深度丨IGBT的國產(chǎn)可替代的機遇與風險

隨著全球制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移，我國功率半導體市場占世界市場的 50%以上，是全球最大的 IGBT 市場。

但 IGBT 產(chǎn)品嚴重依賴進口，在中高端領(lǐng)域更是 90%以上的 IGBT 器件依賴進口，IGBT 國產(chǎn)化需求已是刻不容緩。

全球 IGBT 市場終由歐美日韓把持

如英飛凌、三菱、富士電機、安森美以及 ABB 等企業(yè)，前五大企業(yè)的市場份額就已經(jīng)超過了 70%。

從整個牌面上來看，我們國內(nèi)的 IGBT 企業(yè)只能吃“邊角料”了。

美國功率器件處于世界領(lǐng)先地位，擁有一批具有全球影響力的廠商，例如 TI、Fairchild、NS、Linear、IR、Maxim、ADI、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay 等廠商。

歐洲擁有 Infineon、ST 和 NXP 三家全球半導體大廠，產(chǎn)品線齊全，無論是功率 IC 還是功率分離器件都具有領(lǐng)先實力。

日本功率器件廠商主要有 Toshiba、Renesas、NEC、Ricoh、Sanke、Seiko、Sanyo、Sharp、Fujitsu、Toshiba、Rohm、Matsushita、FujiElectric 等等。

近年來，中國臺灣的功率芯片市場發(fā)展較快，擁有立锜、富鼎先進、茂達、安茂、致新和沛亨等一批廠商。

十多年前，IGBT 和如今的光刻機一樣，高端產(chǎn)品對中國都有銷售禁止。

國際 IGBT 巨頭規(guī)定，中國企業(yè)購買 IGBT，只能用于變頻器行業(yè)，要買高端 IGBT 用來造新能源汽車，是絕對禁止的，國內(nèi)企業(yè)只得走上一條自主研發(fā)的道路。

國產(chǎn)替代空間廣闊

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 35%提升到 2025 年的 50%或以上。

簡單測算中國 2025 年車載 IGBT 市場規(guī)模達 22 億美金，同時算個大數(shù)，屆時全球新能源車數(shù)量預計為國內(nèi)的 3 倍，全球車載 IGBT 市場規(guī)模達 66 億美金，相當于再造一個 IGBT 市場。

到 2020 年全球 IGBT 單管市場空間達到 60 億美元左右，市場空間巨大。預計未來五年我國新能源汽車和充電樁市場將帶動 200 億元 IGBT 模塊的國內(nèi)市場需求。

據(jù) BloombergNEF 預測，預計 2025 年全球光伏新增裝機接近 300GW，風電也比照光伏 5 年 2.5 倍左右的增長，則測算風電和光伏 2025 年對應(yīng) IGBT 的全球需求量級在 12-15 億美金。

同時國內(nèi)的半導體功率企業(yè)相較于國外廠商往往具備成本與定制化的相對優(yōu)勢，國內(nèi)功率半導體行業(yè)具備較高的實現(xiàn)進口替代的可能性。

在供給端，自主可控是發(fā)展趨勢，同時國內(nèi)的 IGBT 企業(yè)相較于國外廠商往往具備成本與定制化的相對優(yōu)勢。

再加上國家政策及社會資本的加持，未來，實現(xiàn) IGBT 國產(chǎn)替代仍具有較高可能性。

短期內(nèi)軍用功率半導體領(lǐng)域的國產(chǎn)替代，長期民用新能源汽車 IGBT 想象空間巨大。在自身經(jīng)營阻感容、分立器件等軍用元器件的基礎(chǔ)上，橫向收購后進入 IGBT 領(lǐng)域，與其自身的經(jīng)營范圍高度重合。

長期看我國電動車發(fā)展長期向上趨勢不變，隨著新能源汽車廠競爭格局的確定，我國民用 IGBT 公司龍頭效應(yīng)將凸顯。

技術(shù)差距縮小+成本優(yōu)勢凸顯成趨勢

從全產(chǎn)業(yè)鏈看，IGBT 的前期資本開支大，中期制造良品率重要，后面市場開拓需要培育，壁壘極高。

量產(chǎn)經(jīng)驗與裝車量方面，英飛凌等海外巨頭量產(chǎn)經(jīng)驗豐富，國內(nèi)市場比亞迪憑借自身品牌電動車穩(wěn)定應(yīng)用場景具備獨有優(yōu)勢。

自第六代技術(shù)以后，各大廠商開始將精力轉(zhuǎn)移到 IGBT 封裝上。在 IGBT 封裝材料方面，日本在全球遙遙領(lǐng)先，德國和美國處于跟隨態(tài)勢，我國的材料科學則相對落后。

伴隨國內(nèi)企業(yè) 8 寸晶圓產(chǎn)線先后投產(chǎn)，良率逐步提升，國產(chǎn) IGBT 有望較此前采購英飛凌等巨頭晶圓價格大幅下降。

國內(nèi)企業(yè)在 IGBT 布局進入加速模式

國內(nèi)廠商發(fā)展具有自身優(yōu)勢，從需求端講，中國功率半導體需求量世界第一；從供給端講，自主可控是發(fā)展趨勢。

今年 4 月底，比亞迪 IGBT 項目已在長沙開工建設(shè)，該項目建成后可年產(chǎn) 25 萬片 8 英寸新能源汽車電子芯，可滿足年裝車 50 萬輛的產(chǎn)能需求。

此外，其他廠商也在加快 IGBT 的產(chǎn)能建設(shè)，斯達半導新能源汽車用 IGBT 模塊擴產(chǎn)項目投產(chǎn)后可年產(chǎn) 120 萬個新能源汽車用 IGBT 模塊。

中車時代電氣已完成第一條投資 10 億元的 IGBT 生產(chǎn)線產(chǎn)能釋放，第二條投資 35 億元的生產(chǎn)線預計 2020 年底開始試生產(chǎn)，產(chǎn)值可達 40-50 億元。

華虹半導體 7 月 31 日宣布，其 8+12 英寸大功率半導體產(chǎn)線將全面發(fā)力，積極承接 IGBT 代工業(yè)務(wù)。

賽晶電力電子一期產(chǎn)能將于 2021 年初建成投產(chǎn)，計劃不晚于 2024 年形成 200 萬件 IGBT 模塊產(chǎn)能。

華潤微發(fā)布的 2020 年半年度報告顯示，公司目前在研項目共 13 項，其中包括 IGBT 產(chǎn)品設(shè)計及工藝技術(shù)研發(fā)。

IGBT 技術(shù)與壁壘成攻堅難點

IGBT 制造難度大，具有極高的技術(shù)壁壘，中國功率半導體市場約占世界市場份額 50%，但是中高端的 MOSFET、IGBT 主流器件市場基本被歐美、日本企業(yè)壟斷。

國內(nèi) IGBT 技術(shù)(芯片設(shè)計、晶圓制造、模塊封裝)目前均處于起步階段。國內(nèi) IGBT 企業(yè)在研發(fā)與制造工藝上與世界先進水平差距較大。

因此，行業(yè)內(nèi)的后來者往往需要經(jīng)歷一段較長的技術(shù)摸索和積累，才能和業(yè)內(nèi)已經(jīng)占據(jù)技術(shù)優(yōu)勢的企業(yè)相抗衡。

高鐵、智能電網(wǎng)、新能源與高壓變頻器等領(lǐng)域所采用的 IGBT 模塊規(guī)格在 6500V 以上，技術(shù)壁壘較強；

而 IGBT 技術(shù)集成度高的特點又導致了較高的市場集中度，因此英飛凌、三菱和富士電機等國際廠商占有天然的市場優(yōu)勢，這讓國內(nèi)廠商的發(fā)展再失一個機會。

加上 IGBT 行業(yè)存在技術(shù)門檻較高、人才匱乏、市場開拓難度大、資金投入較大等困難，國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化的進程中始終進展緩慢。

IGBT 模塊是下游產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件，其性能表現(xiàn)、穩(wěn)定性和可靠性對下游客戶來說至關(guān)重要，因此認證周期較長，替換成本高。

因此，新進入本行業(yè)者即使研發(fā)生產(chǎn)出 IGBT 產(chǎn)品，也需要耗費較長時間才能贏得客戶的認可。

國內(nèi)產(chǎn)能無法實現(xiàn)供求平衡

但是相比于國內(nèi)暴增的 IGBT 市場需求，國內(nèi) IGBT 市場的產(chǎn)量卻無法與之實現(xiàn)供求平衡。

除了供需無法平衡，現(xiàn)有產(chǎn)量無法滿足火熱的市場需求以外，技術(shù)也是國產(chǎn) IGBT 的另一大硬傷。

隨著軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域的加速發(fā)展，國內(nèi) IGBT 需求迎來爆發(fā)，近幾年國內(nèi) IGBT 市場規(guī)模呈加速增長趨勢。

電動乘用車依據(jù)配置不同，IGBT 單車價值量高達 1000-5000 元，2020 年全球空間接近百億元，伴隨全球電動車產(chǎn)銷快速增長，預計行業(yè) 2025 年空間有望達 370 億，CAGR 約+30%。

新能源汽車補貼退坡，電驅(qū)企業(yè)與主機廠面臨降本壓力，國產(chǎn) IGBT 價格優(yōu)勢明顯。

面對 IGBT 需求大增，行業(yè)內(nèi)公司產(chǎn)能擴大及時：比亞迪開放車規(guī)級 IGBT 產(chǎn)品閉環(huán)供應(yīng)鏈，建設(shè)長沙比亞迪 IGBT4.0 工廠，以滿足公司外供 IGBT 的需求。

進口依賴短期難動搖

逆變器，變流器以及其它光伏、風電技術(shù)裝置均離不開 IGBT 器件，近年來，雖然光伏發(fā)電、風力發(fā)電邁向國際前沿，產(chǎn)業(yè)鏈整體國產(chǎn)化，但其核心功率器件 IGBT 仍是依賴進口，依存度達 90%。

盡管后來變流器開始國產(chǎn)化，但核心器件 IGBT 仍是以進口為主，以德國、日本居多。

對于風電行業(yè)來講，國產(chǎn) IGBT 發(fā)展需要一個培養(yǎng)期。不能等到國產(chǎn)產(chǎn)品成熟了，我們才開始使用它，否則不利于國產(chǎn) IGBT 的成長。

結(jié)尾：

IGBT 作為電動化核心部件，進入壁壘高，目前國產(chǎn)化率低，供應(yīng)長期被歐美日企業(yè)壟斷。

隨著 IGBT 技術(shù)趨勢成熟，國內(nèi)企業(yè)快速發(fā)展，已經(jīng)逐步批量應(yīng)用于電動車，長期有望逐步實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

因為，獨立自主才是半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生存之道。