近年來IGBT大火，許多廠商紛紛入局，但IGBT的價格一直都很貴，而且整體處于緊缺狀態(tài)。

以英飛凌的型號為FF600R17ME4的IGBT舉例，2020年2月份在正能量電子網(wǎng)的報價為650元左右，但從2020年4月份開始暴漲，現(xiàn)在已經(jīng)高達1400元，英飛凌其余型號的IGBT，也均有不同漲幅。

前段時間，富昌電子發(fā)布了2021年Q4芯片供應的市場報告，報告中顯示IGBT交期仍沒有回落跡象，如英飛凌的IGBT交期長達39周－50周，ST的IGBT交期為36周－42周，仙童（被安森美收購）的IGBT交期為26周－52周，動輒四五十周的交期，和常態(tài)下IGBT芯片7－8周的交期相差甚遠。

近年來，我國不斷推行碳中和政策，受碳中和的節(jié)能減排目標影響，能源生產(chǎn)方面的光伏、風電等領(lǐng)域市場不斷擴大，從能源消費等領(lǐng)域來看，新能源汽車、電氣化鐵路、節(jié)能家電等方面市場也在不斷走高，而這些領(lǐng)域全都離不開IGBT。

在這種情況下，IGBT發(fā)展前景一片大好，需求不斷擴大，但有很多朋友可能還是不夠了解IGBT，那么今天芯世相就給大家科普一下IGBT，閱讀這篇文章，你會了解到：

IGBT是何方神圣？

國內(nèi)外IGBT廠商的對比

制約國內(nèi)IGBT廠商發(fā)展的因素

01

IGBT是何方神圣？

IGBT是一種功率半導體器件，它的中文名叫“絕緣柵雙極晶體管”，是由BJT（雙極結(jié)型晶體管）和MOSFET（絕緣柵場效應管）組成的。IGBT按封裝劃分可以分為單管分立器件、IGBT模塊、IPM。通常市場上的IGBT指的是IGBT模塊，也就是由IGBT和FWD通過特定電路橋接封裝而成的模塊化半導體產(chǎn)品，也是我們本文主要探討的內(nèi)容。

相信很多朋友看到這已經(jīng)懵了，但通俗的講，其實可以將IGBT理解成一個開關(guān)，通過不斷的通斷讓交流電與直流電可以相互轉(zhuǎn)換，驅(qū)動電力電子裝置運行，具有節(jié)約能源的特點，俗稱電力電子裝置的“CPU”。在交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域都能看見它的身影。

根據(jù)工作環(huán)境的電壓不同，IGBT可以分為低壓（600V以下）、中壓（600V－1200V）、高壓（1700V－6500V）。

一般低壓IGBT常用于變頻白電、新能源汽車零部件等領(lǐng)域；中壓IGBT常用于工業(yè)控制、新能源汽車等領(lǐng)域；高壓IGBT常用于軌道交通、電網(wǎng)等領(lǐng)域。

就我國來說，IGBT的下游應用市場中新能源汽車占比最大（市場占比為30％）；之后是工業(yè)控制（市場占比為27％）、消費電子（市場占比為22％）。

但目前IGBT主流器件市場上，大部分IGBT都依賴進口，基本被如英飛凌、富士電機等國外歐美、日本企業(yè)壟斷，從全球市場份額來看，2020年全球前十IGBT廠商大多數(shù)為國外企業(yè)，而中國僅有斯達半導體一家上榜。

排名前十的公司分別為英飛凌（市場占比36．5％）、富士電機（市場占比11．4％）、三菱電機（市場占比9．7％）、Semikron（市場占比5．8％）、Vincotech（三菱電機控股，市場占比3．3％）、斯達半導體（市場占比2．8％）、日立（市場占比2．7％）、Danfoss（市場占比2．5％）、ABB（市場占比2．3％）、Bosch（市場占比2．1％），我國IGBT的發(fā)展進程雖然不如國外，但我國的IGBT市場還是有很大前景。

從上圖看出2010年時，全球IGBT市場規(guī)模為210．4億元，我國僅有50．5億元，但在2018年時，全球IGBT規(guī)模為408．5億元，而我國已經(jīng)達到261．9億元，中國市場規(guī)模同期增速為18．2％。

金智創(chuàng)新預測，未來幾年我國的IGBT市場需求占比將從2019年不到35％提升到2025年的50％或以上，巨大的需求將為我國IGBT廠商提供良好的機會，但目前來看，國內(nèi)IGBT廠商相比國外IGBT廠商，仍有不小差距。

02

國內(nèi)外IGBT廠商的對比

國內(nèi)廠商和國外廠商存在差距的原因主要是因為國外廠商成立時間早，技術(shù)領(lǐng)先、產(chǎn)品成熟、市場占比大、利潤高、用戶反饋豐富，自然有先發(fā)優(yōu)勢。

比如富士電機成立于1923年，三菱電機成立于1921年，英飛凌雖然成立于1999年，但它脫胎于西門子集團的半導體事業(yè)部，在成立之前就積累了許多的技術(shù)和經(jīng)驗。

再反觀幾大國內(nèi)廠商，比亞迪半導體成立于2004年、中車時代成立于2005年、士蘭微成立于1997年、華微電子成立于1999年，整體入局較晚，無論是技術(shù)、經(jīng)驗，還是用戶反饋，相比國外都有不足，這么一看，國產(chǎn)IGBT廠商確實有點難：

1．設(shè)計難

2．生產(chǎn)線難

3．制造難

4．工藝難

5．下游認證周期長，門檻高

首先說說IGBT的設(shè)計，這是IGBT生產(chǎn)中極為重要的一環(huán)，前文提到過，IGBT就是將BJT和MOSFET組合成的新器件，按理說應該不難才對，但事實并沒有那么簡單。

很多朋友表示，這個電路只要有一些基礎(chǔ)，就很容易看懂，但是具體操作起來，卻有著很高的難度。

因為IGBE需要工作在大電流、高電壓、高頻率的工作環(huán)境中，因此進行芯片設(shè)計時的具體參數(shù)十分復雜，對技術(shù)水平有很高的要求。

第二點就是生產(chǎn)線的問題，IGBT的主流生產(chǎn)線是8英寸和12英寸，像英飛凌等國外大廠，早就已經(jīng)有了12英寸生產(chǎn)線，但我國早期多數(shù)IGBT生產(chǎn)線還停留在6英寸和8英寸，導致單位芯片制造成本高，產(chǎn)出芯片少。不過目前士蘭微等許多企業(yè)也已經(jīng)建立了12英寸生產(chǎn)線，情況已經(jīng)要好轉(zhuǎn)許多。

第三點就是IGBT的制造方面，IGBT分為IDM模式（有晶圓廠）和Fabless模式（無晶圓廠），其中國外大廠主要以IDM模式為主，如英飛凌、三菱電機等，有自己有生產(chǎn)線，產(chǎn)能自己說了算，工藝自己方便調(diào)整，最核心的技術(shù)都在自己手里，自給自足。目前國內(nèi)能把IGBT芯片的IDM模式做好的，主要有比亞迪半導體、株洲中車時代等廠商。

第四點是工藝難，IGBT對背面工藝和減薄工藝要求很高，但對多數(shù)國內(nèi)企業(yè)來說，這兩項工藝和英飛凌等國外大廠相比仍比較落后。

第五點，是因為IGBT芯片屬于電力電子核心器件，本身就有很高的門檻，因此下游廠商在采購時，也會經(jīng)過多重測試環(huán)節(jié)，才敢大批量投入，因此下游的認證周期本身就很長。

而IGBT廠商本就不多，老牌廠商和下游長期合作，尤其是國外IGBT大廠和部分國內(nèi)IGBT廠商，已經(jīng)和客戶建立了一定的信任基礎(chǔ)，此時國內(nèi)新玩家入場，很難短時間內(nèi)贏得客戶信任，因此就算大廠缺貨，下游也不敢輕易使用替換，所以IGBT市場門檻高、替換難，也在一定程度上制約了國內(nèi)IGBT的發(fā)展。

03

國產(chǎn)IGBT“芯”機會

在以前，國內(nèi)終端企業(yè)對國產(chǎn)芯片替代的意愿并不強，但隨著中美貿(mào)易摩擦的不斷加劇，國內(nèi)終端們開始主動嘗試芯片國產(chǎn)替代，為IGBT在內(nèi)的國產(chǎn)芯片的發(fā)展打開了切口。

要知道過去90％以上IGBT器件都依賴進口，尤其是3300V以上高電壓等級的IGBT更是長期由少數(shù)國外半導體廠商壟斷，一旦我們被國外IGBT“卡脖子”，對我國的IGBT下游應用端將造成嚴重的影響，因此為了實現(xiàn)IGBT的自主可控，中國的IGBT發(fā)展勢在必行。

而且中國IGBT的發(fā)展還有著很客觀前景，《全球新能源汽車市場中長期發(fā)展展望（2025）》顯示，2019年中國新能源汽車銷量達109萬輛，占全球新能源汽車銷量的49．3％，預計2025年中國新能源汽車銷量約達到550萬輛左右。

而一輛新能源汽車一般需要多個IGBT模塊，約占整車成本的7％－10％，因此，隨著新能源汽車需求的爆發(fā)式增長，IGBT模塊也會也會迎來巨大的市場。

其次在光伏領(lǐng)域，近年來，國家倡導節(jié)能減排，支持“碳中和”概念，國內(nèi)光伏逆變器廠商在過去幾年內(nèi)增長迅速，2017年時，中國逆變器的出貨量僅有10GW，但中商產(chǎn)業(yè)研究院預測2022年中國逆變器的出貨量將達到173GW之多。

而IGBT是逆變器的核心器件之一，占整體逆變器價值量的20％—30％，這意味著IGBT的需求只會越來越大，是國產(chǎn)IGBT的新增進點。

第二個機會點是因為市場上IGBT缺貨情況嚴重，前文已經(jīng)提到國外IGBT大廠交期動輒四五十周的交期，和常態(tài)下IGBT芯片7－8周的交期相差甚遠，供給嚴重不足的情況下，對于國產(chǎn)廠商來說，就到了攻市占，拼技術(shù)的重要時刻，網(wǎng)上關(guān)于IGBT國產(chǎn)替代的話題也逐漸火熱了起來。

國家也對此進行了布局，將IGBT列為國家16個重大技術(shù)突破專項中的第二位，簡稱“02專項”，前段時間，國家電網(wǎng)的IGBT也有了新突破，為我國的IGBT發(fā)展吹響了“沖鋒號”。

“10月30日22時，國家電網(wǎng)自主研發(fā)生產(chǎn)的3300伏IGBT器件經(jīng)過連續(xù)兩天2次12小時40萬千瓦功率大負荷連續(xù)試運行，在福建廈門柔直鷺島換流站完成調(diào)試！這標志著我國已完全掌握IGBT器件設(shè)計、工藝、生產(chǎn)、應用等核心技術(shù)，打破了國外廠家對該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，解決了電網(wǎng)核心功率期間卡脖子問題，具有里程碑意義?！薄娋W(wǎng)頭條

縱觀現(xiàn)在的國內(nèi)IGBT市場，有不斷入局的國產(chǎn)廠商，積極研發(fā)的國家電網(wǎng)，前景大好的新能源汽車，大勢所趨的碳中和，現(xiàn)貨緊缺的芯片市場……總的來說，發(fā)展國內(nèi)IGBT，是一條前景無限好的道路。

但這條路，注定是充滿荊棘的。

參考資料：

【1】《IGBT！國家電網(wǎng)做到了！》電網(wǎng)頭條，2021

【2】《盤點國內(nèi)IGBT企業(yè)，23家！》，旺財芯片，2021

【3】《IGBT的發(fā)展為什么這么難？》，科創(chuàng)之道，2020

【4】《IGBT國內(nèi)替代國外》，ittbank，2020