IGBT爆火，本土廠商搭上順風(fēng)車？

功率半導(dǎo)體是電子產(chǎn)品中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，是能夠支持高電壓、大電流的半導(dǎo)體器件，主要用于改變電壓、頻率、電力轉(zhuǎn)換。IGBT作為功率半導(dǎo)體中的佼佼者，是由MOS、BJT組成的復(fù)合全控型功率半導(dǎo)體，兼具M(jìn)OS輸入阻抗高、BJT導(dǎo)通電壓低的兩大優(yōu)勢(shì)，驅(qū)動(dòng)功率小且飽和電壓低，適用于高壓、大電流領(lǐng)域。

IGBT大佬無爭(zhēng)議

根據(jù)bom2buy器件排行最新的數(shù)據(jù)顯示（截止時(shí)間2022/5/22），在IGBT類別排行中，最熱門的器件為英飛凌的FS100R12W2T7B11BOMA1，這是一款IGBT模塊，廣泛應(yīng)用于逆變器、空調(diào)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、UPS系統(tǒng)等應(yīng)用中。

說明：以產(chǎn)品類型來分，IGBT可分為單管、IPM、模塊。IGBT單管主要應(yīng)用于小功率家用電器、分部式光伏逆變器、小功率變頻器；IGBT IPM應(yīng)用于白色家電中的變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)；IGBT模塊則應(yīng)用于大功率變頻器、電焊機(jī)、新能源車、集中式光伏等領(lǐng)域。

綜合Chip1Stop、Mouser Electronics、Newark、Verical、Digi-Key、Farnell等分銷商的信息，英飛凌FS100R12W2T7B11BOMA1模塊的市場(chǎng)均價(jià)在517.6人民幣左右，市場(chǎng)總庫(kù)存為36左右。

 
圖|IGBT熱度榜TOP10   來源：bom2buy

其中在過去6個(gè)月中，F(xiàn)S100R12W2T7B11BOMA1的價(jià)格走勢(shì)上漲約0.43%，而庫(kù)存走勢(shì)變化較大，在去年8月到今年1月，庫(kù)存維持在高位，2月初開始庫(kù)存驟降，在去年8月到今年1月的峰值，猜測(cè)可能是當(dāng)時(shí)疫情有所改善，IGBT模塊生產(chǎn)逐步步入正軌，同時(shí)也可能與第四季度新能源汽車、新基建、光伏和儲(chǔ)能等領(lǐng)域市場(chǎng)需求下降有一定程度的關(guān)系。

 
 
圖|IGBT庫(kù)存/價(jià)格走勢(shì)   來源：bom2buy

作為英飛凌IGBT模塊中的一員，F(xiàn)S100R12W2T7B11BOMA1為何受到如此熱捧呢？這就涉及到它的特點(diǎn)和應(yīng)用。

FS100R12W2T7B11BOMA1內(nèi)部由6組全橋的IGBT芯片組成，硬件系統(tǒng)如下圖所示。

 圖|IGBT7 Easy模塊內(nèi)部硬件框圖   來源：英飛凌官網(wǎng)

相比前幾代產(chǎn)品而言，F(xiàn)S100R12W2T7B11BOMA1所采用的TRENCHSTOP IGBT7芯片具備更高功率密度，基于新型微溝槽技術(shù)，靜態(tài)損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于IGBT4芯片。對(duì)比相同的芯片面積，其通態(tài)電壓最多可以降低30％，大大降低硬件方案中的損耗。IGBT7技術(shù)在降低功耗的同時(shí)，特別針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用的特點(diǎn)，進(jìn)行了芯片可控性優(yōu)化。此外，結(jié)合電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的不同過載工況，過載條件下將芯片允許的最高工作結(jié)溫提升至175°C，實(shí)現(xiàn)同等封裝下輸出電流能力增大40%，不但在提高功率密度，同時(shí)也在降低系統(tǒng)成本。

 
圖|IGBT7 Easy模塊產(chǎn)品樣貌   來源：英飛凌官網(wǎng)

而搭載全新IGBT7芯片的模塊，則采用與上一代IGBT4產(chǎn)品相同的引腳排列設(shè)計(jì)，可以在硬件設(shè)計(jì)時(shí)更方便快速的實(shí)現(xiàn)替代，從IGBT4模塊無縫切換到IGBT7模塊，具體產(chǎn)品型號(hào)如下表所示。

圖|IGBT7 Easy模塊產(chǎn)品型號(hào)   來源：網(wǎng)絡(luò)

Easy IGBT7產(chǎn)品系列除了與IGBT4完全封裝兼容的產(chǎn)品型號(hào)外，在Easy1B與Easy2B中還分別涵蓋了之前IGBT4不具備的、更大電流等級(jí)的全新產(chǎn)品型號(hào)，參考上表中橙色標(biāo)注型號(hào)。全新的產(chǎn)品系列有向上覆蓋至11kW電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的PIM模塊，以及覆蓋至22kW電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的三相逆變模塊。

行業(yè)帶動(dòng)IGBT發(fā)展

英飛凌FS100R12W2T7B11BOMA1模塊以上的這些特點(diǎn)與2021爆發(fā)增長(zhǎng)的新能源汽車、光伏&儲(chǔ)能以及本身在默默發(fā)展的傳統(tǒng)領(lǐng)域（家電、工業(yè)等）可以說是相輔相成，NO.1熱度離不開這些行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展帶動(dòng)。

新能源車

新能源車市場(chǎng)可以說是2021年IGBT的最大增量市場(chǎng)（IGBT一般占新能源汽車BOM成本的5%）。IGBT在新能源汽車中主要用在電機(jī)控制系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、車載充電機(jī)等方面，在主逆變器中IGBT將高壓電池的直流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)的交流電，在車載充電機(jī)中IGBT將220V交流電轉(zhuǎn)換為直流電并為高壓電池充電，在 DC-DC 變換器中IGBT 將高壓電池輸出的高電壓轉(zhuǎn)化成低電壓后供汽車低壓供電網(wǎng)絡(luò)使用；此外，IGBT 也廣泛應(yīng)用在 PTC 加熱器、水泵、油泵、空調(diào)壓縮機(jī)等輔逆變器中，完成小功率直流交流轉(zhuǎn)換。

光伏和儲(chǔ)能

IGBT的第二增量市場(chǎng)無疑是光伏和儲(chǔ)能，主要作為光伏逆變器、儲(chǔ)能逆變器的核心器件（大概占逆變器的7%）。集中式光伏主要采用IGBT模塊，分部式光伏主要采用IGBT單管或模塊。行業(yè)增量基本來自3個(gè)方面：全球光伏新增裝機(jī)量高速增長(zhǎng)、存在存量逆變器市場(chǎng)的替換需求以及新增的儲(chǔ)能需求。

傳統(tǒng)領(lǐng)域

傳統(tǒng)領(lǐng)域的不斷升級(jí)創(chuàng)新也在推進(jìn)IGBT發(fā)展，如家電、工業(yè)等領(lǐng)域。在白色家電領(lǐng)域，IGBT可以應(yīng)用于變頻空調(diào)、變頻冰箱、變頻洗衣機(jī)，主要產(chǎn)品為IPM和IGBT單管；在工控領(lǐng)域，IGBT主要應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋變頻器、逆變焊機(jī)、UPS等；此外，在電網(wǎng)軌交等特殊的市場(chǎng)領(lǐng)域，IGBT的應(yīng)用同樣廣泛，只不過這類市場(chǎng)相對(duì)比較封閉，競(jìng)爭(zhēng)難度更大。

國(guó)內(nèi)頭部IGBT廠商

IGBT作為重要的功率半導(dǎo)體器件，在新能源車、儲(chǔ)能&光伏以及傳統(tǒng)領(lǐng)域中的重要性已不言而喻。但由于目前全球疫情反復(fù)，全球半導(dǎo)體廠商都受到不小的沖擊，供應(yīng)鏈也一直處于癱瘓狀態(tài)，IGBT的緊缺（尤其是車規(guī)級(jí)IGBT）愈演愈烈，諸如安森美等大廠已對(duì)外宣布車用IGBT訂單飽和，暫時(shí)不再接單，IGBT的緊缺恐至少持續(xù)至2023年。為緩解目前供應(yīng)鏈短缺，各廠商急需準(zhǔn)備多套備選方案，與非網(wǎng)為此整理了國(guó)內(nèi)幾家頭部IGBT廠商，值得大家關(guān)注（排名不分先后）。

比亞迪半導(dǎo)體

比亞迪相信大家不陌生，比亞迪半導(dǎo)體作為比亞迪的子公司，主營(yíng)業(yè)務(wù)為車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體，產(chǎn)品涵蓋功率半導(dǎo)體（IGBT模塊、SiC器件、IPM）、智能控制IC（MCU）、智能傳感器（CMOS）等業(yè)務(wù)，2021年公司功率半導(dǎo)體收入達(dá)13.5億元、收入占比43%。作為國(guó)內(nèi)新能源車IGBT模塊龍頭，比亞迪半導(dǎo)體的功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)采用IDM模式，目前公司功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)仍處于快速擴(kuò)產(chǎn)期，2021年末公司功率半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)能僅能配套新能源車40萬輛，主要客戶涵蓋比亞迪、藍(lán)海華騰、匯川技術(shù)、英威騰、宇通汽車等。

斯達(dá)半導(dǎo)

斯達(dá)半導(dǎo)主營(yíng)為IGBT模塊，2021年IGBT模塊收入達(dá)16億元，收入占比達(dá)93%。公司下游主要為新能源、工控和電源，收入占比為33%、62%，主要客戶包括英威騰、匯川技術(shù)等。作為國(guó)內(nèi)IGBT模塊龍頭，斯達(dá)半導(dǎo)在新能源業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)，2021年公司新能源行業(yè)收入達(dá)5.7億元、同比增加166%，公司應(yīng)用于主電機(jī)控制器的車規(guī)級(jí)IGBT模塊持續(xù)放量，合計(jì)配套超過60萬輛新能源汽車、其中A級(jí)車超15萬輛，應(yīng)用于主電機(jī)控制器的車規(guī)級(jí)IGBT模塊開始大批量配套海外市場(chǎng)，預(yù)計(jì)2022年海外市場(chǎng)份額將會(huì)進(jìn)一步提高。此外，截至2021年9月公司已獲得3.4億車規(guī)級(jí)SiC MOSFET模塊訂單，交貨周期為2022~2023年。目前公司采用Fabless模式，代工廠為上海華虹、上海先進(jìn)等。同時(shí)也在自建晶圓廠，由Fabless走向IDM。

士蘭微

士蘭微同樣屬于國(guó)內(nèi)功率IDM大廠，MOS、IPM模塊國(guó)內(nèi)市占率領(lǐng)先。目前產(chǎn)品涵蓋了分立器件、集成電路及發(fā)光二極管三大板塊，2021年收入占比達(dá)53%、32%、10%。分立器件覆蓋MOSFET、IGBT、PIM、FRD、SBD等產(chǎn)品，集成電路板塊覆蓋IPM、MEMS、AC/DC、DC/DC、MCU、PMIC等產(chǎn)品。2021年公司IGBT收入達(dá)13億元，收入占比為18%。其中IPM模塊收入達(dá)8.6億元，實(shí)現(xiàn)翻倍增長(zhǎng)，變頻白電IPM模塊銷量達(dá)3800萬顆，大概在變頻白電IPM市占率達(dá)20%；工控IGBT單管批量供貨，車規(guī)IGBT產(chǎn)品通過部分汽車廠商測(cè)試，開始小批量供貨；光伏IGBT單管已在國(guó)內(nèi)部分光伏客戶逐步上量。

時(shí)代電氣

時(shí)代電氣是軌交裝備、軌交電網(wǎng)的IGBT龍頭，新能源IGBT快速放量，公司是主營(yíng)為軌道交通裝備產(chǎn)品，2021年公司總收入達(dá)151億元，軌交業(yè)務(wù)收入占比達(dá)81%，新興裝備（功率半導(dǎo)體、工業(yè)變流器、海工裝備、傳感器件、新能源車電驅(qū)）收入占比17%。公司功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)采用IDM模式，軌交、電網(wǎng)IGBT龍頭，新能源IGBT快速放量。2021年，公司IGBT在軌交、電網(wǎng)領(lǐng)域占有率全國(guó)第一，汽車方面公司已取得合眾、一汽、長(zhǎng)安等十余家客戶定點(diǎn)，風(fēng)光發(fā)電領(lǐng)域公司高壓1700V產(chǎn)品已非常成熟。

除了以上提到的這些公司，還有諸如聞泰科技、華潤(rùn)微、宏微科技、新潔能、揚(yáng)杰科技、華微電子、東微半導(dǎo)、捷捷微電等廠商都有涉及IGBT業(yè)務(wù)。在大力發(fā)展國(guó)產(chǎn)芯片的今天，本土早已有不少功率器件廠商在默默發(fā)力IGBT的開發(fā)，雖然在性能上可能與國(guó)外半導(dǎo)體廠商還有距離，但是持之以恒之下，相信不用多久，我們可以看到國(guó)產(chǎn)IGBT在各個(gè)領(lǐng)域逐步放量。