在2019年11月末的時(shí)候,行業(yè)內媒體集微網(wǎng)報道了華為已開(kāi)始從 IGBT 廠(chǎng)商挖人,自己研發(fā) IGBT 器件的消息,春節期間,滿(mǎn)天芯就著(zhù)申港證券的報告,和大家一起回顧一下華為入場(chǎng)IGBT和國內IGBT發(fā)展現狀。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由 BJT(雙極型三極管)和 MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應管)組成的復合全控型電壓驅動(dòng)式功率半導體器件,兼有 MOSFET 的高輸入阻抗和 GTR(電力晶體管)的低導通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR 飽和壓降低,載流密度大,但驅動(dòng)電流較大;MOSFET 驅動(dòng)功率很小,開(kāi)關(guān)速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT 綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn),驅動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為 600V 及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。
根據 IC Insights 的預測,未來(lái)半導體功率器件中,MOSFET 與 IGBT 器件將是最強勁的增長(cháng)點(diǎn)。IGBT 是能源變換與傳輸的核心器件,俗稱(chēng)電力電子裝置的“CPU”,作為國家戰略性新興產(chǎn)業(yè),在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車(chē)與新能源裝備等領(lǐng)域應用極廣。隨著(zhù)新能源汽車(chē)、軌道交通及智能電網(wǎng)的發(fā)展,IGBT 需求迎來(lái)大幅增長(cháng)。

一、華為入場(chǎng)推進(jìn) IGBT 發(fā)展

根據集微網(wǎng)報道,華為已開(kāi)始從 IGBT 廠(chǎng)商挖人,自己研發(fā) IGBT 器件。憑借自身的技術(shù)實(shí)力,華為已經(jīng)成為 UPS 電源領(lǐng)域的龍頭企業(yè),目前占據全球數據中心領(lǐng)域第一的市場(chǎng)份額。IGBT 作為能源變換與傳輸的核心器件,也是華為 UPS 電源的核心器件。
目前華為所需的 IGBT 主要從英飛凌等廠(chǎng)商采購。受中美貿易戰影響,華為為保障產(chǎn)品供應不受限制,開(kāi)始涉足功率半導體領(lǐng)域。目前,在二極管、整流管、MOS 管等領(lǐng)域,華為正在積極與安世半導體、華微電子等國內廠(chǎng)商合作,加大對國內功率半導體產(chǎn)品的采購量,但在高端 IGBT 領(lǐng)域,由于國內目前沒(méi)有廠(chǎng)家具有生產(chǎn)實(shí)力,華為只能開(kāi)始自主研發(fā)。
碳化硅和氮化鎵是未來(lái)功率半導體的核心發(fā)展方向,英飛凌、ST 等全球功率半導體巨頭以及華潤微、中車(chē)時(shí)代半導體等國內功率廠(chǎng)商都重點(diǎn)布局在該領(lǐng)域的研究。
為了發(fā)展功率半導體,華為也開(kāi)啟了對第三代半導體材料的布局。根據集微網(wǎng)報道,華為旗下的哈勃科技投資有限公司在今年8月份投資了山東天岳先進(jìn)材料科技有限公司,持股 10%,而山東天岳是我國第三代半導體材料碳化硅龍頭企業(yè)。相對于傳統的硅材料,碳化硅的禁帶寬度是硅的 3 倍;導熱率為硅的 4-5 倍;擊穿電壓為硅的 8 倍;電子飽和漂移速率為硅的 2 倍,因此,碳化硅特別適于制造耐高溫、耐高壓,耐大電流的高頻大功率的器件。

二、IGBT 國內現狀

目前全球 IGBT 市場(chǎng)主要被國外公司所占領(lǐng),2017 年全球 IGBT 市場(chǎng)中,Infineon以 27．1%的市占率排名第一,三菱以 16．4%排名第二,排名第三的富士電機市占率為 10．7%。全球前 5 公司市占率達 67．5%,行業(yè)集中度較高。

從市場(chǎng)規模上看,2018 年全球 IGBT 市場(chǎng)規模達 58．36 億美元,較 2017 年的 52．55億美元增長(cháng) 11．06%。

國內方面,2018 年國內 IGBT 市場(chǎng)規模達 261．9 億元,較 2017 年的 132．5 億元大增 97．66%。隨著(zhù)軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車(chē)與新能源裝備等領(lǐng)域的加速發(fā)展,國內 IGBT 需求迎來(lái)爆發(fā),近幾年國內 IGBT 市場(chǎng)規模呈加速增長(cháng)趨勢。

三、IGBT 國內產(chǎn)量供不應求

受 IGBT 市場(chǎng)需求大幅增長(cháng)推動(dòng),國內 IGBT 行業(yè)近年開(kāi)啟加速增長(cháng)。除華為開(kāi)始布局之外,比亞迪微電子、中車(chē)時(shí)代半導體、斯達股份、士蘭微等部分企業(yè)已經(jīng)實(shí)現量產(chǎn),并在市場(chǎng)上有不錯表現。
此外,近年來(lái),原從事二極管、三級管、晶閘管等技術(shù)含量較低的功率半導體廠(chǎng)商,華微電子、揚杰科技、捷捷微電以及臺基股份等紛紛向 MOSFET 與 IGBT 領(lǐng)域突圍,部分下游應用廠(chǎng)商也向上游 IGBT 領(lǐng)域布局。
盡管?chē)鴥扔斜姸鄰S(chǎng)商加入 IGBT 產(chǎn)品布局,但國內 IGBT 市場(chǎng)依然產(chǎn)量較低,與國內巨大需求相比供不應求。2018 年國內 IGBT 產(chǎn)量 1115 萬(wàn)只,較 2017 年的 820萬(wàn)只增加了 295 萬(wàn)只,同比增長(cháng) 36%。但 2018 年國內 IGBT 產(chǎn)品需求達 7898 萬(wàn)只,供需缺口達 6783 萬(wàn)只,國內產(chǎn)量嚴重不足。

四、小結

目前,白色家電、逆變器、逆變電源、工業(yè)控制等國內中低端市場(chǎng)已經(jīng)逐步完成了國產(chǎn)化替代,不過(guò),在新能源汽車(chē)、新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)等要求非常高的領(lǐng)域,國內 IGBT 廠(chǎng)商有待突破。
在新能源汽車(chē)領(lǐng)域,比亞迪微電子、斯達股份、上汽英飛凌等廠(chǎng)商的 IGBT 模塊產(chǎn)品已經(jīng)出貨,中車(chē)時(shí)代半導體的汽車(chē)用 IGBT 產(chǎn)品也已送樣測試;在國家電網(wǎng)方面,除中車(chē)時(shí)代半導體的 IGBT 產(chǎn)品已進(jìn)入市場(chǎng)外,2019年10 月份,國電南瑞宣布與國家電網(wǎng)有限公司下屬科研單位全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司共同投資設立南瑞聯(lián)研功率半導體有限責任公司,實(shí)施 IGBT 模塊產(chǎn)業(yè)化項目。
不過(guò)由于 IGBT 行業(yè)存在技術(shù)門(mén)檻較高、人才匱乏、市場(chǎng)開(kāi)拓難度大、資金投入較大等困難,國內企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中一直進(jìn)展緩慢,隨著(zhù)全球制造業(yè)向中國的轉移,我國功率半導體市場(chǎng)占世界市場(chǎng)的 50%以上,是全球最大的 IGBT 市場(chǎng),但 IGBT 產(chǎn)品嚴重依賴(lài)進(jìn)口,在中高端領(lǐng)域更是 90%以上的 IGBT 器件依賴(lài)進(jìn)口,IGBT 國產(chǎn)化需求已是刻不容緩