車(chē)規(guī)級(jí)IGBT模塊，持續(xù)放量

作者：米樂(lè)

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(zhuān)屬車(chē)標(biāo)、配件等權(quán)益。由于提前生產(chǎn)，不可選配，故相關(guān)車(chē)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(chē)創(chuàng)始版迎來(lái)首批交付。在北京亦莊小米汽車(chē)工廠總裝車(chē)間的交付現(xiàn)場(chǎng)，雷軍親手將車(chē)交給車(chē)主并和車(chē)主合影留念，再揮手目送每位車(chē)主離開(kāi)?！靶腋５窖灐薄扒|老板給我開(kāi)車(chē)門(mén)” 的話(huà)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?chē)生產(chǎn)的瓶頸。

?01、IGBT是新能源車(chē)的IGBT

IGBT占新能源汽車(chē)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(chē)的核心部件，直接決定了車(chē)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(lái)自北斗航天汽車(chē)的數(shù)據(jù)顯示，電機(jī)和電機(jī)控制器分別約占車(chē)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(chē)成本的5%。如果在車(chē)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(chē)也將對(duì)IGBT有越來(lái)越高的要求，這將間接增加IGBT在整個(gè)新能源汽車(chē)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(chē)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(chē)的最大輸出功率、扭矩等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。電動(dòng)汽車(chē)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(chē)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(chē)制造商常采用導(dǎo)通壓降較低、工作電壓較高的IGBT模塊?？梢?jiàn)，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(lái)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(chē)充電站采用IGBT逆變電源模塊，將直流電逆變?yōu)榻涣麟姡偻ㄟ^(guò)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(chē)充電。從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)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(chē)IGBT模塊FS820R08A6P2B，該模塊具有匹配的發(fā)射極控制二極管，滿(mǎn)足汽車(chē)應(yīng)用要求。

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(chē)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(xiàn)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(chē)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(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行了優(yōu)化。

從價(jià)值來(lái)看，IGBT約占新能源汽車(chē)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(chē)輛中IGBT的比例就越高。預(yù)計(jì)到2025年全球新能源汽車(chē)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(chē)爆發(fā)性需求與供應(yīng)擴(kuò)張周期不匹配，整個(gè)汽車(chē)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(chēng)，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(wú)法交付的風(fēng)險(xiǎn)。此舉表明當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)汽車(chē)級(jí)IGBT的高需求。一些供應(yīng)鏈廠商表示，2023年汽車(chē)級(jí)IGBT的供需缺口沒(méi)有緩解的跡象。

?02、大廠搶產(chǎn)能

車(chē)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(chē)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)在去年就開(kāi)始搶產(chǎn)能。具體來(lái)說(shuō)，以下是一些知名廠商及其在爭(zhēng)奪車(chē)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(chē)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(chē)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊已在多家客戶(hù)實(shí)現(xiàn)批量供貨，預(yù)計(jì)未來(lái)將持續(xù)增長(zhǎng)。公司預(yù)計(jì)IGBT將在2024年實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)產(chǎn)，并計(jì)劃在未來(lái)進(jìn)一步拓展光伏市場(chǎng)的份額。

此外，士蘭微的車(chē)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(chē)，并與吉利、領(lǐng)跑、威邁斯等客戶(hù)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(xiàn)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(chē)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(xiāo)售額已接近1億元左右，預(yù)計(jì)2024年新能源車(chē)市場(chǎng)的銷(xiāo)售額會(huì)排在公司各細(xì)分市場(chǎng)銷(xiāo)售額的第一位。

在IGBT方面，2023年第三季度12寸線(xiàn)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(guò)程中，因此產(chǎn)能利率目前沒(méi)有打滿(mǎn)；目前12寸線(xiàn)IGBT產(chǎn)能已有2.5萬(wàn)片/月，實(shí)際產(chǎn)出1.5萬(wàn)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(mǎn)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(guò)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。

?03、卷起來(lái)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(guò)加大研發(fā)投入、優(yōu)化生產(chǎn)流程、拓展銷(xiāo)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(guò)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(kāi)關(guān)性能。隨著光伏產(chǎn)業(yè)，新能源汽車(chē)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(wèn)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(wèn)貴公司是否開(kāi)發(fā)了多種規(guī)格型號(hào)，以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域比如新能源電動(dòng)車(chē)，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(chē)規(guī)級(jí)IGBT模塊實(shí)現(xiàn)大批量裝車(chē)；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(kāi)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(lái)完全符合，目前已在客戶(hù)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(chē)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(hù)需求的變化。