全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模 芯達(dá)茂IGBT年出貨量已超千萬(wàn)顆

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芯達(dá)茂自成立以來(lái)，以工業(yè)場(chǎng)景作為切入點(diǎn)，并且積極向新能源汽車(chē)市場(chǎng)拓展，不斷加大對(duì)IGBT等高端功率器件的研發(fā)投入，通過(guò)‘細(xì)分產(chǎn)品+性?xún)r(jià)比’的自主創(chuàng)新方式逐步形成了自身的競(jìng)爭(zhēng)力，目前已在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)國(guó)外大廠的進(jìn)口替代。當(dāng)前，芯達(dá)茂的IGBT年出貨量已超千萬(wàn)顆，并保持著較快發(fā)展勢(shì)頭。

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功率半導(dǎo)體作為電力電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻、變相、變壓、逆變等功能，在當(dāng)前的大功率、大電流、高頻高速等應(yīng)用領(lǐng)域有著無(wú)法替代的關(guān)鍵作用。

最近，芯八哥“走進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈”欄目記者采訪(fǎng)了國(guó)內(nèi)新興的功率半導(dǎo)體廠商廈門(mén)芯達(dá)茂微電子有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“芯達(dá)茂”）的CTO蔡銘進(jìn)，探討在新能源時(shí)代功率半導(dǎo)體快速發(fā)展的背景下，當(dāng)前國(guó)內(nèi)新銳廠商如何快速脫穎而出的成長(zhǎng)之道。

以工業(yè)場(chǎng)景作為切入點(diǎn)，IGBT年出貨量已超千萬(wàn)顆

據(jù)了解，芯達(dá)茂成立于2018年，是一家專(zhuān)注于功率半導(dǎo)體的研發(fā)、設(shè)計(jì)和應(yīng)用的新一代功率半導(dǎo)體企業(yè)。經(jīng)過(guò)五年的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)、量產(chǎn)改進(jìn)及市場(chǎng)驗(yàn)證，公司已經(jīng)向市場(chǎng)推出隔離式柵極驅(qū)動(dòng)IC、IGBT單管/模塊、SiC SBD/MOSFET等產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制、逆變器、UPS、新能源汽車(chē)、光伏逆變、工業(yè)電源、家電等領(lǐng)域。

作為電力電子技術(shù)最具代表性的產(chǎn)品，IGBT是工業(yè)控制及自動(dòng)化領(lǐng)域的核心元器件，能夠根據(jù)工業(yè)裝置中的信號(hào)指令來(lái)調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控的目的，應(yīng)用場(chǎng)景包括變頻器、UPS電源、工業(yè)電源、逆變焊機(jī)、電磁感應(yīng)加熱等。從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，根據(jù)集邦咨詢(xún)數(shù)據(jù)，2021年全球工業(yè)控制IGBT市場(chǎng)規(guī)模約為150億元，預(yù)計(jì)未來(lái)4年將保持在3%-5%的穩(wěn)定增長(zhǎng)，到2025年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到170億元。

作為當(dāng)前芯達(dá)茂的主打產(chǎn)品，在IGBT領(lǐng)域公司已于2020年順利完成IGBT單管和模塊的量產(chǎn)。具體來(lái)看， 在IGBT單管品線(xiàn)上，芯達(dá)茂的IGBT產(chǎn)品電壓以650V/1200V為主,電流覆蓋5-100A；而在IGBT模塊品線(xiàn)上，芯達(dá)茂的產(chǎn)品以1200V、15-600A為主，并且能夠根據(jù)不同場(chǎng)景不同客戶(hù)的需求，提供不同的封裝形式。

芯達(dá)茂IGBT模塊系列產(chǎn)品

蔡銘進(jìn)表示：

公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)的IGBT系列產(chǎn)品，兼具高性能、高可靠度等優(yōu)勢(shì)，其中650V IGBT系列單管產(chǎn)品采用先進(jìn)的微溝槽結(jié)構(gòu)+場(chǎng)截止技術(shù)(Trench+FS),在提升芯片功率密度的同時(shí),也能在開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)損耗上獲得最佳平衡。而1200V IGBT系列單管產(chǎn)品采用晶圓元胞區(qū)和終端場(chǎng)板的特殊設(shè)計(jì),具有高可靠性和電參數(shù)一致性?xún)?yōu)的特點(diǎn)，適用于工業(yè)變頻器、伺服電機(jī)和UPS等領(lǐng)域。目前，在出貨量上，IGBT單管系列產(chǎn)品可達(dá)300K/月，而IGBT模塊出貨量已達(dá)600K/月，主要客戶(hù)包含廈門(mén)鎢業(yè)、施耐德、科華技術(shù)、華聯(lián)電子、愛(ài)維達(dá)、中航太克、普羅太克等。

業(yè)內(nèi)周知，IPM模塊將IGBT芯片、FRD芯片、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、檢測(cè)電路等集成在同一個(gè)模塊內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)輸出交流電的幅值和頻率控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻，具有封裝體積小、抗干擾能力強(qiáng)、應(yīng)用便捷等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)下非常具有發(fā)展前景的一個(gè)賽道。

尤其在變頻家電領(lǐng)域，空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)等耗電較多的產(chǎn)品普遍具有節(jié)能、高效、降噪、智能控制的需求，因此對(duì)大功率IPM模塊的需求量也在日益增長(zhǎng)。根據(jù)產(chǎn)業(yè)在線(xiàn)的統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)家用空調(diào)變頻比例同比增加14%，對(duì)應(yīng)增加4500萬(wàn)顆IPM模塊，總量達(dá)2.5億顆；冰箱變頻增加2000萬(wàn)顆IGBT芯片需求，總量達(dá)1.2億顆；而洗衣機(jī)的變頻比例提升至45%，增加700萬(wàn)顆IPM需求，總量達(dá)3300萬(wàn)顆。

基于在IGBT領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，芯達(dá)茂研發(fā)出的IPM/PIM模塊也已經(jīng)在變頻器、風(fēng)機(jī)、水泵等家電領(lǐng)域批量應(yīng)用。

蔡銘進(jìn)指出：

傳統(tǒng)家電逐漸向變頻化發(fā)展，不僅能夠促進(jìn)IPM市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)張，更能夠給IGBT提供穩(wěn)定的市場(chǎng)需求。芯達(dá)茂的IPM模塊內(nèi)置三相全橋高壓柵極驅(qū)動(dòng)和6個(gè)低損耗溝道柵-場(chǎng)截止IGBT。通過(guò)內(nèi)部集成增強(qiáng)型濾波器，能夠改善HVIC內(nèi)部模塊的輸入/輸出脈沖的一致性，有助于濾除尖峰干擾信號(hào)和窄脈沖；而公司的PIM模塊采用溝槽結(jié)構(gòu)的場(chǎng)截止技術(shù)(Trench+FS)，內(nèi)部集成整流、制動(dòng)斬波器和溫度傳感器(NTC)，即使在嚴(yán)酷的環(huán)境下，產(chǎn)品也具有穩(wěn)定的一致性和高可靠性等特點(diǎn)。目前該系列產(chǎn)品已經(jīng)在創(chuàng)維、長(zhǎng)虹等知名客戶(hù)中批量出貨。隨著市場(chǎng)推廣力度的不斷加大，預(yù)計(jì)這塊銷(xiāo)量未來(lái)將不斷得到增長(zhǎng)。

在IGBT領(lǐng)域取得一定的成功后，隨著第三代半導(dǎo)體材料的興起，芯達(dá)茂隨即將目光轉(zhuǎn)向到了具有禁帶寬度更大（是硅的3倍）、熱導(dǎo)率更高（是硅的4-5倍）、擊穿電壓更高（是硅的8-10倍）的碳化硅領(lǐng)域。

截止目前，芯達(dá)茂在碳化硅功率器件上已經(jīng)研發(fā)出了一系列SiC SBD和SiC MOSFET產(chǎn)品。以SiC MOSFET為例，公司研發(fā)的650V RDS(ON)/Typ 30mΩ—60mΩ、1200V RDS(ON)/Typ 16mΩ—160mΩ、1700V RDS(ON)/Typ 650mΩ—1000mΩ等系列產(chǎn)品，具有柵極氧化層可靠性高、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)通損耗低、短路抗雪崩能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已在DC-DC轉(zhuǎn)換器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、充電模塊等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)小批量出貨。

芯達(dá)茂SiC MOSFET系列產(chǎn)品

資料來(lái)源:芯達(dá)茂

與硅IGBT器件相比，碳化硅器件具有耐高壓、高速開(kāi)關(guān)、低導(dǎo)通電阻、低損耗等眾多優(yōu)點(diǎn)，使得其在電動(dòng)汽車(chē)、光伏和其他新能源產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上極有優(yōu)勢(shì)。不過(guò)，由于目前碳化硅功率器件技術(shù)和工藝尚不成熟，規(guī)?；瘧?yīng)用整體較低，導(dǎo)致同等規(guī)格的SiC MOSFET的價(jià)格是IGBT的3-5倍左右，成本居高不下。我認(rèn)為隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的進(jìn)步，上述對(duì)碳化硅成本的不利因素將會(huì)日漸改善，其價(jià)格有望逐年下調(diào)。

蔡銘進(jìn)說(shuō)。

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功率半導(dǎo)體景氣度高企，芯達(dá)茂與時(shí)俱進(jìn)將品線(xiàn)由工業(yè)向新能源汽車(chē)積極拓展

功率半導(dǎo)體是電力電子應(yīng)用裝備的基礎(chǔ)和核心器件，幾乎用于所有需要電能處理和轉(zhuǎn)換的場(chǎng)景，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。近年來(lái)，隨著新能源汽車(chē)、工業(yè)自動(dòng)化、新能源發(fā)電、變頻家電、軌道交通等新興應(yīng)用領(lǐng)域的興起和快速發(fā)展，共同推動(dòng)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)空間持續(xù)增長(zhǎng)。

根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù)，2020年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)452億美元，隨著“雙碳”政策的逐步推進(jìn)，預(yù)計(jì)到2024年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到522億美元。中國(guó)市場(chǎng)方面，作為全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)，2020年中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為172 億美元，占全球市場(chǎng)的比例高達(dá)38%。Omdia預(yù)計(jì)，未來(lái)中國(guó)功率半導(dǎo)體將繼續(xù)保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，到2024年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到206億美元。

資料來(lái)源：Omdia

從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，2021年前十大功率半導(dǎo)體廠商為英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)體、三菱電機(jī)、富士電機(jī)、東芝、威世、安世半導(dǎo)體、瑞薩、羅姆。其中，英飛凌以約20%左右的市占率排名第一，安森美緊隨其后以9%的市占率排名第二，第3-10名市占率合計(jì)約30%，排名每年發(fā)生變化。

值得注意的是，功率器件前十企業(yè)中，有一半為日本企業(yè)，分別是三菱電機(jī)(第4)、富士電機(jī)(第5)、東芝(第6)、瑞薩(第9)、羅姆(第10)，五家企業(yè)的營(yíng)收在過(guò)去三年內(nèi)大體保持在榜單總營(yíng)收的32%~33%左右。而中國(guó)僅有安世半導(dǎo)體（聞泰科技）躋身前十之列，但整體市占率較小。

對(duì)于當(dāng)前功率半導(dǎo)體的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，蔡銘進(jìn)表示：

目前英飛凌、三菱電機(jī)、富士電機(jī)等國(guó)際大廠在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域擁有技術(shù)及產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了全球主要的高端市場(chǎng)。而我國(guó)雖然已在二極管、三極管、晶閘管等中低端功率器件上實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但是在IGBT、SiC MOSFET等對(duì)技術(shù)及工藝的復(fù)雜度要求較高的器件上，還較大程度依賴(lài)進(jìn)口。芯達(dá)茂自成立以來(lái)，不斷加大對(duì)IGBT等高端功率器件的研發(fā)投入，通過(guò)‘細(xì)分產(chǎn)品+性?xún)r(jià)比’的自主創(chuàng)新方式逐步形成了自身的競(jìng)爭(zhēng)力，目前已在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)國(guó)外大廠的進(jìn)口替代，并獲得了快速發(fā)展。

自2022年Q3以來(lái)，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)由于經(jīng)濟(jì)下行、通脹上升、需求疲軟等影響，正進(jìn)入一輪庫(kù)存調(diào)整的下行周期。不過(guò)，縱觀功率半導(dǎo)體細(xì)分市場(chǎng)，由于下游光伏、儲(chǔ)能、新能源汽車(chē)、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)GBT、碳化硅、氮化鎵等功率器件的需求仍然比較旺盛，所以整體來(lái)言行業(yè)面臨的下行沖擊非常有限。

具體來(lái)看，根據(jù)最新數(shù)據(jù)，2023年Q2英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)體等功率器件大廠的IGBT交期保持在39-52周左右，并且貨期和價(jià)格在2022年的基礎(chǔ)上依然保持著相對(duì)穩(wěn)定的趨勢(shì)；而寬帶隙Mosfet交期維持在42-52周左右，目前依然處于供不應(yīng)求的局面。

資料來(lái)源：富昌電子

在行業(yè)景氣度持續(xù)高企的背景下，芯達(dá)茂將業(yè)務(wù)品線(xiàn)逐漸由工業(yè)市場(chǎng)向新能源汽車(chē)市場(chǎng)拓展，以加速公司的發(fā)展。

中國(guó)擁有全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，近年來(lái)新能源汽車(chē)在銷(xiāo)量大幅提升的同時(shí)，單車(chē)功率半導(dǎo)體價(jià)值量也從傳統(tǒng)燃油車(chē)的71美元上升到550美元，這給功率半導(dǎo)體廠商帶來(lái)了新的機(jī)遇。不過(guò)，該市場(chǎng)一直以來(lái)主要被國(guó)際巨頭占據(jù)，國(guó)內(nèi)自給率相對(duì)較低，因此存在的供需缺口較大。目前，在汽車(chē)領(lǐng)域，芯達(dá)茂正在進(jìn)行600A-800A/1200V IGBT模塊以及13mΩ/1200V碳化硅器件的研發(fā)，預(yù)計(jì)不久后就會(huì)投入市場(chǎng)。此外，為提高產(chǎn)品迭代速度，補(bǔ)齊委外代工模式的短板，公司也已經(jīng)啟動(dòng)大功率模塊封裝生產(chǎn)線(xiàn)的建設(shè)，以為公司未來(lái)業(yè)績(jī)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)進(jìn)一步賦能。

蔡銘進(jìn)最后說(shuō)。

編輯：黃飛

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