眾所周知,，在新能源汽車中，IGBT是很重要的一部分,，IGBT是汽車電機驅(qū)動部分最核心的元件,，它對于一輛汽車的穩(wěn)定性與安全性有著至關(guān)重要的影響。
據(jù)了解,，IGBT約占電機驅(qū)動系統(tǒng)成本的一半,，而電機驅(qū)動系統(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（雙擴散形成的金屬－氧化物－半導(dǎo)體）工藝被采用到IGBT中來,。那時硅芯片的結(jié)構(gòu)是一種較厚的NPT（非穿通）型設(shè)計，后天采用PT型結(jié)構(gòu)在參數(shù)折中得到了顯著改進,，同時在幾年中,，采用PT設(shè)計的外延片上制備的DMOS平面柵結(jié)構(gòu)，其設(shè)計規(guī)則從5微米先進到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（載流子儲存的溝槽柵雙極晶體管）成功實現(xiàn)第5代IGBT模塊,，它采用了弱穿通（LPT）芯片結(jié)構(gòu)，同時也采用了更先進的寬元胞間距的設(shè)計,，再度提升芯片的性能,。
歷時超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：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 Trench 溝槽,。隨著技術(shù)的升級,，芯片面積、工藝線寬,、通態(tài)功耗,、關(guān)斷時間、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IGBT芯片,；2017年,，中車株洲自主研發(fā)出首款達到世界領(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IGBT芯片,。除此之外，我國還有斯達半導(dǎo),、陸芯半導(dǎo)體,、士蘭微、揚杰科技等企業(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)會數(shù)據(jù)，2022年1-10月,，新能源汽車產(chǎn)銷分別達到548.5萬輛和528萬輛,，同比均增長1.1倍，市場占有率達到24％,。
在車規(guī)級IGBT領(lǐng)域,，斯達半導(dǎo)與時代電氣為國內(nèi)龍頭企業(yè)。斯達半導(dǎo)在10月份披露的三季報預(yù)告顯示,，其前三季度預(yù)計實現(xiàn)歸母凈利潤5.88億元-5.92億元,，同比增長120.42％-121.93％。
斯達半導(dǎo)單三季度預(yù)計實現(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)績高速增長趨勢仍處于加速狀態(tài),。
時代電氣三季報顯示,，其在今年前三季度實現(xiàn)營收108.76億元，同比增長27.56％,，凈利潤達到15.63億元,，同比增長近三成。從數(shù)據(jù)上看,，不如斯達半導(dǎo)業(yè)績增長迅猛，但該公司的功率半導(dǎo)體器件實現(xiàn)營收12.92億元,，同比增長高達77.82％,。此外，公司新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)實現(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％,，其中歸母凈利潤達到了57.16億元,，創(chuàng)單季新高。前三季度累計實現(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的擴產(chǎn)熱
今年的IGBT行業(yè)供需格局依舊緊缺,，緩解供需錯配狀況，國內(nèi)廠商近期密集宣布擴產(chǎn),。
今年9月24日,，斯達半導(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)計將會達成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）的兩個建設(shè)項目,。宜興的建設(shè)項目投資約58.26億元，株洲的建設(shè)項目投資約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,，時代電氣公司擬對控股子公司株洲中車時代半導(dǎo)體有限公司（以下簡稱“中車時代半導(dǎo)體”）增資人民幣24.6億元，增資的資金用于中車時代半導(dǎo)體向公司購買汽車組件配套建設(shè)項目部分資產(chǎn),。據(jù)了解,，時代電氣的汽車組件配套建設(shè)項目總投資33億元，項目于2019年開始建設(shè),，預(yù)計2023年完成建設(shè),，這是全套項目，里面包含IGBT項目,。
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)線項目,、SiC功率器件生產(chǎn)線建設(shè)項目,、汽車半導(dǎo)體封裝項目（一期）、補充流動資金,。
總結(jié)
據(jù)Omdia預(yù)測,，預(yù)計至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,，時代電氣三期項目建設(shè)期約24個月，士蘭微定增項目建設(shè)期則為3年,，短期來看,，國內(nèi)供需錯配局面很難改變。
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