內(nèi)容概要:近年來為了推動功率半導體行業(yè)尤其是 IGBT產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展,國家相關(guān)部門不僅制定了相關(guān)的一系列政策措施,還不斷加大金融扶持力度。在國家政策引導和市場需求持續(xù)增長和的雙重刺激下,吸引了一批擁有豐富科研經(jīng)驗的IGBT技術(shù)人才回國,同時也為斯達半導、士蘭微、比亞迪、時代電氣等企業(yè)提供了掌握IGBT核心技術(shù)的機會,進一步推進IGBT國產(chǎn)化進程。
關(guān)鍵詞:IGBT、IGBT產(chǎn)需、IGBT自給率、新能源產(chǎn)業(yè)
一、IGBT行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善,第七代IGBT已經(jīng)達到量產(chǎn)水平
功率半導體主要用于電力設備的電能變換和電路控制,是進行電能處理的核心器件,弱電控制與強電運行間的橋梁,細分產(chǎn)品主要有MOSFET、BJT、IGBT等,而IGBT是目前發(fā)展最快的功率半導體器件之一。IGBT也稱絕緣柵雙極型晶體管,是由 BJT(雙極型三極管)和 MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。一般MOSFET器件或模組可承受電壓范圍為20-800V,而IGBT可承受1000V以上的高電壓,因而是電子領(lǐng)域較為理想的開關(guān)器件。
IGBT產(chǎn)業(yè)鏈的上游原材料主要為硅晶圓、光刻板、引線框架、新型寬禁帶材料以及其他輔助材料等;中游包括產(chǎn)品的設計、研發(fā)生產(chǎn)和封裝等工序,產(chǎn)品大致可以分為功率分立器件、功率IC和功率模組三大類,目前專業(yè)從事IGBT產(chǎn)品研發(fā)設計和銷售的企業(yè)主要有英飛凌、三菱、富士電機、安森美、斯達半導、士蘭微、時代電氣等等;產(chǎn)業(yè)鏈的下游應用市場有消費電子、家用電器、軌道交通、工業(yè)控制、網(wǎng)絡通信、軍工航天以及新能源產(chǎn)業(yè)鏈。
從20世紀80年代至今,IGBT芯片共經(jīng)歷了7代更新升級發(fā)展歷程,產(chǎn)品從平面柵型階段發(fā)展至微溝槽柵型階段,各代IGBT產(chǎn)品的發(fā)展趨勢主要是降低損耗、節(jié)約生產(chǎn)成本,總體可以將其發(fā)展歷程分為三大主要技術(shù)階段。第一階段是以第一代、第二代為代表的平面柵型IGBT,第一代由于工藝制造復雜,現(xiàn)已基本被市場淘汰。第二階段是以第三代、第四代為代表的溝槽柵型IGBT,三、四代產(chǎn)品通過創(chuàng)新的溝槽設計,大幅度減少了IGBT的體積和使用功耗,從而得到廣泛使用。隨后在第二階段出現(xiàn)了對溝槽柵型進行改進的第五代、六代IGBT,但總體結(jié)構(gòu)并未發(fā)生較大的改變,同時還涌現(xiàn)出了向第三階段過渡的產(chǎn)品Trench Stop5型。第三階段是第七代微溝槽柵型IGBT,其進一步減少了產(chǎn)品的體積和使用功耗,目前,英飛凌等頭部企業(yè)在第七代IGBT上已經(jīng)達到量產(chǎn)水平。由于IGBT的生命周期較長,產(chǎn)品迭代速率不追求你摩爾定律,使用周期較長,雖然老一代產(chǎn)品的損耗較大,但其芯片的面積較大,穩(wěn)定性較好,部分領(lǐng)域仍會選擇使用舊代產(chǎn)品,因此,IGBT在市場上呈現(xiàn)多代共存的狀態(tài)。
二、我國IGBT市場存在巨大的產(chǎn)需缺口,行業(yè)自給率逐年攀升
IGBT是國際上公認的電力電子技術(shù)第三次革命具代表性的產(chǎn)品,是工業(yè)控制及自動化領(lǐng)域的核心元器件,能夠根據(jù)工業(yè)裝置中的信號指令來調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等,以實現(xiàn)精準調(diào)控的目的。近年來,全球IGBT市場規(guī)模保持連年增長的趨勢,根據(jù)Markets and markets數(shù)據(jù),全球IGBT市場規(guī)模從2012年的32億美元增長至2021年的70.9億美元,年均復合增長率為6.6%,2021年,全球IGBT的市場規(guī)模為70.9億美元,同比增長6.6%。從2021年全球IGBT市場區(qū)域分布來看,亞太地區(qū)的市場占比為58%,占比超全球一半,遠高于北美地區(qū)11%和歐洲地區(qū)23%的市場份額。
根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2016-2021年,我國IGBT產(chǎn)量及需求量均呈現(xiàn)連年增長的趨勢,2021年,我國IGBT的需求量為13000萬只,同比增長20.00%;生產(chǎn)量為2580萬只,同比增長27.72%;產(chǎn)需差值為10620萬只。我國IGBT行業(yè)存在巨大供需缺口,基于國家核心元器件國產(chǎn)化相關(guān)政策要求,“國產(chǎn)替代”將會是未來IGBT行業(yè)發(fā)展的主旋律之一。目前,我國的IGBT市場主要由外國企業(yè)占據(jù),雖然我國IGBT市場需求增長迅速,但由于國內(nèi)相關(guān)技術(shù)人才缺乏,工藝制造基礎薄弱,國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)業(yè)化起步較晚,IGBT至今仍大量依賴進口,市場主要由歐洲、日本及美國企業(yè)占領(lǐng)。同時,國內(nèi)企業(yè)由于芯片供應主要源于國外,供應鏈受到較強的制約,導致我國IGBT產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為緩慢。
IGBT被稱為電力電子行業(yè)里的“CPU”,廣泛應用于新能源、新能源汽車、電機節(jié)能、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、家用電器、汽車電子等領(lǐng)域。隨著全球制造業(yè)向我國的轉(zhuǎn)移,我國已逐漸成為全球最大的IGBT市場,相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2021 年,我國IGBT市場規(guī)模約為218.75億元,同比增長37.23%。近年來,我國積極踐行“碳達峰、碳中和”發(fā)展戰(zhàn)略,在各行業(yè)推行節(jié)能減排目標,不斷優(yōu)化調(diào)整能源使用結(jié)構(gòu),大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè),疊加工業(yè)自動化進程加快,我國對于IGBT的市場需求不斷擴大。受益于工業(yè)控制、新能源及新能源汽車等領(lǐng)域的需求大幅增加,中國IGBT市場規(guī)模將持續(xù)增長,預計到2025年,我國IGBT市場規(guī)模將達到600億元左右。
據(jù)佰騰網(wǎng),2009-2022年,我國IGBT專利申請量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,2009-2020年,我國IGBT專利申請量呈上升態(tài)勢,202-2022年,IGBT專利申請量連續(xù)兩年同比呈現(xiàn)下降的態(tài)勢,2022年,我國IGBT專利申請量為2561件,同比下降36.69%?!靶袠I(yè)求發(fā)展,技術(shù)要先行”,IGBT行業(yè)擁有極高的技術(shù)門檻,在國家政策的引導和市場需求的拉動下,國內(nèi)多家以IGBT為主營業(yè)務的企業(yè)紛紛加大研發(fā)投入,組建高素質(zhì)研發(fā)隊伍,深耕IGBT行業(yè)的研發(fā)設計,加速追趕歐美大廠的步伐,進一步打破海外大廠對高端功率半導體市場的壟斷。 在技術(shù)方面,國內(nèi)廠商積極創(chuàng)新迭代,堅持提升自主研發(fā)能力,實現(xiàn)核心技術(shù)突破,斯達半導公司已率先實現(xiàn)了第7代IGBT產(chǎn)品的研發(fā);在產(chǎn)品方面,國內(nèi)廠商IGBT 產(chǎn)品種類進一步增加,覆蓋電壓/電流范圍進一步擴大,斯達半導公司基于第六代Trench Field Stop技術(shù)的車規(guī)級IGBT模塊已獲得多個平臺/項目定點。
近年來為了推動功率半導體行業(yè)尤其是 IGBT產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展,國家相關(guān)部門不僅制定了相關(guān)的一系列政策措施,還不斷加大金融扶持力度。其中,IGBT曾被劃為國家專項重點扶持項目實施長達15年,該項目已于2021年成功收官。同時,IGBT 國產(chǎn)化還是國家十四五規(guī)劃中關(guān)鍵半導體器件的發(fā)展重點之一。在國家政策引導和市場需求持續(xù)增長和的雙重刺激下,吸引了一批擁有豐富科研經(jīng)驗的IGBT技術(shù)人才回國,同時也為斯達半導、士蘭微、比亞迪、時代電氣等企業(yè)提供了掌握IGBT核心技術(shù)的機會,進一步推進IGBT國產(chǎn)化進程,早日擺脫IGBT產(chǎn)品進口依賴這一現(xiàn)狀。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2016-2021年,我國IGBT自給率逐年上升,2021年,我國IGBT的自給率為19.55%。2022年,國內(nèi)如斯達半導、士蘭微、時代電氣等IGBT企業(yè)的產(chǎn)能擴建項目完工投產(chǎn),公司年度產(chǎn)能得到進一步提升,預計2022年的自給率將達到26.50%。
三、下游新能源產(chǎn)業(yè)需求持續(xù)增長,推動IGBT市場規(guī)模逐步擴大
當前,新能源汽車在國內(nèi)IGBT下游應用中占比31%左右,是IGBT最大的增量市場。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會,2015-2022年,我國汽車產(chǎn)銷量上下波動,整體呈現(xiàn)出上漲趨勢,而新能源汽車在政策的引導下,其產(chǎn)銷量連年增長。2022年,我國新能源汽車的產(chǎn)量為705.8萬輛,同比增長96.90%;銷量688.7萬輛,同比增長93.40%。IGBT是新能源汽車電控系統(tǒng) 和充電樁的核心器件,決定了整車的能源利用率。同時,新能源車的車載空調(diào)、OBC、逆變器、DC/AC、發(fā)電機等也需大量應用IGBT器件。2017-2022年,我國汽車IGBT市場需求整體呈現(xiàn)上升的趨勢,在新能源汽車的拉動下,2022年,我國IGBT的市場需求為147.32億元,同比增長114.72%。
據(jù)國家能源局,2013-2022年,我國光伏新增裝機容量整體呈現(xiàn)上揚的態(tài)勢,2022年,我國光伏新增裝機容量87.41GW,同比增長32.53GW。光伏逆變器是光伏系統(tǒng)的核心部件,可以將太陽能板產(chǎn)生的可變直流電轉(zhuǎn)換為交流電,并反饋回輸電系統(tǒng)或供離網(wǎng)的電網(wǎng)使用。伴隨著新能源行業(yè)終端產(chǎn)出提升,作為逆變器中關(guān)鍵器IGBT的需求空間也將大幅提升,據(jù)信達證券統(tǒng)計,2017-2022年,我國光伏IGBT市場規(guī)模連年增長,2022年,我國光伏IGBT市場規(guī)模約41.49億元,同比增長11.62%。
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2025-2031年中國IGBT行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃及投資方向研究報告
《2025-2031年中國IGBT行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃及投資方向研究報告》共十三章,包含2020-2024年中國IGBT相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈運行走勢分析,2025-2031年中國IGBT行業(yè)發(fā)展前景預測分析,2025-2031年中國IGBT行業(yè)投資機會與風險分析等內(nèi)容。



