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,、風電等領域市場不斷擴大，從能源消費等領域來看,，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域；中壓IGBT常用于工業(yè)控制,、新能源汽車等領域,；高壓IGBT常用于軌道交通、電網(wǎng)等領域,。

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,，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,，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器件設計、工藝,、生產(chǎn),、應用等核心技術(shù)，打破了國外廠家對該領域的技術(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