電子行業的“CPU”的IGBT確實前景廣闊。

數據顯示，2017年全球IGBT市場規模為52.55億美元，同比2016年增長16.5%，2018年全球IGBT市場規模在62.1億美元左右。而中國IGBT市場是全球最大的IGBT市場，2018年中國IGBT市場規模達161.9億元，同比增長22.2%。

IGBT具備如此大規模的市場空間與其獨有的優勢密切相關。IGBT即絕緣柵雙極型晶體管，它具有導通電阻小、開關速度快、工作頻率高等特點，可以在各種電路中提高功率轉換、傳送和控制的效率，實現節約能源、提高工業控制水平的目的，為電力電子領域較為理想的開關器件。正是基于上述優點，它的應用非常廣泛，小到家電，大到飛機、艦船、交通、電網等戰略性產業，都會用到IGBT。

值得一提的是，IGBT在新能源汽車中的地位也非常突出。它是新能源汽車電控系統和直流充電樁的核心器件，成本占到新能源汽車整車成本的10%，占充電樁成本的20%。它能直接控制驅動系統直、交流電的轉換，決定電動車扭矩和最大輸出功率等核心指標，可謂“牽一發而動全身”。

英飛凌科技（中國）有限公司大中華區汽車電子事業部市場負責人秦繼峰在今年初的2020電動汽車百人會上就曾提到這樣一組數據。

傳統動力組成的車，車里面的半導體價值平均大概是350美金，功率半導體占了20%左右，也就是70美金。而隨著電氣化的發展，以純電動車為例子，里面半導體的價值增加了一倍，就是700美金，而其中將近一半都是功率半導體。也就是說汽車在電氣化的過程中，增量的半導體市場絕大部分都在功率半導體方面，這也是為什么車用功率半導體是一個關鍵的話題。而IGBT就是應用最廣泛的功率半導體之一。

視線回到整個IGBT市場。IGBT的下游應用——新能源車、光伏、風電等，在這些領域中我國的話語權高于過去的傳統燃油車領域和工控領域，因此在IGBT的增量空間中有一半以上需求都在中國。未來幾年，我國的IGBT市場需求占比將從2019年不足35%提升到2025年的50%或以上，為我國的IGBT廠商提升份額和競爭力創造了良好的條件，國產IGBT廠商市場份額和業務量的提升潛力非常大。

英飛凌領跑，比亞迪、華為入場

雖然國內IGBT市場體量更大，增長更快，但我國IGBT產品嚴重依賴進口，國產化率很低。數據顯示，我國在中高端領域90％以上的IGBT器件依賴進口。因此，IGBT國產化需求已是刻不容緩。

然而，在國內IGBT崛起的過程中，我們仍要面對一個現實問題：國內IGBT發展與國外相比仍存在著巨大的鴻溝，最新的英飛凌2020年第三季度財報證實了這一差距。

2019年全球 IGBT 模塊市場規模為331億美元，全球前十大IGBT模塊供應商占據81.1%的份額。IGBT的龍頭老大，非英飛凌莫屬。事實上，過去十幾年里，英飛凌一直是全球功率半導體市場的領袖，其在IGBT分立器件、標準IGBT模塊領域的市場份額均為全球第一。全球前十大IGBT模塊供應商大多來自美國、歐洲和日本，中國僅有斯達半導體一家國內企業進入排名，占據2%的市場份額。斯達半導體成立于2005年，到2007年進入IGBT市場，公司一直專注于電子電力及IGBT領域，主營業務中IGBT模塊占比達到97%。

除了斯達半導體，國內在IGBT領域在國際上排得上號還有杭州士蘭微。成立于1997年的士蘭微屬于功率半導體IGBT領域IDM類廠商，IDM模式是IGBT生產制造的主流趨勢，近十年來，士蘭微電子在高壓電源電路、MEMS傳感器、電力電子器件在內的產品技術領域走特色工藝和產品技術緊密互動的模式，已具備了持續的工藝技術和器件結構開發能力，已能做到特色工藝技術和產品技術的持續進步。

除了以上兩家，值得關注的是比亞迪半導體也早于幾年前開始跑步入場IGBT領域。比亞迪半導體是比亞迪半導體比亞迪集團旗下的獨立子公司，是國內第一家自主研發、生產車用IGBT芯片并成功大批量應用的IDM企業，其業務涵蓋封裝材料、芯片設計、封裝、測試及應用全產業鏈。從2005年開始，比亞迪半導體就開始涉足IGBT，四年后，比亞迪半導體自研的IGBT 1.0芯片成功通過中國電器工業協會電力電子分會組織的科技成果鑒定。 2012年，IGBT 2.0芯片問世，基于這款芯片，比亞迪成功打造出了車規級IGBT模塊。而在2018年，比亞迪半導體成功研發出全新的車規級產品IGBT 4.0芯片，成為車規級IGBT的標桿。據報道，比亞迪IGBT芯片晶圓的產能已經達到5萬片/月，預計2021年可達到10萬片/月，一年可供應120萬輛新能源車，也就是相當于2019年新能源汽車銷量的總數。從這個層面來看，比亞迪在IGBT領域將前途無量。

去年開始華為方面也傳出消息稱已開始自主研發IGBT器件，正在從國內領先的IGBT廠商中挖人。華為所需的IGBT主要從英飛凌等廠商采購，受中美貿易戰影響，華為為保障產品供應不受限制，開始涉足功率半導體領域。據悉，目前，在二極管、整流管、MOS管等領域，華為正在積極與安世半導體、華微電子等國內廠商合作，加大對國內功率半導體產品的采購量，但在高端IGBT領域，由于國內目前沒有廠家具有生產實力，華為只能開始自主研發。

多位巨頭的加碼和跟進，在揭露著國內IGBT自主的短板的同時，也預示著IGBT市場或將是一片藍海。

未來之憂

那么，進入IGBT的藍海就可以衣食無憂了嗎？

目前IGBT材料是硅半導體，已應用20余年，其潛力基本發揮到極致，最高耐壓為6500伏，最大電流為3600安，無法實現更大突破。因而，業內公認IGBT技術目前已接近封頂。

但是，對于半導體行業，需求不是根本，技術升級才是把握投資機會的主軸，一旦技術發生迭代，需求將不再呈現線性增長的狀態。目前，IGBT在新能源車領域，就遭遇了這一挑戰。業內人士普遍認為，硅基IGBT逼近材料特性極限，技術升級迫在眉睫。所以，未來碳化硅（SiC）半導體在一定領域和行業，包括電動汽車，會實現對硅半導體的較大替換。

SiC和GaN是第三代半導體材料，與第一二代半導體材料相比，第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，通常又被稱為寬禁帶半導體材料。

與Si相比，SiC的導通電阻可以做的更低，體現在產品上面，就是尺寸降低，從而縮小體積。在新能源汽車行業，由于電池重量也比較大，那么別的器件的大幅度降低對于新能源車輕量化的幫助會比較大；比如5KW左右的DC/DC用SiC來做比Si的IGBT要輕85%左右。

不過，局限SiC用途的原因是成本太高，產品參數也不穩定。目前SiC芯片成本是IGBT的4-5倍，但業界預計SiC成本三年內可以下降到2倍左右。因此，業內也有聲音認為，未來隨著第三代半導體的成本快速下降，IGBT就可能會逐步被三代半導體替代。

事實上，目前已經有廠商開始這么做了。2018 年，特斯拉model3采用了意法半導體的24個碳化硅MOSFET模塊代替了IGBT，對比硅基的IGBT續航可以提升5~10%，這也被認為是第三代半導體首先開始替代IGBT的苗頭。無獨有偶，今年2月份新上市的比亞迪漢EV也搭載了比亞迪自主研發并制造的高性能SiC-MOSFET控制模塊。

國金證券研報介紹，未來IGBT將向更低的開關損耗、更高的電流密度以及更高的工作溫度發展，隨著數萬伏高壓、高于500℃的高溫、高頻、大功率等需求的提出，硅基IGBT的性能已經逼近材料特性極限，因此碳化硅（SiC）基IGBT將站上歷史舞臺。

短期來看，受制于成本問題，未來3-5年IGBT仍是最重要的應用。但是未來隨著SiC成本的下降，穩定性逐漸提高，實現高量產，那個時候，IGBT的未來是否會岌岌可危？

結語

不管何時何地，只有掌握核心技術才能占據產業話語權！與其它國產半導體一樣，作為國產新能源汽車核心的IGBT同樣面臨著被國外把持的命運，在現實面前，唯有快速實現國產替代，如此，在面對未來時，我們才有更足的底氣和更大的贏面。

（附）國內部分IGBT產業鏈相關廠商盤點：

斯達半導體：成立于 2005 年，于 2011 年 11 月變更為嘉興斯達半導體股份有限公司。公司是專業從事功率半導體元器件，尤其是 IGBT 研發、生產和銷售服務的國家級高新技術企業。憑借在 IGBT 領域先進的制造工藝及測試技術，公司已成功切入變頻器與新能源汽車領域，成為國內多家知名變 頻器企業的 IGBT 模塊及汽車級 IGBT 模塊的主要供應商，打破了大功率工業級和車用級模塊完全依賴進口芯片的被動局面，逐步實現進口替代。

華微電子：采用IDM集功率半導體芯片設計、制造、 器件設計、封測等縱向產業鏈一體化模式，公司掌握從高端二極管到第六代IGBT等多領域的核心技術，產品涵蓋IGBT、MOSFET、SBD、FRD、 SCR、BJT等，目前公司主要收入來源MOS系列產品、雙極系列產品、整流系列產品的銷售。

士蘭微：是一家集成電路芯片設計與制造一體（IDM）的企業，公司產品包括：分立器件、IGBT及其他功率模塊、IPM智能功率模塊等。2019年，士蘭微電子推出了應用于家用電磁爐的1350VRC-IGBT系列產品，該系列產品是基于士蘭微電子獨立自主開發的第三代場截止（Field-StopIII）工藝平臺，實現在場截止型IGBT器件內部集成了續流二極管結構。目前蘭微的IGBT器件已經推進到第五代Field-Stop工藝，采用了業內領先的Narrow mesa元胞設計，將器件的功率密度較上一代產品提升了30%，最大單芯片電流提升至270A。

比亞迪半導體：是比亞迪集團旗下的獨立子公司，2020年4月，由“深圳比亞迪微電子”正式更名為“比亞迪半導體”，是國內第一家自主研發、生產車用IGBT芯片并成功大批量應用的IDM企業，其業務涵蓋封裝材料、芯片設計、封裝、測試及應用全產業鏈。

自2005年，比亞迪就布局IGBT產業。2009年9月，比亞迪半導體自研的IGBT 1.0芯片成功通過中國電器工業協會電力電子分會組織的科技成果鑒定。

2012年，IGBT 2.0芯片問世，基于這款芯片，比亞迪成功打造出了車規級IGBT模塊。2018年，比亞迪半導體成功研發出全新的車規級產品IGBT 4.0芯片，成為車規級IGBT的標桿。

中車時代：公司是國際上少數同時掌握大功率晶閘管、IGCT、IGBT、SiC器件及其模塊封裝技術的IDM模式企業。作為中車時代電氣股份有限公司下屬全資子公司，是一家同時掌握大功率晶閘管、IGCT、IGBT及SiC器件及其組件技術的IDM（集成設計制造）模式企業，擁有芯片—模塊—裝置—系統完整產業鏈。產能方面，公司擁有一條8英寸IGBT芯片制造產線，一期實現年產12萬片，配套生產100萬只 IGBT模塊，是國內首條、國際第二條8寸IGBT產線。技術方面，公司在高壓、大功率功率器件處于國內領先水平，更是軌道交通領域的領軍企業。

華虹半導體：公司是全球首家提供8英寸純晶圓功率器件代工服務企業，提供包括通用型MOSFET、超級結MOSFET（DT-SJNFET）和IGBT等主流技術，其中公司深溝槽超級結（DT-SJ）器件性能達到國際一流水平。2019年公司分立器件營收3.54億美元，同比增長14.2%，連續5年保持兩位數的增長。其中，超級結MOSFET和IGBT在2015年到2019年的銷售收入以及出貨量的復合增長率均超過50%。

振華科技：公司專精電子元器件，著手布局IGBT領域。據悉，公司開始向價值量更高的IGBT領域布局，參股公司森未科技主營產品電壓等級為600V-1700V，單顆芯片電流規格5A-200A，覆蓋工業控制、變頻家電、電動汽車、風電伺服驅動、光伏逆變器 等領域，公司于2019年發布第七代Trench-FS IGBT產品。

臺基股份：公司是國內大功率半導體器件領域為數不多的掌握全產業鏈核心技術的功率半導體企業，主要產品為功率晶閘管、整流管、IGBT、電力半導體模塊等功率半導體器件，廣泛應用于工業電氣控制 和電源設備。公司大功率晶閘管及模塊年產能達到290萬只，是國內銷量領先的大功率半導體器件廠商，擁有超過1160家直營客戶。公司主要產品包括晶閘管、整流管及其模塊、IGBT等功率半導體器件。2019年度項目進展情況適應客戶需求，增加了多個IGBT模塊。完善自動化生產線，產銷量不斷擴大。

揚杰科技：公司集芯片設計、芯片制造、封裝測試、終端銷售為一體，是國內優質的IDM模式廠商。公司主營產品為功率二極管、整流橋、大功率模塊、小信號二三極管、MOSFET、IGBT及碳化硅SBD、碳化硅JBS等。
責任編輯:tzh