眾所周知，在新能源汽車中，IGBT是很重要的一部分，IGBT是汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分最核心的元件，它對(duì)于一輛汽車的穩(wěn)定性與安全性有著至關(guān)重要的影響。
據(jù)了解，IGBT約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本的一半，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占整車成本的15-20％，而IGBT占整車成本的7-10％，可以說是除電池之外成本第二高的元件，同時(shí)它也決定了整車的能源效率。此外，直流充電樁的核心也是IGBT管，直流充電樁30％的原材料成本就是IGBT。
IGBT的發(fā)展史
IGBT學(xué)名是絕緣柵雙極型晶體管芯片（Insulated Gate Bipolar Transistor），從芯片分類上來看屬于功率分立器件，并且IGBT是功率半導(dǎo)體新一代中的典型產(chǎn)品。
在早期IGBT還不像現(xiàn)在這么強(qiáng)大，1979年，MOS柵功率開關(guān)器件作為IGBT概念的先驅(qū)被提出，在80年代初，用于功率MOSFET制造技術(shù)的DMOS（雙擴(kuò)散形成的金屬－氧化物－半導(dǎo)體）工藝被采用到IGBT中來。那時(shí)硅芯片的結(jié)構(gòu)是一種較厚的NPT（非穿通）型設(shè)計(jì)，后天采用PT型結(jié)構(gòu)在參數(shù)折中得到了顯著改進(jìn)，同時(shí)在幾年中，采用PT設(shè)計(jì)的外延片上制備的DMOS平面柵結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)規(guī)則從5微米先進(jìn)到3微米。
90年代中期，溝槽柵結(jié)構(gòu)返回到一種新概念的IGBT，這時(shí)硅芯片重直結(jié)構(gòu)發(fā)生了急劇的轉(zhuǎn)變，采用非穿通（NPT）結(jié)構(gòu)，使得硅芯片變化成弱穿通（LPT）結(jié)構(gòu)。
到了1996年，用CSTBT（載流子儲(chǔ)存的溝槽柵雙極晶體管）成功實(shí)現(xiàn)第5代IGBT模塊，它采用了弱穿通（LPT）芯片結(jié)構(gòu)，同時(shí)也采用了更先進(jìn)的寬元胞間距的設(shè)計(jì)，再度提升芯片的性能。
歷時(shí)超30年，IGBT 已經(jīng)發(fā)展至第七代，各方面性能不斷優(yōu)化。目前為止，IGBT芯片經(jīng)歷了七代升級(jí)：襯底從 PT 穿通，NPT 非穿通到 FS 場 截止，柵極從平面到 Trench 溝槽，最后到第七代的精細(xì) Trench 溝槽。隨著技術(shù)的升級(jí)，芯片面積、工藝線寬、通態(tài)功耗、關(guān)斷時(shí)間、開關(guān) 功耗均不斷減小，斷態(tài)電壓由第一代的600V升至第七代7000V。
我國IGBT發(fā)展如何呢？筆者了解到，比亞迪在2009年生產(chǎn)出首款車規(guī)級(jí)IGBT芯片；2017年，中車株洲自主研發(fā)出首款達(dá)到世界領(lǐng)先水平的高鐵用IGBT芯片；2021年7月，智新半導(dǎo)體掌握全鏈條關(guān)鍵核心技術(shù)量產(chǎn)出車規(guī)級(jí)IGBT芯片。除此之外，我國還有斯達(dá)半導(dǎo)、陸芯半導(dǎo)體、士蘭微、揚(yáng)杰科技等企業(yè)具備IGBT芯片生產(chǎn)能力。
車規(guī)賽道業(yè)績翻番，訂單爆棚
全球IGBT芯片市場中，德國英飛凌、日本三菱是領(lǐng)先生產(chǎn)商，二者分別在新能源汽車用IGBT芯片、高鐵用IGBT芯片領(lǐng)域處于壟斷地位。
中國已經(jīng)成為全球最大的IGBT市場，在下游應(yīng)用領(lǐng)域中，新能源汽車、工業(yè)控制是IGBT最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，合計(jì)占比超過50％。其中新能源汽車市場占比31％；工控領(lǐng)域市場占比20％。
根據(jù)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2022年1-10月，新能源汽車產(chǎn)銷分別達(dá)到548.5萬輛和528萬輛，同比均增長1.1倍，市場占有率達(dá)到24％。
在車規(guī)級(jí)IGBT領(lǐng)域，斯達(dá)半導(dǎo)與時(shí)代電氣為國內(nèi)龍頭企業(yè)。斯達(dá)半導(dǎo)在10月份披露的三季報(bào)預(yù)告顯示，其前三季度預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤5.88億元-5.92億元，同比增長120.42％-121.93％。
斯達(dá)半導(dǎo)單三季度預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤2.41億元-2.45億元，同比增長114.10％-117.65％，環(huán)比增長23.38％-25.43％。從環(huán)比來看，其業(yè)績高速增長趨勢(shì)仍處于加速狀態(tài)。
時(shí)代電氣三季報(bào)顯示，其在今年前三季度實(shí)現(xiàn)營收108.76億元，同比增長27.56％，凈利潤達(dá)到15.63億元，同比增長近三成。從數(shù)據(jù)上看，不如斯達(dá)半導(dǎo)業(yè)績?cè)鲩L迅猛，但該公司的功率半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)營收12.92億元，同比增長高達(dá)77.82％。此外，公司新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入8.35億元，同比增長193.83％。
比亞迪半導(dǎo)體憑借新能源汽車第三季度營收1170.81億元，同比增長115.59％，其中歸母凈利潤達(dá)到了57.16億元，創(chuàng)單季新高。前三季度累計(jì)實(shí)現(xiàn)營收約2676.88億元，同比增長84.37％，歸屬于上市公司股東的凈利潤約93.11億元，同比增長281.13％。值得注意的是，比亞迪今年前三季度的凈利潤已超過去3年利潤總和。
除此之外，揚(yáng)杰科技前三季歸母凈利潤為8.75億元-9.88億元，比上年同期增長55％-75％。其中，MOSFET、IGBT、SiC等功率半導(dǎo)體器件銷售收入同比增長均超過100％。
IGBT的擴(kuò)產(chǎn)熱
今年的IGBT行業(yè)供需格局依舊緊缺，緩解供需錯(cuò)配狀況，國內(nèi)廠商近期密集宣布擴(kuò)產(chǎn)。
今年9月24日，斯達(dá)半導(dǎo)宣布定增獲得發(fā)審委通過，將募資35億元用于IGBT芯片、SiC芯片的研發(fā)及生產(chǎn)。預(yù)計(jì)將會(huì)達(dá)成6英寸IGBT產(chǎn)能30萬片／年，6英寸SiC芯片產(chǎn)能6萬片／年。
同在9月份，時(shí)代電氣宣布將投資111.2億元用于中低壓功率器件產(chǎn)業(yè)化（宜興）一期與中低壓功率器件產(chǎn)業(yè)化（株洲）的兩個(gè)建設(shè)項(xiàng)目。宜興的建設(shè)項(xiàng)目投資約58.26億元，株洲的建設(shè)項(xiàng)目投資約52.93億元，投資分別用于新能源汽車領(lǐng)域以及新能源發(fā)電、工控、家電領(lǐng)域的年產(chǎn)36萬片8英寸中低壓組件基材產(chǎn)能。
近日，時(shí)代電氣公司擬對(duì)控股子公司株洲中車時(shí)代半導(dǎo)體有限公司（以下簡稱“中車時(shí)代半導(dǎo)體”）增資人民幣24.6億元，增資的資金用于中車時(shí)代半導(dǎo)體向公司購買汽車組件配套建設(shè)項(xiàng)目部分資產(chǎn)。據(jù)了解，時(shí)代電氣的汽車組件配套建設(shè)項(xiàng)目總投資33億元，項(xiàng)目于2019年開始建設(shè)，預(yù)計(jì)2023年完成建設(shè)，這是全套項(xiàng)目，里面包含IGBT項(xiàng)目。
士蘭微此前披露非公開發(fā)行A股股票預(yù)案，擬定增募集資金總額不超過65億元，用于年產(chǎn)36萬片12英寸芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目、SiC功率器件生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目、汽車半導(dǎo)體封裝項(xiàng)目（一期）、補(bǔ)充流動(dòng)資金。
總結(jié)
據(jù)Omdia預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)至2024年全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將增長至522億美元，其中MOSFET和IGBT有望成為未來5年增長最強(qiáng)勁的功率器件。
目前規(guī)劃的產(chǎn)能還有著較長的爬坡階段，時(shí)代電氣三期項(xiàng)目建設(shè)期約24個(gè)月，士蘭微定增項(xiàng)目建設(shè)期則為3年，短期來看，國內(nèi)供需錯(cuò)配局面很難改變。
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