IGBT功能是什么？IGBT市場(chǎng)的供需情況如何？

1、IGBT功能是什么？

IGBT這種半導(dǎo)體產(chǎn)品可能目前的大家漸漸熟悉起來(lái)，普通人都知道有這么一種芯片，而且是一種非常關(guān)鍵，用量很大的半導(dǎo)體產(chǎn)品，IGBT的全稱叫絕緣柵雙極型晶體管，是一種復(fù)合型結(jié)構(gòu)器件，它結(jié)合了MOS晶體管和BJT雙極型晶體管的優(yōu)點(diǎn)，在電壓電流轉(zhuǎn)換，電能輸出領(lǐng)域用的非常多，特別是在高壓大電流領(lǐng)域，IGBT占主導(dǎo)地位，是人類(lèi)控制電能，利用電能的核心半導(dǎo)體器件之一，這種主要應(yīng)用在電子電力轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件，我們統(tǒng)稱功率半導(dǎo)體，最簡(jiǎn)單的應(yīng)用，比如我們的筆記版電腦上都帶有電源適配器，這里面就是IGBT，起到一個(gè)升降壓，交直流變化的過(guò)程，顯然IGBT是功率半導(dǎo)體中最重要的一員。它的功能就是控制電，是電能轉(zhuǎn)換與應(yīng)用的核心芯片。

2、IGBT是一種定制化產(chǎn)品還是通用型產(chǎn)品？

IGBT和其他芯片相比算是一種標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品，通常而言，在公司官網(wǎng)上，會(huì)放出自己家IGBT產(chǎn)品的詳細(xì)介紹，會(huì)寫(xiě)明這塊IGBT產(chǎn)品的各種參數(shù)，比如最大集電極電流ICM，發(fā)射集最高電壓UCES，柵極擊穿電壓UGEM，導(dǎo)通電壓，耐壓水平，開(kāi)關(guān)速度，載流子類(lèi)型和壽命，輸入電容，集電極最大功耗PCM，使用溫度范圍等等等，客戶看到這些參數(shù)，就能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求自行設(shè)計(jì)和搭配所需的電源模塊方案，但是客戶和客戶之間需求是不相同的。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景不同的客戶，會(huì)出現(xiàn)各種調(diào)整。一旦定型之后，是不太會(huì)去更換的，但是如果供貨供不上，也是會(huì)可以換個(gè)公司的換個(gè)類(lèi)似的產(chǎn)品。但是本質(zhì)上我們還是認(rèn)為IGBT是標(biāo)準(zhǔn)通用型產(chǎn)品。

3、為什么IGBT被看做碳中和最受益的功率半導(dǎo)體？

為什么IGBT和碳中和形成相關(guān)關(guān)系，我認(rèn)為清潔能源的大規(guī)模推廣，對(duì)IGBT提出更高的需求，最典型就是光伏逆變器的應(yīng)用，這里面需要大量高壓，超高壓的IGBT以及IGBT模塊，來(lái)讓光伏發(fā)出的粗電，變成能平穩(wěn)上網(wǎng)的精細(xì)電，因此這是未來(lái)碳中和非常重要的環(huán)節(jié)。IGBT在電動(dòng)車(chē)時(shí)代的應(yīng)用，過(guò)去汽車(chē)都是燃油車(chē)，無(wú)論汽油怎么改，都不能改變汽油車(chē)尾氣的排放問(wèn)題，但是現(xiàn)在提倡的是節(jié)能環(huán)保的新能源車(chē)，未來(lái)將是新能源電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代，而電動(dòng)汽車(chē)又需要用到大量的IGBT等功率半導(dǎo)體產(chǎn)品。無(wú)論如何電清潔電能的獲取和利用，是未來(lái)減少二氧化碳排放，實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵，而電能的利用就離不開(kāi)功率半導(dǎo)體，就離不開(kāi) IGBT。

4、下游應(yīng)用都有什么領(lǐng)域？行業(yè)空間分別有多大？

因?yàn)榘雽?dǎo)體是一個(gè)基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，但凡和電的有關(guān)領(lǐng)域，就是功率半導(dǎo)體的發(fā)揮地方，所以這個(gè)產(chǎn)業(yè)是非常大，因?yàn)槲覀兩磉呏辽儆?0%的產(chǎn)品與電相關(guān)的產(chǎn)品電子產(chǎn)品。比如消費(fèi)電子手機(jī)，藍(lán)牙耳機(jī)，筆記本電腦，各種各樣的家用電器，以及大型的工業(yè)電機(jī)，軌道交通，新能源汽車(chē)，光伏逆變器，智能電網(wǎng)等但凡需要用到電的地方基本都離不開(kāi)IGBT。就行業(yè)規(guī)模而言，2019年全球市場(chǎng)IGBT和模塊超過(guò)70億美金，今年大約能突破100億美金，預(yù)測(cè)到2026年將達(dá)到190億美金的規(guī)模，年復(fù)合增長(zhǎng)15%左右，屬于一個(gè)較快增長(zhǎng)的市場(chǎng)，而且是一個(gè)比較穩(wěn)定增長(zhǎng)的細(xì)分領(lǐng)域，不像其他產(chǎn)品比如內(nèi)存，大起大落。周期變化很明顯，IGBT屬于平穩(wěn)增長(zhǎng)型。隨著新能源電動(dòng)汽車(chē)，以及各種的行業(yè)的電子化電氣化，以及清潔能源的使用，包括IGBT在內(nèi)的功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的持續(xù)保持強(qiáng)勁且有力的增長(zhǎng)。通常我們把根據(jù)IGBT不同的電壓分成不同的檔次，低于650V-900V的是中低壓，900-1200V的屬于中高壓，高于1200V的屬于高壓。低于650V的IGBT也有但是用量不大，這個(gè)領(lǐng)域更多是用MOSFET產(chǎn)品替代。其中大部分消費(fèi)電子，白電產(chǎn)品等屬于中低壓IGBT范圍這塊大約占到30%，大功率的所需的工業(yè)領(lǐng)域中高壓IGBT占到20%，高壓大功率能源領(lǐng)域比如高鐵，光伏逆變器，以及軌道交通等所用的IGBT占到了15%，此外就是汽車(chē)電子的領(lǐng)域的新能源汽車(chē)則占到30%以上。并且這塊是未來(lái)最被看好的賽道。

5、市場(chǎng)的供需情況如何？預(yù)計(jì)幾年內(nèi)供需會(huì)實(shí)現(xiàn)平衡？

整個(gè)半導(dǎo)體缺貨市場(chǎng)目前已經(jīng)持續(xù)一年多時(shí)間了，從2020年7月份開(kāi)始半導(dǎo)體產(chǎn)品開(kāi)始出現(xiàn)不同程度的緊張，到10月份后全面爆發(fā)，價(jià)格暴漲，到今年5月底達(dá)到最高峰，不少芯片漲價(jià)幅度是非?？鋸埖?，晶圓工廠也是不斷調(diào)整價(jià)格，即便如此，依然是瘋狂下訂單，下游的瘋狂搶芯片導(dǎo)致上游的產(chǎn)能被一搶而空，整個(gè)行業(yè)供需完全失衡。很多行業(yè)人士都對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)恢復(fù)供需平衡，回歸正常狀態(tài)做了各種預(yù)測(cè)和假設(shè)，預(yù)測(cè)了各種回歸正常的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，以及拐點(diǎn)形成的前置條件。我個(gè)人觀點(diǎn)是到2022年6月左右。

我這邊也談?wù)勎业淖约旱目捶?，首先我們?lái)看各種影響供需關(guān)系的因素。從歷史過(guò)往經(jīng)驗(yàn)判斷行業(yè)變化的角度來(lái)看，一般而言半導(dǎo)體景氣周期24-36個(gè)月，冷周期12-18個(gè)月，從去年6月份開(kāi)始我們認(rèn)為是完全走完冷周期，開(kāi)始景氣周期，因此這波景氣周期歷史經(jīng)驗(yàn)來(lái)看會(huì)持續(xù)到2022年的6月?？紤]疊加疫情的影響因素，疫情雖然打亂的全球產(chǎn)業(yè)的節(jié)奏，但是對(duì)于半導(dǎo)體而言，特別是中國(guó)而言，應(yīng)該來(lái)說(shuō)是新機(jī)遇新挑戰(zhàn)，至少我們認(rèn)為這2年有兩個(gè)巨大的爆發(fā)點(diǎn)，第一是疫 情來(lái)臨后居家辦公，線上辦公導(dǎo)致各種平板筆記本電腦需求暴漲，拉動(dòng)了半導(dǎo)體芯片的需求，因?yàn)檫@些產(chǎn)品90%的成本都是半導(dǎo)體器件，所以導(dǎo)致這一波大漲，?每次疫情過(guò)后，都是汽車(chē)銷(xiāo)售的黃金期，剛好現(xiàn)在又疊加了新能源汽車(chē)的概念和周期，新能源汽車(chē)特別是電動(dòng)車(chē)汽車(chē)，整車(chē)中半導(dǎo)體產(chǎn)品的含量大幅提升，傳統(tǒng)燃油車(chē)只有10-15%左右，但是新能源汽車(chē)中的半導(dǎo)體產(chǎn)品達(dá)到50%以上，這一塊最重要的就是各種汽車(chē)電子，汽車(chē)功率半導(dǎo)體，傳感器，各類(lèi)微控制單元MCU等、這些芯片又有一個(gè)共同點(diǎn)就是相當(dāng)多的產(chǎn)品都是使用8英寸0.25-0.13工藝制造，但是8英寸線目前擴(kuò)產(chǎn)因?yàn)樵O(shè)備的問(wèn)題，比較難擴(kuò)充產(chǎn)能，所以這些產(chǎn)品需求持續(xù)旺盛可能會(huì)延續(xù)芯片緊缺的態(tài)勢(shì)。但是過(guò)高的價(jià)格也會(huì)減少下游的需求，因此我的結(jié)論是，正常情況下持續(xù)到2022年6月，我認(rèn)為這個(gè)時(shí)間點(diǎn)是拐點(diǎn)，之后芯片緊缺程度會(huì)緩解，開(kāi)始去庫(kù)存，這是我個(gè)人的判斷。甚至不排除這個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)提前到來(lái)，現(xiàn)在中國(guó)大范圍的輪流停電限產(chǎn)，會(huì)擠壓掉下游虛高的需 求，讓芯片缺口不斷縮小，如果從這個(gè)角度來(lái)看，持續(xù)一段時(shí)間，芯片價(jià)格和需求肯定都會(huì)下跌，所以我認(rèn)為這種極端不平衡的情況最多再維持6-9個(gè)月，肯定恢復(fù)了，當(dāng)然汽車(chē)電子除外，這個(gè)行業(yè)太特殊了，產(chǎn)業(yè)鏈修復(fù)的影響因素太多了。

6、海外疫情對(duì)于 IGBT 的產(chǎn)能沖擊有多大？預(yù)計(jì)何時(shí)能緩解？

海外疫情對(duì)幾個(gè)老牌的半導(dǎo)體公司比如英飛凌，安森美等影響還挺大的，供貨很不穩(wěn)定，至于何時(shí)能緩解，很難判斷至少我認(rèn)為到明年6月前緩解概率不大，到6月后可能面臨拐點(diǎn)。還有這些個(gè)大廠的貨一直都很緊俏，不管是不是現(xiàn)在，從往年的情況來(lái)看，一年中總會(huì)有個(gè)時(shí)間段，供貨不順暢，導(dǎo)致漲價(jià)，但是主要集中在高端產(chǎn)品上，現(xiàn)在中低端IGBT產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)替代節(jié)奏比較快，未來(lái)產(chǎn)能釋放后，肯定緩解。目前國(guó)內(nèi)中低壓產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟了，產(chǎn)品性價(jià)比很高，但是高端的高壓產(chǎn)品和國(guó)外比還是有一定的差距，這個(gè)差距我認(rèn)為主要體現(xiàn)在大規(guī)模量產(chǎn)的時(shí)候如何保持產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性這個(gè)方面，國(guó)內(nèi)不是說(shuō)沒(méi)有能力去做，而是上量的時(shí)候控不好品質(zhì)中低壓產(chǎn)品國(guó)內(nèi)替代勢(shì)頭良好，已經(jīng)說(shuō)明了一切。

7、新能源車(chē)、光伏、儲(chǔ)能所用的IGBT有什么區(qū)別？分別用于什么功能?

新能源汽車(chē)所用目前來(lái)看也主要是650-900V之間，少數(shù)車(chē)企也有1200V方案?，其中OBC多用650V的單管，PCU多用900V的IGBT模塊，具體看各個(gè)整車(chē)廠電池包方案，電壓是多少，再選擇用什么型號(hào)的IGBT。區(qū)別非常大。IGBT模塊，主要就是IGBT，然后還需要一些FRD（快恢復(fù)），TVS（瞬壓），SBD等其他功率半導(dǎo)體器件，組成一個(gè)模塊，應(yīng)對(duì)各種出現(xiàn)的場(chǎng)景和需求。如果是IGBT IPM模塊，內(nèi)部集成了電源控制IC，除了IGBT和其他功率半導(dǎo)體產(chǎn)品外還有電源管理IC。

8、IGBT占新能源車(chē)/光伏/儲(chǔ)能成本的比重分別是多少？

新能源車(chē)PCU+OBC至少占了整車(chē)的25%-30%左右，具體不同車(chē)型成本比例差距很大，比如五菱mini這種神車(chē)，一共就賣(mài)2.98，電控的成本不會(huì)超過(guò)3000塊錢(qián)，這種車(chē)連IGBT都不用，全是MOSFET，還有比如那種長(zhǎng)城歐拉黑貓一輛車(chē)就賣(mài)6，7萬(wàn)，一個(gè)電池包成本15000，你說(shuō)他的IGBT能占多少？高端車(chē)的IGBT用量和價(jià)格就大了，光伏和儲(chǔ)能也是用IGBT做逆變器，這個(gè)成本比重不好說(shuō)，因?yàn)橐粋€(gè)電站大頭是在perc電池，以及及其他組件上，看投資規(guī)模了。

9、不同行業(yè)之間是否會(huì)存在搶IGBT產(chǎn)能情況？

缺貨是全行業(yè)的現(xiàn)狀，現(xiàn)在就是誰(shuí)有錢(qián)誰(shuí)能搶到產(chǎn)能，大公司比較有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殄X(qián)多，目前國(guó)內(nèi)做功率半導(dǎo)體的有相當(dāng)大比例是IDM模式，比如士蘭微和時(shí)代電器都是自己有生產(chǎn)線的，這就不存在搶產(chǎn)能的說(shuō)法，其他能做IGBT代工做的比較有特色的是華虹，這個(gè)產(chǎn)能就是要靠搶，有些財(cái)大氣粗的公司比如斯達(dá)早就把人家的一條線給包圓了。

10、IGBT是否會(huì)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)線有定制化需求？主要區(qū)別看什么？

IGBT的工藝和普通邏輯產(chǎn)品工藝差別比較大，至少離子注入摻雜工藝和背減工藝肯定是不一樣的，還有各種特殊外延層工藝等等。這些和普通做數(shù)字電路，模擬電路完全不一樣。

11、IGBT的生產(chǎn)線是否可以臨時(shí)調(diào)整產(chǎn)品規(guī)格，比如生產(chǎn)光伏所用的IGBT產(chǎn)線臨時(shí)調(diào)整為車(chē)規(guī)級(jí)IGBT產(chǎn)線？

車(chē)規(guī)級(jí)要求比較高，一旦定型是不可能輕易更換的，雖然都是IGBT，但是由于處于不同細(xì)分行業(yè)，對(duì)IGBT要求完全不一樣，不存在混用可能，但是由于都是一個(gè)公司產(chǎn)生上，產(chǎn)線上分配不同IGBT產(chǎn)能，那是公司自己內(nèi)部的事，設(shè)備還是這套設(shè)備，生產(chǎn)線還是這套生產(chǎn)線，封裝有一定的不同之處，只能這么說(shuō)。同時(shí)客戶也不是很樂(lè)意產(chǎn)品線和其他產(chǎn)品混合，所以汽車(chē)用的IGBT線都比較獨(dú)特。

12、對(duì)于車(chē)規(guī)級(jí)、光伏IGBT產(chǎn)線的認(rèn)證時(shí)間是否有很大區(qū)別？

區(qū)別非常大車(chē)規(guī)的要求非常高，整車(chē)廠的驗(yàn)廠要求極其嚴(yán)苛，不僅驗(yàn)供應(yīng)商，還驗(yàn)供應(yīng)商的供應(yīng)商，供應(yīng)商的原材料商等等，光伏的產(chǎn)品線就比較簡(jiǎn)單了，區(qū)別較大。

13、擴(kuò)建新產(chǎn)能最大的痛點(diǎn)是什么？

就目前工藝難度而言，IGBT基本可以使用8英寸工藝為主，少數(shù)行業(yè)公司開(kāi)始導(dǎo)入12英寸，現(xiàn)在新建產(chǎn)能并不是說(shuō)你有錢(qián)就擴(kuò)產(chǎn)，8英寸最大的問(wèn)題就是缺少設(shè)備，且價(jià)格較高漲價(jià)，比如8英寸的設(shè)備的價(jià)格幾乎和12英寸是一樣的，而交付周期長(zhǎng)，以及一直困擾中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的人才缺口?？偨Y(jié)起來(lái)，主要是缺設(shè)備，缺有經(jīng)驗(yàn)的人。

總結(jié)

IGBT是電能轉(zhuǎn)換與應(yīng)用的核心芯片，是碳中和非常重要的零部件，最大下游應(yīng)用在新能源車(chē)領(lǐng)域，是電池以外第二大成本。此外光伏所用逆變器對(duì)IGBT的需求量也比較大。目前IGBT市場(chǎng)供需嚴(yán)重不平衡，海外疫情導(dǎo)致大廠的產(chǎn)能受限，而國(guó)產(chǎn)廠商擴(kuò)產(chǎn)難的主要原因在于缺少設(shè)備和有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人才，另一方面也是因?yàn)樾聫S落地到驗(yàn)證產(chǎn)線所需時(shí)間一般為1-3年，所以新增產(chǎn)能釋放需要時(shí)間。專家預(yù)測(cè)未來(lái)供需重新達(dá)到平衡的時(shí)間點(diǎn)推測(cè)在2022年6月份。

編輯：黃飛

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