IGBT產(chǎn)業(yè)鏈與三種業(yè)務(wù)模式以及技術(shù)趨勢(shì)

功率半導(dǎo)體行業(yè)整體成長(zhǎng)穩(wěn)健，周期性相對(duì)小

功率半導(dǎo)體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等。功率半導(dǎo)體細(xì)分為功率器件（分立器件的一支）和功率IC（集成電路的一支）。理想情況下，完美的轉(zhuǎn)化器在打開(kāi)的時(shí)候沒(méi)有任何電壓損失，在開(kāi)閉轉(zhuǎn)換的時(shí)候沒(méi)有任何的功率損耗，因此功率半導(dǎo)體這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新，其目標(biāo)都是為了提高能量轉(zhuǎn)化效率。

下圖帶陰影部分均是功率半導(dǎo)體：

根據(jù)IHS統(tǒng)計(jì)，2019年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模約為400億美元，預(yù)計(jì)2019-2025年全球功率半導(dǎo)體CAGR 4.5%；根據(jù)華潤(rùn)微招股說(shuō)明書，中國(guó)是全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)，2018年市場(chǎng)需求規(guī)模達(dá)到138億美元，增速為9.5%，占全球需求比例達(dá)35.3%。

功率半導(dǎo)體產(chǎn)品梯次多，IGBT 是新一代中的典型產(chǎn)品

功率分立器件的演進(jìn)路徑基本為二極管→晶閘管→MOSFET→IGBT，其中，IGBT是功率半導(dǎo)體新一代中的典型產(chǎn)品。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOSFET(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的全控-電壓驅(qū)動(dòng)的功率半導(dǎo)體，IGBT既有MOSFET的開(kāi)關(guān)速度快、輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)損耗小的優(yōu)點(diǎn)，又有BJT導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小的優(yōu)點(diǎn)，在高壓、大電流、高速等方面是其他功率器件不能比擬的，因而是電力電子領(lǐng)域較為理想的開(kāi)關(guān)器件，也被譽(yù)為“電力電子器件里的CPU”。

根據(jù)Yole等相關(guān)統(tǒng)計(jì)，目前全球功率半導(dǎo)體中約50%是功率IC，其余的一半是功率分立器件；在功率分立器件銷售2017年占比中，MOSFET占比最高，約占31%，其次是二極管/整流橋占比約29%，晶閘管和BJT等占分立器件約21%，IGBT占比19%，但是其復(fù)合增速是所有產(chǎn)品中最快的。

IGBT產(chǎn)業(yè)鏈與三種業(yè)務(wù)模式

IGBT的產(chǎn)業(yè)鏈包括了上游的IC設(shè)計(jì)，中游的制造和封裝，下游則包括了工控、新能源、家電、電氣高鐵等領(lǐng)域；

IGBT企業(yè)有三種業(yè)務(wù)模式：

IDM：IDM模式即垂直整合制造商，是指包含電路設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試以及投向消費(fèi)市場(chǎng)全環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)的企業(yè)模式，IGBT芯片、快恢復(fù)二極管芯片設(shè)計(jì)只是其中的一個(gè)部門，同時(shí)企業(yè)擁有自己的晶圓廠、封裝廠和測(cè)試廠。該模式對(duì)企業(yè)技術(shù)、資金和市場(chǎng)份額要求極高，目前僅有英飛凌、三菱等少數(shù)國(guó)際巨頭采用此模式；

模組：如丹佛斯、賽米控等；

Fabless模式：Fabless是Fabrication（制造）和less（沒(méi)有）的組合。Fabless模式是集成電路行業(yè)的一種經(jīng)營(yíng)模式，即企業(yè)自身專注于芯片設(shè)計(jì)，而將芯片制造外協(xié)給代工廠商生產(chǎn)制造的模式，而芯片代工廠商負(fù)責(zé)采購(gòu)硅片和加工生產(chǎn)。Fabless模式的企業(yè)無(wú)需投資建立晶圓制造生產(chǎn)線，減小了投資風(fēng)險(xiǎn)，能夠快速開(kāi)發(fā)出終端需要的芯片。

國(guó)外巨頭大多數(shù)均采用IDM模式，而國(guó)內(nèi)典型公司如斯達(dá)半導(dǎo)采用的Fabless+模組的模式：Fabless的模式在中國(guó)比較流行的主要原因在于，功率半導(dǎo)體并不是需要特別高精尖的晶圓廠代工，而單獨(dú)建產(chǎn)線資本回收期非常長(zhǎng)，另外大陸有較多的成熟工藝代工廠產(chǎn)能足夠支配，因此對(duì)于國(guó)內(nèi)廠商大多是后進(jìn)者來(lái)說(shuō)，在快速追趕期Fabless也不失為一種比較好的模式。

IGBT產(chǎn)品更新慢，價(jià)格穩(wěn)定

從20世紀(jì)80年代至今，IGBT芯片經(jīng)歷了6代升級(jí)，從平面穿通型（PT）到溝槽型電場(chǎng)—截止型（FS-Trench），芯片面積、工藝線寬、通態(tài)飽和壓降、關(guān)斷時(shí)間、功率損耗等各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)歷了不斷的優(yōu)化，斷態(tài)電壓也從600V提高到6500V以上。

基站射頻PA在5G面臨新挑戰(zhàn)

IGBT產(chǎn)品更新?lián)Q代慢：目前英飛凌定義的IGBT4代是市場(chǎng)主流，已應(yīng)用了十年以上，英飛凌于18年底推出IGBT7，較4代面積減少25%，成本降低，功耗降低，預(yù)計(jì)大面積推廣仍需要2-3年。IGBT更新?lián)Q代相對(duì)比較慢，芯片對(duì)于產(chǎn)品性能起決定性作用，模塊只能保證芯片性能發(fā)揮。IGBT芯片新一代和老一代各有優(yōu)勢(shì)，老一代損耗和面積等指標(biāo)不一定好，但是穩(wěn)定性是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間驗(yàn)證的，相當(dāng)一部分客戶在新一代出來(lái)時(shí)候還選擇使用老一代芯片。國(guó)內(nèi)和國(guó)際其他公司都有布局IGBT7代技術(shù)，但是產(chǎn)品的驗(yàn)證周期較長(zhǎng)，一般客戶需要5~10年驗(yàn)證可靠性和應(yīng)用端的問(wèn)題，因此迭代速度較慢。目前最新代的IGBT斯達(dá)在和華虹共同研發(fā)，預(yù)計(jì)年底試生產(chǎn)。

IGBT的價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定：就算在行業(yè)下行的2019年大廠商的出廠價(jià)格都沒(méi)有下降，顯示出很健康的價(jià)格浮動(dòng)?？偨Y(jié)來(lái)看，IGBT芯片的更新?lián)Q代相對(duì)比較慢，且是漸進(jìn)式的創(chuàng)新，不斷優(yōu)化升級(jí)，具體到某款I(lǐng)GBT產(chǎn)品，可以用到10年之久；同時(shí)供給端來(lái)看，IGBT行業(yè)巨頭主要是德系和日系廠商，風(fēng)格相對(duì)比較保守，不會(huì)激進(jìn)擴(kuò)張產(chǎn)能和打價(jià)格戰(zhàn)。需求穩(wěn)定且價(jià)格波動(dòng)相對(duì)小，即使在半導(dǎo)體整體需求不好的2019。

電路的設(shè)計(jì)核心在于邏輯設(shè)計(jì)，可通過(guò)EDA等軟件，而功率半導(dǎo)體和模擬IC類似，需要根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整與妥協(xié)，因此，對(duì)工程師的經(jīng)驗(yàn)要求也更高，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師需要10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)。大學(xué)里功率半導(dǎo)體和模擬IC部分教材也基本相當(dāng)于是過(guò)去幾十年從業(yè)者的“經(jīng)驗(yàn)筆記”，并沒(méi)有像數(shù)字集成電路那樣相對(duì)有“標(biāo)準(zhǔn)范式”，而研發(fā)也是通過(guò)研發(fā)工程師團(tuán)隊(duì)不斷修改參數(shù)權(quán)衡性能和成本的過(guò)程。

具體來(lái)說(shuō)，IGBT技術(shù)和壁壘極高，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）、IGBT芯片設(shè)計(jì)

IGBT芯片是IGBT模塊的核心：其設(shè)計(jì)工藝極為復(fù)雜，不僅要保持模塊在大電流、高電壓、高頻率的環(huán)境下穩(wěn)定工作，還需保持開(kāi)閉和損耗、抗短路能力和導(dǎo)通壓降維持平衡?？旎謴?fù)二極管芯片在IGBT模塊中與IGBT芯片配合使用，需要承受高電壓、大電流的同時(shí)，要求具有極短的反向恢復(fù)時(shí)間和反向恢復(fù)損耗。企業(yè)只有具備深厚的技術(shù)底蘊(yùn)和強(qiáng)大的創(chuàng)新能力，積累豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)儲(chǔ)備，才能在行業(yè)中立足。因此，行業(yè)內(nèi)的后來(lái)者往往需要經(jīng)歷一段較長(zhǎng)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(shì)的企業(yè)相抗衡。

2）、模塊設(shè)計(jì)及制造工藝

IGBT模塊對(duì)產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量穩(wěn)定性要求較高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)中一個(gè)看似簡(jiǎn)單的環(huán)節(jié)往往需要長(zhǎng)時(shí)間摸索才能熟練掌握，如鋁線鍵合，表面看只需把電路用鋁線連接起來(lái)，但鍵合點(diǎn)的選擇、鍵合的力度、時(shí)間及鍵合機(jī)的參數(shù)設(shè)置、鍵合過(guò)程中應(yīng)用的夾具設(shè)計(jì)、員工操作方式等等都會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和成品率。IGBT模塊作為工業(yè)產(chǎn)品的核心器件，需要適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域中各種惡劣的工作環(huán)境，因此對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求較高。如電焊機(jī)行業(yè)，考慮到逆變電焊機(jī)。

工作環(huán)境較為惡劣，使用負(fù)荷較重，在采購(gòu)核心部件IGBT模塊時(shí)會(huì)優(yōu)先考慮模塊的耐久性，因此芯片參數(shù)和模塊制造工藝的可靠性是生產(chǎn)IGBT模塊的核心。而且IGBT和下游應(yīng)用結(jié)合緊密，往往需要研發(fā)人員對(duì)下游應(yīng)用行業(yè)較為了解才能生產(chǎn)出符合客戶要求的產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)具有相關(guān)實(shí)踐、經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)技術(shù)人才仍然比較缺乏，新進(jìn)入的企業(yè)要想熟練掌握IGBT芯片或模塊的設(shè)計(jì)、制造工藝，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間培養(yǎng)人才、學(xué)習(xí)探索及技術(shù)積累。

IGBT廠商的產(chǎn)品穩(wěn)定性需要長(zhǎng)時(shí)間驗(yàn)證，品牌效應(yīng)和口碑的建設(shè)需要積累：

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(duì)下游客戶來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因此認(rèn)證周期較長(zhǎng)，替換成本高。對(duì)于新增的IGBT供應(yīng)商，客戶往往會(huì)保持謹(jǐn)慎態(tài)度，不僅會(huì)綜合評(píng)定供應(yīng)商的實(shí)力，而且通常要經(jīng)過(guò)產(chǎn)品單體測(cè)試、整機(jī)測(cè)試、多次小批量試用等多個(gè)環(huán)節(jié)之后，才會(huì)做出大批量采購(gòu)決策，采購(gòu)決策周期較長(zhǎng)。因此，新進(jìn)入本行業(yè)者即使研發(fā)生產(chǎn)出IGBT產(chǎn)品，也需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間才能贏得客戶的認(rèn)可。

IGBT 行業(yè)驅(qū)動(dòng)因素清晰，天花板上移驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)

IGBT在工業(yè)控制及自動(dòng)化、新能源汽車、電機(jī)節(jié)能、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用；用于在各種電路中提高功率轉(zhuǎn)換、傳送和控制的效率，其中在新能源車中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是最典型的應(yīng)用。

全球的IGBT應(yīng)用來(lái)看，工控占比37%，為最大的應(yīng)用領(lǐng)域，電動(dòng)汽車28%，新能源發(fā)電9%，消費(fèi)領(lǐng)域8%；而在國(guó)內(nèi)，由于我國(guó)高鐵發(fā)達(dá)，下游應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)控制29%，軌道交通28%，新能源汽車12%，新能源發(fā)電8%，不過(guò)隨著我國(guó)新能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展，新能車和光伏、風(fēng)電這兩塊需求占比未來(lái)將持續(xù)上升。

2017年全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模為52.55億美元，同比2016年增長(zhǎng)16.5%，2018年全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模在58.36億美元左右，同比增長(zhǎng)11%，在功率半導(dǎo)體各個(gè)細(xì)分中屬于景氣度最高的。

我國(guó)IGBT行業(yè)發(fā)展至今，已取得較大進(jìn)展，雖然仍需大量進(jìn)口，但已有一部分企業(yè)具備規(guī)?；a(chǎn)能力。2010年我國(guó)IGBT功率電器模塊產(chǎn)量為190萬(wàn)只，2018年增長(zhǎng)至1115萬(wàn)只。

國(guó)內(nèi)的IGBT需求增長(zhǎng)遠(yuǎn)超全球增長(zhǎng)：根據(jù)智研咨詢的數(shù)據(jù)，2018年中國(guó)IGBT市場(chǎng)規(guī)模為161.9億元，同比增長(zhǎng)22.19%，增速顯著高于全球平均水平；受益于新能源車、風(fēng)電和光伏等我國(guó)強(qiáng)勢(shì)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)國(guó)內(nèi)IGBT的復(fù)合增速繼續(xù)保持20%以上。

IGBT 競(jìng)爭(zhēng)格局：歐美日基本壟斷，國(guó)產(chǎn)份額極低

IGBT市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局較為集中，主要競(jìng)爭(zhēng)者包括英飛凌、三菱、富士電機(jī)、安森美、瑞士ABB等，2017年全球前五大IGBT廠商的份額超過(guò)70%，國(guó)內(nèi)企業(yè)目前的市場(chǎng)份額普遍偏小。

IGBT多以IGBT模塊形式出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)IGBT龍頭斯達(dá)半導(dǎo)2018年在模塊領(lǐng)域市占率為2.2%，根據(jù)斯達(dá)半導(dǎo)2018年?duì)I收6.75億元，推出2018年IGBT模塊市場(chǎng)空間接近300億元（其中2018年IGBT整體市場(chǎng)空間58.36億美元）

國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。目前國(guó)內(nèi)IGBT模塊打入全球前10的只有斯達(dá)半導(dǎo)，但也僅僅是占全球IGBT模塊市場(chǎng)份額2.2%，由于IGBT的下游應(yīng)用新能源車、光伏、風(fēng)電等這些新興領(lǐng)域，我國(guó)在世界上的話語(yǔ)權(quán)高于過(guò)去的傳統(tǒng)燃油車領(lǐng)域和工控領(lǐng)域，因此在IGBT的增量空間中有一半以上需求都在中國(guó)，未來(lái)幾年我國(guó)的IGBT市場(chǎng)需求占比將從2019年不35%提升到2025年的50%或以上，為我國(guó)的IGBT廠商提升份額和競(jìng)爭(zhēng)力創(chuàng)造了良好的條件，國(guó)產(chǎn)IGBT廠商市場(chǎng)份額和業(yè)務(wù)量的提升潛力非常大。

確定高增：未來(lái)五年 IGBT 高景氣驅(qū)動(dòng)因素

IGBT 占新能源車成本近 8%，且是純?cè)隽慨a(chǎn)品

IGBT在電動(dòng)車領(lǐng)域主要應(yīng)用分三類：

1）電控系統(tǒng)：IGBT模塊將直流變交流后驅(qū)動(dòng)汽車電機(jī)（電控模塊）；

2）車載空調(diào)控制系統(tǒng)：小功率直流/交流逆變，這個(gè)模塊工作電壓不高，單價(jià)相對(duì)也低一些；

3）充電樁中IGBT模塊被用作開(kāi)關(guān)使用：充電樁中IGBT模塊的成本占比接近20%；

根據(jù)Digitimes Research的數(shù)據(jù)，目前新能車的成本結(jié)構(gòu)中：

1）電池成本占比最大，一般來(lái)說(shuō)可以占到約電動(dòng)車總成本40%以上；

2）成本占比第二大的是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),可以達(dá)到電動(dòng)車總成本的15%~20%,而IGBT則占到電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本40%-50%，也就是說(shuō)，IGBT占新能源車總成本接近8%的比例。

并且，對(duì)于IGBT來(lái)說(shuō)，新能源汽車對(duì)IGBT需求是純?cè)隽?，因?yàn)閭鹘y(tǒng)燃油車功率半導(dǎo)體器件電壓低，只需要Si基的MOSFET，而新能源汽車在600V以上MOSFET無(wú)法達(dá)到要求，必須要換成IGBT；因此IGBT是僅次于電池以外第二大受益的零部件。

每輛新能源車預(yù)計(jì)需要450美元的IGBT：根據(jù)Yole Development的測(cè)算，2016年平均每輛車消耗大約450美元IGBT，其中普通混合動(dòng)力和插電式混合每輛車需要大約300美元的IGBT，純電動(dòng)車平均每輛車使用540美元的IGBT。

按照2019年單車IGBT平均用量為460美元，受益于BEV占比持續(xù)提升，預(yù)計(jì)2019-2022年單車用量逐年增長(zhǎng)至2022年的490美元/車，2023年開(kāi)始，SIC-MOS的成熟后單車平均IGBT用量逐漸下滑至2025年的430美元/車，2025年預(yù)測(cè)新能源車銷量504萬(wàn)輛（根據(jù)國(guó)家新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃——2025年電動(dòng)乘用車滲透率約25%推算得出。）

按照以上假設(shè)思路，簡(jiǎn)單測(cè)算中國(guó)2025年車載IGBT市場(chǎng)規(guī)模達(dá)22億美金，同時(shí)算個(gè)大數(shù)，屆時(shí)全球新能源車數(shù)量預(yù)計(jì)為國(guó)內(nèi)的3倍（即海外銷量為國(guó)內(nèi)的2倍），全球車載IGBT市場(chǎng)規(guī)模達(dá)66億美金，相當(dāng)于再造一個(gè)IGBT市場(chǎng)（2019年全球總的IGBT在60億美金量級(jí)）。

IGBT 持續(xù)受益于光伏和風(fēng)電在能源結(jié)構(gòu)中占比提升

風(fēng)電和光伏中的整流器和逆變器都需要用到 IGBT 模塊。根據(jù)能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2019 年國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī) 30.11GW，全球光伏裝機(jī) 115GW。

國(guó)內(nèi)2019年光伏發(fā)電量占總發(fā)電量3%，未來(lái)持續(xù)提升潛力大。根據(jù)聯(lián)合國(guó)馬德里氣候變化大會(huì)的《中國(guó)2050年光伏發(fā)展展望》，從2020年至2025年這一階段開(kāi)始，中國(guó)光伏將啟動(dòng)加速部署；2025年至2035年，中國(guó)光伏將進(jìn)入規(guī)模化加速部署時(shí)期，到2050年，光伏將成為中國(guó)第一大電源，約占當(dāng)年全國(guó)用電量的40%左右，未來(lái)光伏發(fā)展的空間和潛力仍然較大。

風(fēng)電和光伏2025年對(duì)應(yīng)IGBT的全球需求量級(jí)在15億美金：由前述智研咨詢和英飛凌預(yù)計(jì)的IGBT總體空間和新能源發(fā)電占比可以推算出（IGBT 2018年全球市場(chǎng)空間58億美金，其中光伏風(fēng)電等IGBT應(yīng)用占比9%），2018年光伏風(fēng)電IGBT市場(chǎng)空間約5.22億美金。目前的能源結(jié)構(gòu)里，太陽(yáng)能和風(fēng)能合計(jì)占比不足10%。在全球節(jié)能減排大背景下，降低對(duì)化石能源的依賴，增加太陽(yáng)能、風(fēng)能的使用已經(jīng)成為世界各國(guó)的共識(shí)。據(jù)BloombergNEF預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2025年全球光伏新增裝機(jī)接近300GW，風(fēng)電也比照光伏5年2.5倍左右的增長(zhǎng)，則測(cè)算風(fēng)電和光伏2025年對(duì)應(yīng)IGBT的全球需求量級(jí)在12-15億美金。

白色家電的變頻驅(qū)動(dòng) IGBT 持續(xù)成長(zhǎng)

IGBT是“變頻器”的核心部件之一，變頻白色家電的推廣可以為IGBT的IPM帶來(lái)穩(wěn)定的市場(chǎng)。目前白色家電的變頻滲透率還有提升空間：根據(jù)產(chǎn)業(yè)在線網(wǎng)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)白電變頻滲透率在持續(xù)提升：1）空調(diào)：2012年到2018年，國(guó)內(nèi)變頻空調(diào)銷量從3016萬(wàn)臺(tái)提升到6434萬(wàn)臺(tái)，滲透率從 28.94%提升到42.70%；2）冰箱：2012年到2018年，國(guó)內(nèi)變頻冰箱銷量從363萬(wàn)臺(tái)提升到1665萬(wàn)臺(tái)，滲透率從4.80%提升到22.15%；3）洗衣機(jī)：2012年到2018年，國(guó)內(nèi)變頻洗衣機(jī)銷量從577萬(wàn)臺(tái)提升到2163萬(wàn)臺(tái)，滲透率從10.36%提升到32.97%。Yole預(yù)計(jì)2022年白色家電變頻驅(qū)動(dòng)IGBT市場(chǎng)規(guī)模達(dá)9.9億美金，較17年增長(zhǎng)22%。

變頻白電這塊的IGBT國(guó)產(chǎn)化低：國(guó)內(nèi)僅有士蘭微和華微電子有一些白電IPM模塊出貨，家電IPM模塊雖然單價(jià)較低，替換供應(yīng)商的動(dòng)力不強(qiáng)，并且下游集中，目前龍頭企業(yè)的供應(yīng)商均為日本，美國(guó)的企業(yè)，例如美的主要是Sanyo、Fairchild；格力/海爾主要是Mitsubishi，還有一些IR、LS等在供應(yīng)，在供應(yīng)鏈安全因?yàn)橥獠凯h(huán)境受到威脅時(shí)，國(guó)內(nèi)的IGBT廠商未來(lái)在這一塊利基市場(chǎng)還是有比較大的替代潛力。

工控領(lǐng)域是IGBT應(yīng)用的基本盤

IGBT模塊是變頻器、逆變焊機(jī)等傳統(tǒng)工業(yè)控制及電源行業(yè)的核心元器件，且已在此領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

1）變頻器行業(yè)

我國(guó)變頻器行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)?？傮w呈上升態(tài)勢(shì)。IGBT模塊在變頻器中不僅起到傳統(tǒng)的三極管的作用，亦包含了整流部分的作用。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理，2016年我國(guó)變頻器行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模為416.77億元，平均4年復(fù)合增長(zhǎng)率為8.74%。2017年我國(guó)變頻器市場(chǎng)規(guī)模約453.2億元。未來(lái)幾年，具有高效節(jié)能功能的高壓變頻器市場(chǎng)將受政策驅(qū)動(dòng)持續(xù)增長(zhǎng)，到2023年，高壓變頻器的市場(chǎng)將達(dá)到175億元左右。

2）逆變焊機(jī)行業(yè)

逆變式弧焊電源，又稱弧焊逆變器，是一種新型的焊接電源。這種電源一般是將三相工頻（50赫茲）交流網(wǎng)路電壓，先經(jīng)輸入整流器整流和濾波，變成直流，再通過(guò)大功率開(kāi)關(guān)電子元件（IGBT）的交替開(kāi)關(guān)作用，逆變成幾千赫茲至幾萬(wàn)赫茲的中頻交流電壓，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2018年我國(guó)電焊機(jī)產(chǎn)量為853.3萬(wàn)臺(tái)，同比2017年增加了58.46萬(wàn)臺(tái)。電焊機(jī)市場(chǎng)的持續(xù)升溫亦將保證IGBT需求量逐步增大。

全球工控IGBT下游市場(chǎng)較為分散：根據(jù)集邦咨詢數(shù)據(jù)，2019年全球工控市場(chǎng)IGBT市場(chǎng)規(guī)模約為140億元，中國(guó)工控市場(chǎng)IGBT市場(chǎng)規(guī)模約為30億元。由于工控市場(chǎng)下游需求分散，單一下游需求的增長(zhǎng)難以拉動(dòng)整體行業(yè)需求提升，因此工控IGBT市場(chǎng)需求較為穩(wěn)定，假設(shè)未來(lái)每年保持3%的規(guī)模增速，預(yù)計(jì)到2025年全球工控IGBT市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到170億元。這一塊是IGBT行業(yè)的基本盤，需求穩(wěn)定且波動(dòng)相對(duì)較小。

市場(chǎng)高關(guān)注：如何看待第三代半導(dǎo)體材料對(duì) IGBT的挑戰(zhàn)

寬禁帶半導(dǎo)體介紹

全球多家功率半導(dǎo)體巨頭均有布局下一代基于氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）的功率半導(dǎo)體，為在市場(chǎng)上與傳統(tǒng)硅基功率半導(dǎo)體件進(jìn)行對(duì)決奠定基礎(chǔ)。

SiC和GaN是第三代半導(dǎo)體材料，與第一二代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場(chǎng)、更高的熱導(dǎo)率、更高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，通常又被稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料。

高頻低壓用Si-IGBT,高頻高壓用SiC MOS,電壓功率不大但是高頻則用 GaN。當(dāng)?shù)皖l、高壓的情況下用Si的

與Si相比，SiC的導(dǎo)通電阻可以做的更低，體現(xiàn)在產(chǎn)品上面，就是尺寸降低，從而縮小體積。在新能源汽車行業(yè)，由于電池重量也比較大，那么別的器件的大幅度降低對(duì)于新能源車輕量化的幫助會(huì)比較大；比如5KW左右的DC/DC用SiC來(lái)做比Si的IGBT要輕85%左右。

受制于成本問(wèn)題，未來(lái)3-5年 IGBT 仍是最重要的應(yīng)用

目前局限SIC用途的原因是成本太高，產(chǎn)品參數(shù)也不穩(wěn)定。目前SIC芯片成本是IGBT的4-5倍，但業(yè)界預(yù)計(jì)SiC 成本三年內(nèi)可以下降到2倍左右。目前有使用SiC MOS的車型是特斯拉的Model 3。

目前阻礙 SiC成本下降的主要原因是基材缺陷。應(yīng)用材料的戰(zhàn)略營(yíng)銷總監(jiān)如此評(píng)價(jià)：“這種較寬的帶隙使材料具有優(yōu)良的特性，例如更快的開(kāi)關(guān)速度和更高的功率密度，但是主要挑戰(zhàn)是基材缺陷，基面位錯(cuò)和螺釘位錯(cuò)會(huì)產(chǎn)生“致命缺陷”，SiC器件必須減少這種缺陷，才能獲得商業(yè)成功所需的高產(chǎn)量。”

成本下降和產(chǎn)品穩(wěn)定需要時(shí)間驗(yàn)證，國(guó)產(chǎn)廠商的核心矛盾是國(guó)產(chǎn)替代。SiC MOSFET產(chǎn)品的穩(wěn)定性需要進(jìn)一步驗(yàn)證，根據(jù)英飛凌2020年功率半導(dǎo)體應(yīng)用大會(huì)上專家披露，目前 SiC MOSFET真正落地的時(shí)間還非常短，在車載領(lǐng)域才剛開(kāi)始商用， 一些諸如短路耐受時(shí)間等技術(shù)指標(biāo)沒(méi)有提供足夠多的驗(yàn)證，一個(gè)高端功率半導(dǎo)體從客戶認(rèn)證到產(chǎn)品試應(yīng)用再到產(chǎn)品批量應(yīng)用要比較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，未來(lái) 3-5年 IGBT還是主流的高端功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，SiC 會(huì)在部分高端新能源車領(lǐng)域有一些逐步緩慢的滲透。但是對(duì)于國(guó)內(nèi)廠商來(lái)說(shuō)，未來(lái)5年核心矛盾是國(guó)產(chǎn)替代（龍頭市占率從2%到20%）。

長(zhǎng)期視角：國(guó)內(nèi)IGBT國(guó)產(chǎn)替代的同時(shí)，也有對(duì)SiC進(jìn)行前瞻布局

第三代材料SiC等作為功率半導(dǎo)體技術(shù)演進(jìn)的方向之一，國(guó)內(nèi)IGBT也有一些研發(fā)儲(chǔ)備和樣品推出，下面以斯達(dá)半導(dǎo)和中車時(shí)代電氣為例：

一、斯達(dá)半導(dǎo)：公司SiC相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)儲(chǔ)備在緊鑼密鼓的進(jìn)行

1、公司已經(jīng)成功研發(fā)出碳化硅模塊相關(guān)技術(shù)

根據(jù)斯達(dá)半導(dǎo)招股說(shuō)明書的披露：公司研發(fā)出碳化硅模塊相關(guān)技術(shù)主要包括：

a.銀漿燒結(jié)技術(shù)：采用銀漿燒結(jié)后連接層熔點(diǎn)可達(dá)到900度以上，為錫焊工藝連接層熔點(diǎn)的4倍，適合于工作溫度在200度以上的應(yīng)用領(lǐng)域；銀漿燒結(jié)層的電導(dǎo)、熱導(dǎo)分別是錫焊連接層的5倍和4倍；

b.銅線鍵合技術(shù)：銅線相較于鋁線，其熔點(diǎn)從660C提高到1083C，可大幅度提高鋁線的過(guò)流能力。同時(shí)其熱導(dǎo)率、電阻率以及楊氏模量均大幅優(yōu)于鋁線，并且其熱膨脹系數(shù)從鋁線的23.6降為16.5，可大幅降低芯片工作時(shí)升降溫的連接層應(yīng)力，提高芯片的抗功率循環(huán)能力。

2、公司重點(diǎn)項(xiàng)目?jī)?chǔ)備進(jìn)展

招股書中對(duì)于公司在研的重點(diǎn)項(xiàng)目?jī)?chǔ)備進(jìn)展有介紹，其中第四項(xiàng)儲(chǔ)備：

1）項(xiàng)目名稱：寬禁帶半導(dǎo)體器件功率模塊的開(kāi)發(fā)；

2）項(xiàng)目進(jìn)展：目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出應(yīng)用于光伏的SiC器件模塊，供客戶批量使用，車用SiC模塊已經(jīng)完成樣品認(rèn)證。

3）項(xiàng)目擬達(dá)到的目的：進(jìn)一步完善產(chǎn)品系列，2019年完善光伏應(yīng)用的SiC器件及應(yīng)用于新能源汽車的SiC模塊產(chǎn)品。

3、公司在未來(lái)重點(diǎn)攻關(guān)技術(shù)研發(fā)與開(kāi)發(fā)計(jì)劃：

主要提到三項(xiàng)重要產(chǎn)品開(kāi)發(fā)：1、全系列FS-Trench型IGBT芯片的研發(fā)；2、新一代IGBT芯片的研發(fā)；3、SiC、GaN等前沿功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)及規(guī)?；a(chǎn)：公司將堅(jiān)持科技創(chuàng)新，不斷完善功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局，在大力推廣常規(guī)IGBT模塊的同時(shí)，依靠自身的專業(yè)技術(shù)，積極布局寬禁帶半導(dǎo)體模塊（SiC模塊、GaN模塊），不斷豐富自身產(chǎn)品種類，加強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步鞏固自身行業(yè)地位。

二．中車時(shí)代電氣：官網(wǎng)中除了展示IGBT產(chǎn)品，還有展示5款SiC肖特基（SIC SBD產(chǎn)品）

因此，目前來(lái)看，SiC產(chǎn)業(yè)鏈被國(guó)外高度壟斷，未來(lái)2-3年當(dāng)SiC成本由目前是Si基4-5倍下降至2倍，并且國(guó)內(nèi)SIC上下游產(chǎn)業(yè)鏈也更加成熟、打破國(guó)外壟斷時(shí)，預(yù)計(jì)SIC才會(huì)在國(guó)內(nèi)開(kāi)始提升滲透率，并且SiC只是一種基材，未來(lái)隨著SiC技術(shù)的逐漸成熟，也會(huì)有SiC IGBT相關(guān)產(chǎn)品。

總結(jié)來(lái)看，未來(lái)3-5年Si IGBT還是應(yīng)用主流，國(guó)內(nèi)廠商的核心邏輯在于工控家電新能源領(lǐng)域進(jìn)行國(guó)產(chǎn)替代提升份額，5年后SiC基材逐漸侵占Si基材份額的大趨勢(shì)下，相信國(guó)內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)質(zhì)的龍頭功率半導(dǎo)體也能夠積極儲(chǔ)備相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品，積極擁抱迎接這一行業(yè)創(chuàng)新。

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