IGBT為什么這么難？

內(nèi)容精要：IGBT，需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)儲(chǔ)備，不是短時(shí)間內(nèi)靠砸團(tuán)隊(duì)、砸資金就能突破的。市場層面，認(rèn)證周期較長，替換成本高，壁壘更是很高。不管是技術(shù)還是市場，IGBT 行業(yè)對新進(jìn)入者都極其不友好。畢竟我們起步晚了那么多年，要追趕，還是存在重重障礙。

IGBT 是一個(gè)難啃的骨頭，這是一個(gè)公認(rèn)的事實(shí)。

市場需求大，中國企業(yè)落后，這又是一個(gè)不爭的事實(shí)。

根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，中國目前 IGBT 市場規(guī)模約為 150 億人民幣，但 95%的市場被國外企業(yè)所壟斷。唯一有突破希望的是之前文章里曾提到連續(xù) 22 個(gè)漲停下的中國 IGBT 過的，那個(gè)連續(xù) 22 個(gè)漲停的斯達(dá)半導(dǎo)（股票代碼：603290）。

至于其他功率半導(dǎo)體器件的上市公司，產(chǎn)品還是以傳統(tǒng)的 MOSFET 和二極管為主，號稱有 IGBT 產(chǎn)品，也大都處在一個(gè)炒概念的階段，產(chǎn)品不成熟，營收占比基本可以忽略。

斯達(dá)半導(dǎo)是國內(nèi) IGBT 領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，IGBT 模塊的市場份額占有率已經(jīng)排到了全球第 10 位。

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即便斯達(dá)半導(dǎo)的 IGBT 模塊已經(jīng)進(jìn)入了全球 10 強(qiáng)，其 IGBT 芯片也有將近一半依賴外購，采購總金額比例也有 47.29%，采購方包括英飛凌(Infineon)、 Si-Chip（ABB 經(jīng)銷商）、艾塞斯(IXYS)等。

不過可喜的是，這個(gè)數(shù)據(jù)在一直下降，由 2016 年的 79.74%一直下降到目前的不足 50%。

為什么 IGBT 這么難？這是一個(gè)觸及靈魂深處的問題。

首先，從 IGBT 原理來看，這是一個(gè)簡單的不能再簡單的電路，具備初級的大學(xué)本科模電知識儲(chǔ)備就能看懂，一個(gè) BJT+MOSFET，就構(gòu)成了一個(gè) IGBT 電路，實(shí)現(xiàn)“非通即斷”的電路原理。

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只是幾個(gè) pn 結(jié)而已，相比較數(shù)字邏輯芯片上面，密密麻麻幾億個(gè)晶體管，看起來費(fèi)眼睛多了……

但需要注意的是，IGBT 芯片屬于電力電子芯片，需要工作在大電流、高電壓、高頻率的環(huán)境下，對芯片的可靠性要求較高，同時(shí)芯片設(shè)計(jì)需保證開閉和損耗、抗短路能力和導(dǎo)通壓降（控制熱量）三者處于均衡狀態(tài)，芯片設(shè)計(jì)與參數(shù)調(diào)整優(yōu)化十分特殊和復(fù)雜。

所以，IGBT 芯片設(shè)計(jì)上很多時(shí)候是 knowhow 的東西，需要積累豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識儲(chǔ)備。老師傅不出手，累死一萬個(gè)徒弟。

所以，IGBT 原理簡單，設(shè)計(jì)工藝上難，這是其一。

在芯片制造層面上，IGBT 芯片一般分為 IDM 模式和 Fabless 模式。

IDM 模式中，財(cái)大氣粗的廠商自建產(chǎn)線進(jìn)行芯片制造，主要目的除了產(chǎn)能可控之外，就是為了工藝可控，能夠把高端核心工藝?yán)卫握莆赵谧约菏种小?/p>

而沒有財(cái)力自建產(chǎn)線的 IGBT 廠商，只有采用 Fabless 模式，需要尋找合作代工廠，并向代工廠商提供 IGBT 芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝。

國內(nèi)采用 IDM 模式的，主要有比亞迪半導(dǎo)體，收購 LFoundry 的中科君芯也有往 IDM 轉(zhuǎn)型趨勢。

而以斯達(dá)半導(dǎo)為代表的 IGBT 廠商，還是以代工為主。斯達(dá)半導(dǎo)合作的代工廠是上海華虹和上海先進(jìn)。

特別對于 Fabless 模式，要完成和代工廠的技術(shù)磨合，在別人產(chǎn)線上規(guī)模化生產(chǎn)出符合各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的芯片，談何容易！

所以，IGBT 制造工藝難，費(fèi)人，自建產(chǎn)線難，費(fèi)錢，這是其二。

要實(shí)現(xiàn) IGBT“非通即斷”的功能，單靠一顆芯片是不夠的，還需要像普通芯片一樣，封裝成模塊。

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IGBT 模塊需要快恢復(fù)二極管芯片（FRT）和 IGBT 芯片配合，對集成度要求很高，各個(gè)器件之間通常只間隔幾毫米的距離，又需要能承受較大的電壓和電流及可能存在的惡劣運(yùn)行環(huán)境。芯片位置、材料的熱膨脹系數(shù)、回流爐回流曲線及其他參數(shù)的設(shè)置，都會(huì)直接影響封裝完成的 IGBT 模塊性能。

所以，IGBT 模塊看似技術(shù)含量不高，但也有一堆不足為外人道也的 knowhow，這是其三。

最后，涉及到市場方面的問題。

一款產(chǎn)品好不好，需要和下游應(yīng)用完成匹配驗(yàn)證，并最終被下游廠商廣泛接受，才算成功，否則一堆理論上的先進(jìn)，都是空談。

IGBT 更是如此，而且 IGBT 往往應(yīng)用于工業(yè)、電力等重要行業(yè)，屬于工業(yè)產(chǎn)品的核心器件。

別的芯片行業(yè)，也許可以靠低價(jià)格取勝，但 IGBT 很難。

產(chǎn)品要進(jìn)入下游客戶采購目錄，有很高的門檻，需要經(jīng)過產(chǎn)品單體測試、整機(jī)測試、小批量試用等多個(gè)環(huán)節(jié)，采購決策周期較長。

當(dāng)然，下游廠商一旦接受了某款產(chǎn)品，就產(chǎn)生了很強(qiáng)的用戶忠誠度，不到萬不得已，是不會(huì)貿(mào)然更換供應(yīng)商和產(chǎn)品型號的，也對新進(jìn)入者造成了不小的市場壁壘。

所以，對于 IGBT 新進(jìn)入者，下游客戶認(rèn)證周期較長，替換成本高，這是其四。

綜合來看，不管是技術(shù)還是市場，IGBT 行業(yè)都不是一個(gè)那么容易突破的領(lǐng)域，對新進(jìn)入者極其不友好。

畢竟我們起步晚了那么多年，要追趕，還是存在重重障礙。

不過好在斯達(dá)半導(dǎo)已經(jīng)樹立了突破的榜樣，相信在不久的將來，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，中國的 IGBT 產(chǎn)業(yè)必將多點(diǎn)開花。