本周,，一則中國本土IGBT新銳量產(chǎn)的消息吸引了不少眼球,，7月7日,，智新半導(dǎo)體車規(guī)級IGBT模塊實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),，這是東風(fēng)公司和中國中車戰(zhàn)略合作成立智新半導(dǎo)體公司后結(jié)出的第一個(gè)碩果,。
據(jù)報(bào)道,，此次投產(chǎn)的IGBT模塊,，具有良好的散熱性和抗電磁干擾性,，能夠滿足車規(guī)級產(chǎn)品的高可靠性要求,。這樣一來,，中國新能源汽車企業(yè)又多了一個(gè)選擇，為本土汽車功率半導(dǎo)體供應(yīng)鏈增添了砝碼,。
近期,，不僅智新半導(dǎo)體，在剛剛過去的6月份,，以及7月上旬,，短短一個(gè)多月時(shí)間內(nèi)，中國本土的IGBT芯片和模塊,，特別是車用產(chǎn)品,，不約而同地冒了出來，呈現(xiàn)出集體爆發(fā)的態(tài)勢,。
6月,，華虹與斯達(dá)半導(dǎo)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方共同宣布,，攜手打造的高功率車規(guī)級12英寸IGBT芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),，已通過終端車企產(chǎn)品驗(yàn)證，廣泛進(jìn)入了以汽車應(yīng)用為代表的動(dòng)力單元市場,。
6月21日,，士蘭微公告稱，公司擬通過控股子公司成都集佳科技有限公司投資建設(shè)“汽車級和工業(yè)級功率模塊和功率集成器件封裝生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目一期”,。該項(xiàng)目總投資為7.58億元,。該項(xiàng)目建設(shè)期2年，達(dá)產(chǎn)期2年,。投產(chǎn)后,，IGBT模塊將是主力產(chǎn)品。
6月23日，賽晶科技首條IGBT生產(chǎn)線正式竣工投產(chǎn),，IGBT生產(chǎn)線進(jìn)入試生產(chǎn)階段,。據(jù)悉，該公司IGBT項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)2條IGBT芯片背面工藝生產(chǎn)線,、5條IGBT模塊封裝測試生產(chǎn)線,，建成后年產(chǎn)能達(dá)200萬件IGBT模塊產(chǎn)品。其IGBT產(chǎn)品應(yīng)用將涵蓋600V至1700V的中低壓領(lǐng)域,，面向電動(dòng)汽車,、光伏風(fēng)電、工業(yè)變頻等市場,。
7月5日,，聞泰科技宣布通過荷蘭子公司安世半導(dǎo)體收購英國半導(dǎo)體廠商N(yùn)ewport Wafer Fab的全部股票。Newport Wafer Fab成立于1982年,，主要生產(chǎn)車用高能效功率半導(dǎo)體,，而安世半導(dǎo)體是車用芯片和元器件的重要廠商，對于該收購案,，聞泰科技董事長張學(xué)政表示,，Newport的加入，將會(huì)有效提升安世半導(dǎo)體在車規(guī)級IGBT,、MOSFET,、Analog和化合物半導(dǎo)體等產(chǎn)品領(lǐng)域的能力。
無論是工廠開工,，還是開始量產(chǎn),，或是并購,，以上這些廠商都是聚焦在以車用為主的IGBT產(chǎn)品市場,，體現(xiàn)出了該市場的火爆程度。
IGBT需求旺盛
未來幾年,，電動(dòng)汽車的銷量增速有望超過50%,。受益于政策支持及銷售補(bǔ)助，預(yù)計(jì)全球及中國新能源電動(dòng)車銷量的復(fù)合年增長率將達(dá)到32%,，這將帶動(dòng)相關(guān)半導(dǎo)體,，電子產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，汽車作為拉動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三駕馬車之一絕非虛言（5G,、物聯(lián)網(wǎng)和汽車電子被認(rèn)為是下一波帶動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大引擎）,。
在汽車應(yīng)用中，功率半導(dǎo)體用量僅次于MCU,，其市場份額巨大,。
新能源汽車新增半導(dǎo)體用量中大部分是功率半導(dǎo)體。在傳統(tǒng)汽車中，功率半導(dǎo)體主要應(yīng)用在啟動(dòng)與發(fā)電,、安全等領(lǐng)域,，占傳統(tǒng)汽車半導(dǎo)體總量的20%，單車價(jià)值約為60美元,。
由于新能源汽車普遍采用高壓電路,，當(dāng)電池輸出高電壓時(shí)，需要頻繁進(jìn)行電壓變換,，這時(shí)電壓轉(zhuǎn)換電路（DC-DC）用量大幅提升,，此外，還需要大量的DC-AC逆變器,、變壓器,、換流器等，這些對IGBT,、MOSFET,、 二極管等半導(dǎo)體器件的需求量也有大幅增加。以上這些極大帶動(dòng)了汽車電子系統(tǒng)對功率器件需求的增加,。
根據(jù)麥肯錫的統(tǒng)計(jì),，純電動(dòng)汽車的半導(dǎo)體成本為704美元，比傳統(tǒng)汽車的350美元增加了1倍,，其中功率器件成本高達(dá)387美元,，占55%。純電動(dòng)汽車相比傳統(tǒng)汽車新增的半導(dǎo)體成本中,，功率器件成本約為269 美元,，占新增成本的76%。
新能源電動(dòng)車動(dòng)力產(chǎn)生和傳輸過程與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)有較大差異,，需要頻繁進(jìn)行電壓變換和直流-交流轉(zhuǎn)換,。加之純電動(dòng)車對續(xù)航里程的高需求，使得電能管理需求更精細(xì)化,，這些對IGBT,、MOSFET、二極管等功率分立器件的需求遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽車,。而IGBT在汽車需求的帶動(dòng)下,，將出現(xiàn)爆發(fā)式增長。
車用功率模塊（當(dāng)前的主流是IGBT）決定了車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵性能,，同時(shí)占電機(jī)逆變器成本的40%以上,，是核心部件。
IGBT約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)器成本的三分之一,，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)器約占整車成本的15~20%,，也就是說,，IGBT占整車成本的5~7%。
在技術(shù)層面,，IGBT芯片經(jīng)歷了一系列的迭代過程,，包括從PT向NPT，再到FS的升級,，這些使芯片變薄,，降低了熱阻，并提升了Tj,；IEGT,、CSTBT和MPT的引入，持續(xù)降低了Vce,，并提高了功率密度,；通過表面金屬及鈍化層優(yōu)化，可滿足車用的高可靠性要求,。
近些年,，IGBT在結(jié)構(gòu)上也一直在創(chuàng)新，如出現(xiàn)了RC-IGBT,，以及將FWD與IGBT集成到一起的設(shè)計(jì),；此外，在功能上也有集成,，如集成電流,、溫度傳感器等。
IGBT 廣泛運(yùn)用于汽車電機(jī)控制系統(tǒng),，目前,，汽車電機(jī)控制系統(tǒng)需要用到數(shù)十個(gè)IGBT。以特斯拉為例,，特斯拉后三相交流異步電機(jī)每相要用到28個(gè)IGBT,，總計(jì)要用84個(gè)IGBT，加上電機(jī)其他部位的IGBT,，特斯拉共計(jì)使用了96個(gè)IGBT（雙電機(jī)還要加前電機(jī)的36個(gè)）,。按照 4~5美元/個(gè)的價(jià)格計(jì)算，雙電機(jī)IGBT價(jià)值大概在650美元左右,。
雖然SiC MOSFET比IGBT更先進(jìn)，且市場發(fā)展?jié)摿芎茫ㄌ厮估呀?jīng)采用SiC MOSFET,，蔚來汽車也將陸續(xù)采用）,。但就目前來看，SiC功率器件還存在著一些問題,，具體表現(xiàn)在：成品率低,，成本高,；SiC和SiO2界面缺陷多，柵氧長期可靠性是個(gè)問題,；SiC MOSFET缺少長期可靠性數(shù)據(jù),。
另外，SiC器件載流能力低,，而成本過高,，同等級別的SiC MOSFET芯片，其成本是硅基IGBT的8~12倍,。功耗方面,，SiC MOSFET先于硅基IGBT開通，后于IGBT關(guān)斷,，而IGBT可以實(shí)現(xiàn)ZVS（零電壓開關(guān)）,，可大幅降低損耗。
總體來看,，IGBT的電氣特性接近SiC MOSFET芯片的90%,，而成本則是SiC MOSFET的25%。因此,，SiC和硅混合開關(guān)模塊會(huì)有很大的市場應(yīng)用前景,，而純SiC器件要想在汽車功率系統(tǒng)當(dāng)中普及，還需要時(shí)間,。IGBT依然是市場主力,。
中國市場在成長
中國是新能源汽車最重要的市場之一， 中國新能源車銷售量占全球銷量一半以上,。
在這樣的市場背景下,，國際半導(dǎo)體大廠紛紛與國內(nèi)汽車主機(jī)廠建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，例如,，在2018年3月,，上汽集團(tuán)與英飛凌成立合資企業(yè)——上汽英飛凌半導(dǎo)體公司。據(jù)悉,，上汽英飛凌半導(dǎo)體聚焦IGBT模塊封裝業(yè)務(wù),，旨在服務(wù)上汽集團(tuán)及其他國內(nèi)新能源汽車廠商，計(jì)劃實(shí)現(xiàn)100萬套的年產(chǎn)能,。
另外,，聞泰科技取得安世半導(dǎo)體控股權(quán)，后者在汽車功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域有著深厚的積累,，其超過50%的產(chǎn)品應(yīng)用在汽車領(lǐng)域,，按照規(guī)劃，安世半導(dǎo)體將在中國大陸逐步擴(kuò)產(chǎn),。
對比汽車半導(dǎo)體的競爭格局和國外廠商的發(fā)展史,，中國國內(nèi)廠商主要有兩種發(fā)展路徑：一是在傳統(tǒng)芯片領(lǐng)域通過收購獲得技術(shù)和客戶資源,；二是在新能源汽車功率半導(dǎo)體和智能汽車芯片上發(fā)力。
電動(dòng)化為汽車半導(dǎo)體市場帶來新增需求的同時(shí),，也為國內(nèi)汽車半導(dǎo)體廠商提供了不少機(jī)遇,。目前，越來越多的國內(nèi)廠商開始在新能源汽車功率半導(dǎo)體上布局,，代表廠商包括比亞迪,、中國中車、士蘭微電子,，以及前文提到的那幾家廠商等,。
不過，中國本土的汽車功率半導(dǎo)體廠商還比較弱,，市占率比較低,，短時(shí)間內(nèi)難以與國際大廠形成真正的競爭關(guān)系，還需要不斷成長,。
