隨著全球制造業(yè)向中國的轉移,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 產品嚴重依賴進口,在中高端領域更是 90%以上的 IGBT 器件依賴進口,IGBT 國產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)的市場份額就已經超過了 70%。
從整個牌面上來看,我們國內的 IGBT 企業(yè)只能吃“邊角料”了。
美國功率器件處于世界領先地位,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,產品線齊全,無論是功率 IC 還是功率分離器件都具有領先實力。
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,國內企業(yè)只得走上一條自主研發(fā)的道路。
國產替代空間廣闊
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 IGBT 的全球需求量級在 12-15 億美金。
同時國內的半導體功率企業(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 國產替代仍具有較高可能性。
短期內軍用功率半導體領域的國產替代,長期民用新能源汽車 IGBT 想象空間巨大。在自身經營阻感容、分立器件等軍用元器件的基礎上,橫向收購后進入 IGBT 領域,與其自身的經營范圍高度重合。
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 公司龍頭效應將凸顯。
技術差距縮小+成本優(yōu)勢凸顯成趨勢
從全產業(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。
量產經驗與裝車量方面,英飛凌等海外巨頭量產經驗豐富,國內市場比亞迪憑借自身品牌電動車穩(wěn)定應用場景具備獨有優(yōu)勢。
自第六代技術以后,各大廠商開始將精力轉移到 IGBT 封裝上。在 IGBT 封裝材料方面,日本在全球遙遙領先,德國和美國處于跟隨態(tài)勢,我國的材料科學則相對落后。
伴隨國內企業(yè) 8 寸晶圓產線先后投產,良率逐步提升,國產 IGBT 有望較此前采購英飛凌等巨頭晶圓價格大幅下降。
國內企業(yè)在 IGBT 布局進入加速模式
國內廠商發(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,該項目建成后可年產 25 萬片 8 英寸新能源汽車電子芯,可滿足年裝車 50 萬輛的產能需求。
此外,其他廠商也在加快 IGBT 的產能建設,斯達半導新能源汽車用 IGBT 模塊擴產項目投產后可年產 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 生產線產能釋放,第二條投資 35 億元的生產線預計 2020 年底開始試生產,產值可達 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線將全面發(fā)力,積極承接 IGBT 代工業(yè)務。
賽晶電力電子一期產能將于 2021 年初建成投產,計劃不晚于 2024 年形成 200 萬件 IGBT 模塊產能。
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 產品設計及工藝技術研發(fā)。
IGBT 技術與壁壘成攻堅難點
IGBT 制造難度大,具有極高的技術壁壘,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 IGBT 技術(芯片設計、晶圓制造、模塊封裝)目前均處于起步階段。國內 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)內的后來者往往需要經歷一段較長的技術摸索和積累,才能和業(yè)內已經占據(jù)技術優(yōu)勢的企業(yè)相抗衡。
高鐵、智能電網、新能源與高壓變頻器等領域所采用的 IGBT 模塊規(guī)格在 6500V 以上,技術壁壘較強;
而 IGBT 技術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,這讓國內廠商的發(fā)展再失一個機會。
加上 IGBT 行業(yè)存在技術門檻較高、人才匱乏、市場開拓難度大、資金投入較大等困難,國內企業(yè)在產業(yè)化的進程中始終進展緩慢。
IGBT 模塊是下游產品中的關鍵部件,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)生產出 IGBT 產品,也需要耗費較長時間才能贏得客戶的認可。
國內產能無法實現(xiàn)供求平衡
但是相比于國內暴增的 IGBT 市場需求,國內 IGBT 市場的產量卻無法與之實現(xiàn)供求平衡。
除了供需無法平衡,現(xiàn)有產量無法滿足火熱的市場需求以外,技術也是國產 IGBT 的另一大硬傷。
隨著軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域的加速發(fā)展,國內 IGBT 需求迎來爆發(fā),近幾年國內 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,電驅企業(yè)與主機廠面臨降本壓力,國產 IGBT 價格優(yōu)勢明顯。
面對 IGBT 需求大增,行業(yè)內公司產能擴大及時:比亞迪開放車規(guī)級 IGBT 產品閉環(huán)供應鏈,建設長沙比亞迪 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,產業(yè)鏈整體國產化,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 IGBT 發(fā)展需要一個培養(yǎng)期。不能等到國產產品成熟了,我們才開始使用它,否則不利于國產 IGBT 的成長。
結尾:
IGBT 作為電動化核心部件,進入壁壘高,目前國產化率低,供應長期被歐美日企業(yè)壟斷。
隨著 IGBT 技術趨勢成熟,國內企業(yè)快速發(fā)展,已經逐步批量應用于電動車,長期有望逐步實現(xiàn)國產替代。
因為,獨立自主才是半導體產業(yè)發(fā)展的生存之道。