中國IGBT產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

中國IGBT產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀內(nèi)容概要：近年來為了推動功率半導(dǎo)體行業(yè)尤其是IGBT產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，國家相關(guān)部門不僅制定了相關(guān)的一系列政策措施，還不斷加大金融扶持力度。在國家政策引導(dǎo)和市場需求持續(xù)增長和的雙重刺激下，吸引了一批擁有豐富科研經(jīng)驗的IGBT技術(shù)人才回國，同時也為斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、比亞迪、時代電氣等企業(yè)提供了掌握IGBT核心技術(shù)的機會，進一步推進IGBT國產(chǎn)化進程。關(guān)鍵詞：IGBT、IGBT產(chǎn)需、IGBT自給率、新能源產(chǎn)業(yè)一、IGBT行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善，第七代IGBT已經(jīng)達(dá)到量產(chǎn)水平功率半導(dǎo)體主要用于電力設(shè)備的電能變換和電路控制，是進行電能處理的核心器件，弱電控制與強電運行間的橋梁,細(xì)分產(chǎn)品主要有MOSFET、BJT、IGBT等，而IGBT是目前發(fā)展最快的功率半導(dǎo)體器件之一。IGBT也稱絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。一般MOSFET器件或模組可承受電壓范圍為20-800V，而IGBT可承受1000V以上的高電壓，因而是電子領(lǐng)域較為理想的開關(guān)器件。IGBT產(chǎn)業(yè)鏈的上游原材料主要為硅晶圓、光刻板、引線框架、新型寬禁帶材料以及其他輔助材料等；中游包括產(chǎn)品的設(shè)計、研發(fā)生產(chǎn)和封裝等工序，產(chǎn)品大致可以分為功率分立器件、功率IC和功率模組三大類，目前專業(yè)從事IGBT產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計和銷售的企業(yè)主要有英飛凌、三菱、富士電機、安森美、斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、時代電氣等等；產(chǎn)業(yè)鏈的下游應(yīng)用市場有消費電子、家用電器、軌道交通、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、軍工航天以及新能源產(chǎn)業(yè)鏈。IGBT產(chǎn)業(yè)鏈的上游原材料主要為硅晶圓、光刻板、引線框架、新型寬禁帶材料以及其他輔助材料等；中游包括產(chǎn)品的設(shè)計、研發(fā)生產(chǎn)和封裝等工序，產(chǎn)品大致可以分為功率分立器件、功率IC和功率模組三大類，目前專業(yè)從事IGBT產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計和銷售的企業(yè)主要有英飛凌、三菱、富士電機、安森美、斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、時代電氣等等；產(chǎn)業(yè)鏈的下游應(yīng)用市場有消費電子、家用電器、軌道交通、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、軍工航天以及新能源產(chǎn)業(yè)鏈。從20世紀(jì)80年代至今，IGBT芯片共經(jīng)歷了7代更新升級發(fā)展歷程，產(chǎn)品從平面柵型階段發(fā)展至微溝槽柵型階段，各代IGBT產(chǎn)品的發(fā)展趨勢主要是降低損耗、節(jié)約生產(chǎn)成本，總體可以將其發(fā)展歷程分為三大主要技術(shù)階段。第一階段是以第一代、第二代為代表的平面柵型IGBT，第一代由于工藝制造復(fù)雜，現(xiàn)已基本被市場淘汰。第二階段是以第三代、第四代為代表的溝槽柵型IGBT，三、四代產(chǎn)品通過創(chuàng)新的溝槽設(shè)計，大幅度減少了IGBT的體積和使用功耗，從而得到廣泛使用。隨后在第二階段出現(xiàn)了對溝槽柵型進行改進的第五代、六代IGBT，但總體結(jié)構(gòu)并未發(fā)生較大的改變，同時還涌現(xiàn)出了向第三階段過渡的產(chǎn)品TrenchStop5型。第三階段是第七代微溝槽柵型IGBT，其進一步減少了產(chǎn)品的體積和使用功耗，目前，英飛凌等頭部企業(yè)在第七代IGBT上已經(jīng)達(dá)到量產(chǎn)水平。由于IGBT的生命周期較長，產(chǎn)品迭代速率不追求你摩爾定律，使用周期較長，雖然老一代產(chǎn)品的損耗較大，但其芯片的面積較大，穩(wěn)定性較好，部分領(lǐng)域仍會選擇使用舊代產(chǎn)品，因此，IGBT在市場上呈現(xiàn)多代共存的狀態(tài)。從20世紀(jì)80年代至今，IGBT芯片共經(jīng)歷了7代更新升級發(fā)展歷程，產(chǎn)品從平面柵型階段發(fā)展至微溝槽柵型階段，各代IGBT產(chǎn)品的發(fā)展趨勢主要是降低損耗、節(jié)約生產(chǎn)成本，總體可以將其發(fā)展歷程分為三大主要技術(shù)階段。第一階段是以第一代、第二代為代表的平面柵型IGBT，第一代由于工藝制造復(fù)雜，現(xiàn)已基本被市場淘汰。第二階段是以第三代、第四代為代表的溝槽柵型IGBT，三、四代產(chǎn)品通過創(chuàng)新的溝槽設(shè)計，大幅度減少了IGBT的體積和使用功耗，從而得到廣泛使用。隨后在第二階段出現(xiàn)了對溝槽柵型進行改進的第五代、六代IGBT，但總體結(jié)構(gòu)并未發(fā)生較大的改變，同時還涌現(xiàn)出了向第三階段過渡的產(chǎn)品TrenchStop5型。第三階段是第七代微溝槽柵型IGBT，其進一步減少了產(chǎn)品的體積和使用功耗，目前，英飛凌等頭部企業(yè)在第七代IGBT上已經(jīng)達(dá)到量產(chǎn)水平。由于IGBT的生命周期較長，產(chǎn)品迭代速率不追求你摩爾定律，使用周期較長，雖然老一代產(chǎn)品的損耗較大，但其芯片的面積較大，穩(wěn)定性較好，部分領(lǐng)域仍會選擇使用舊代產(chǎn)品，因此，IGBT在市場上呈現(xiàn)多代共存的狀態(tài)。二、我國IGBT市場存在巨大的產(chǎn)需缺口，行業(yè)自給率逐年攀升IGBT是國際上公認(rèn)的電力電子技術(shù)第三次革命具代表性的產(chǎn)品，是工業(yè)控制及自動化領(lǐng)域的核心元器件，能夠根據(jù)工業(yè)裝置中的信號指令來調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控的目的。近年來，全球IGBT市場規(guī)模保持連年增長的趨勢，根據(jù)Marketsandmarkets數(shù)據(jù)，全球IGBT市場規(guī)模從2012年的32億美元增長至2021年的70.9億美元，年均復(fù)合增長率為6.6%，2021年，全球IGBT的市場規(guī)模為70.9億美元，同比增長6.6%。從2021年全球IGBT市場區(qū)域分布來看，亞太地區(qū)的市場占比為58%，占比超全球一半，遠(yuǎn)高于北美地區(qū)11%和歐洲地區(qū)23%的市場份額。IGBT是國際上公認(rèn)的電力電子技術(shù)第三次革命具代表性的產(chǎn)品，是工業(yè)控制及自動化領(lǐng)域的核心元器件，能夠根據(jù)工業(yè)裝置中的信號指令來調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控的目的。近年來，全球IGBT市場規(guī)模保持連年增長的趨勢，根據(jù)Marketsandmarkets數(shù)據(jù)，全球IGBT市場規(guī)模從2012年的32億美元增長至2021年的70.9億美元，年均復(fù)合增長率為6.6%，2021年，全球IGBT的市場規(guī)模為70.9億美元，同比增長6.6%。從2021年全球IGBT市場區(qū)域分布來看，亞太地區(qū)的市場占比為58%，占比超全球一半，遠(yuǎn)高于北美地區(qū)11%和歐洲地區(qū)23%的市場份額。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016-2021年，我國IGBT產(chǎn)量及需求量均呈現(xiàn)連年增長的趨勢，2021年，我國IGBT的需求量為13000萬只，同比增長20.00%；生產(chǎn)量為2580萬只，同比增長27.72%；產(chǎn)需差值為10620萬只。我國IGBT行業(yè)存在巨大供需缺口，基于國家核心元器件國產(chǎn)化相關(guān)政策要求，“國產(chǎn)替代”將會是未來IGBT行業(yè)發(fā)展的主旋律之一。目前，我國的IGBT市場主要由外國企業(yè)占據(jù)，雖然我國IGBT市場需求增長迅速，但由于國內(nèi)相關(guān)技術(shù)人才缺乏，工藝制造基礎(chǔ)薄弱，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)業(yè)化起步較晚，IGBT至今仍大量依賴進口，市場主要由歐洲、日本及美國企業(yè)占領(lǐng)。同時，國內(nèi)企業(yè)由于芯片供應(yīng)主要源于國外，供應(yīng)鏈?zhǔn)艿捷^強的制約，導(dǎo)致我國IGBT產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為緩慢。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016-2021年，我國IGBT產(chǎn)量及需求量均呈現(xiàn)連年增長的趨勢，2021年，我國IGBT的需求量為13000萬只，同比增長20.00%；生產(chǎn)量為2580萬只，同比增長27.72%；產(chǎn)需差值為10620萬只。我國IGBT行業(yè)存在巨大供需缺口，基于國家核心元器件國產(chǎn)化相關(guān)政策要求，“國產(chǎn)替代”將會是未來IGBT行業(yè)發(fā)展的主旋律之一。目前，我國的IGBT市場主要由外國企業(yè)占據(jù)，雖然我國IGBT市場需求增長迅速，但由于國內(nèi)相關(guān)技術(shù)人才缺乏，工藝制造基礎(chǔ)薄弱，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)業(yè)化起步較晚，IGBT至今仍大量依賴進口，市場主要由歐洲、日本及美國企業(yè)占領(lǐng)。同時，國內(nèi)企業(yè)由于芯片供應(yīng)主要源于國外，供應(yīng)鏈?zhǔn)艿捷^強的制約，導(dǎo)致我國IGBT產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為緩慢。IGBT被稱為電力電子行業(yè)里的“CPU”，廣泛應(yīng)用于新能源、新能源汽車、電機節(jié)能、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、家用電器、汽車電子等領(lǐng)域。隨著全球制造業(yè)向我國的轉(zhuǎn)移，我國已逐漸成為全球最大的IGBT市場，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國IGBT市場規(guī)模約為218.75億元，同比增長37.23%。近年來，我國積極踐行“碳達(dá)峰、碳中和”發(fā)展戰(zhàn)略，在各行業(yè)推行節(jié)能減排目標(biāo)，不斷優(yōu)化調(diào)整能源使用結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，疊加工業(yè)自動化進程加快，我國對于IGBT的市場需求不斷擴大。受益于工業(yè)控制、新能源及新能源汽車等領(lǐng)域的需求大幅增加，中國IGBT市場規(guī)模將持續(xù)增長，預(yù)計到2025年，我國IGBT市場規(guī)模將達(dá)到600億元左右。IGBT被稱為電力電子行業(yè)里的“CPU”，廣泛應(yīng)用于新能源、新能源汽車、電機節(jié)能、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、家用電器、汽車電子等領(lǐng)域。隨著全球制造業(yè)向我國的轉(zhuǎn)移，我國已逐漸成為全球最大的IGBT市場，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國IGBT市場規(guī)模約為218.75億元，同比增長37.23%。近年來，我國積極踐行“碳達(dá)峰、碳中和”發(fā)展戰(zhàn)略，在各行業(yè)推行節(jié)能減排目標(biāo)，不斷優(yōu)化調(diào)整能源使用結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，疊加工業(yè)自動化進程加快，我國對于IGBT的市場需求不斷擴大。受益于工業(yè)控制、新能源及新能源汽車等領(lǐng)域的需求大幅增加，中國IGBT市場規(guī)模將持續(xù)增長，預(yù)計到2025年，我國IGBT市場規(guī)模將達(dá)到600億元左右。據(jù)佰騰網(wǎng)，2009-2022年，我國IGBT專利申請量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，2009-2020年，我國IGBT專利申請量呈上升態(tài)勢，202-2022年，IGBT專利申請量連續(xù)兩年同比呈現(xiàn)下降的態(tài)勢，2022年，我國IGBT專利申請量為2561件，同比下降36.69%。“行業(yè)求發(fā)展，技術(shù)要先行”，IGBT行業(yè)擁有極高的技術(shù)門檻，在國家政策的引導(dǎo)和市場需求的拉動下，國內(nèi)多家以IGBT為主營業(yè)務(wù)的企業(yè)紛紛加大研發(fā)投入，組建高素質(zhì)研發(fā)隊伍，深耕IGBT行業(yè)的研發(fā)設(shè)計，加速追趕歐美大廠的步伐，進一步打破海外大廠對高端功率半導(dǎo)體市場的壟斷。在技術(shù)方面，國內(nèi)廠商積極創(chuàng)新迭代，堅持提升自主研發(fā)能力，實現(xiàn)核心技術(shù)突破，斯達(dá)半導(dǎo)公司已率先實現(xiàn)了第7代IGBT產(chǎn)品的研發(fā)；在產(chǎn)品方面，國內(nèi)廠商IGBT產(chǎn)品種類進一步增加，覆蓋電壓/電流范圍進一步擴大，斯達(dá)半導(dǎo)公司基于第六代TrenchFieldStop技術(shù)的車規(guī)級IGBT模塊已獲得多個平臺/項目定點。據(jù)佰騰網(wǎng)，2009-2022年，我國IGBT專利申請量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，2009-2020年，我國IGBT專利申請量呈上升態(tài)勢，202-2022年，IGBT專利申請量連續(xù)兩年同比呈現(xiàn)下降的態(tài)勢，2022年，我國IGBT專利申請量為2561件，同比下降36.69%?！靶袠I(yè)求發(fā)展，技術(shù)要先行”，IGBT行業(yè)擁有極高的技術(shù)門檻，在國家政策的引導(dǎo)和市場需求的拉動下，國內(nèi)多家以IGBT為主營業(yè)務(wù)的企業(yè)紛紛加大研發(fā)投入，組建高素質(zhì)研發(fā)隊伍，深耕IGBT行業(yè)的研發(fā)設(shè)計，加速追趕歐美大廠的步伐，進一步打破海外大廠對高端功率半導(dǎo)體市場的壟斷。在技術(shù)方面，國內(nèi)廠商積極創(chuàng)新迭代，堅持提升自主研發(fā)能力，實現(xiàn)核心技術(shù)突破，斯達(dá)半導(dǎo)公司已率先實現(xiàn)了第7代IGBT產(chǎn)品的研發(fā)；在產(chǎn)品方面，國內(nèi)廠商IGBT產(chǎn)品種類進一步增加，覆蓋電壓/電流范圍進一步擴大，斯達(dá)半導(dǎo)公司基于第六代TrenchFieldStop技術(shù)的車規(guī)級IGBT模塊已獲得多個平臺/項目定點。近年來為了推動功率半導(dǎo)體行業(yè)尤其是IGBT產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，國家相關(guān)部門不僅制定了相關(guān)的一系列政策措施，還不斷加大金融扶持力度。其中，IGBT曾被劃為國家專項重點扶持項目實施長達(dá)15年，該項目已于2021年成功收官。同時，IGBT國產(chǎn)化還是國家十四五規(guī)劃中關(guān)鍵半導(dǎo)體器件的發(fā)展重點之一。在國家政策引導(dǎo)和市場需求持續(xù)增長和的雙重刺激下，吸引了一批擁有豐富科研經(jīng)驗的IGBT技術(shù)人才回國，同時也為斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、比亞迪、時代電氣等企業(yè)提供了掌握IGBT核心技術(shù)的機會，進一步推進IGBT國產(chǎn)化進程，早日擺脫IGBT產(chǎn)品進口依賴這一現(xiàn)狀。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016-2021年，我國IGBT自給率逐年上升，2021年，我國IGBT的自給率為19.55%。2022年，國內(nèi)如斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、時代電氣等IGBT企業(yè)的產(chǎn)能擴建項目完工投產(chǎn)，公司年度產(chǎn)能得到進一步提升，預(yù)計2022年的自給率將達(dá)到26.50%。近年來為了推動功率半導(dǎo)體行業(yè)尤其是IGBT產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，國家相關(guān)部門不僅制定了相關(guān)的一系列政策措施，還不斷加大金融扶持力度。其中，IGBT曾被劃為國家專項重點扶持項目實施長達(dá)15年，該項目已于2021年成功收官。同時，IGBT國產(chǎn)化還是國家十四五規(guī)劃中關(guān)鍵半導(dǎo)體器件的發(fā)展重點之一。在國家政策引導(dǎo)和市場需求持續(xù)增長和的雙重刺激下，吸引了一批擁有豐富科研經(jīng)驗的IGBT技術(shù)人才回國，同時也為斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、比亞迪、時代電氣等企業(yè)提供了掌握IGBT核心技術(shù)的機會，進一步推進IGBT國產(chǎn)化進程，早日擺脫IGBT產(chǎn)品進口依賴這一現(xiàn)狀。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016-2021年，我國IGBT自給率逐年上升，2021年，我國IGBT的自給率為19.55%。2022年，國內(nèi)如斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、時代電氣等IGBT企業(yè)的產(chǎn)能擴建項目完工投產(chǎn)，公司年度產(chǎn)能得到進一步提升，預(yù)計2022年的自給率將達(dá)到26.50%。三、下游新能源產(chǎn)業(yè)需求持續(xù)增長，推動IGBT市場規(guī)模逐步擴大當(dāng)前，新能源汽車在國內(nèi)IGBT下游應(yīng)用中占比31%左右，是IGBT最大的增量市場。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會，2015-2022年，我國汽車產(chǎn)銷量上下波動，整體呈現(xiàn)出上漲趨勢，而新能源汽車在政策的引導(dǎo)下，其產(chǎn)銷量連年增長。2022年，我國新能源汽車的產(chǎn)量為705.8萬輛，同比增長96.90%；銷量688.7萬輛，同比增長93.40%。IGBT是新能源汽車電控系統(tǒng)和充電樁的核心器件，決定了整車的能源利用率。同時，新能源車的車載空調(diào)、OBC、逆變器、DC/AC、發(fā)電機等也需大量應(yīng)用IGBT器件。2017-2022年，我國汽車IGBT市場需求整體呈現(xiàn)上升的趨勢，在新能源汽車的拉動下，2022年，我國IGBT的市場需求為147.32億元，同比增長114.72%。當(dāng)前，新能源汽車在國內(nèi)IGBT下游應(yīng)用中占比31%左右，是IGBT最大的增量市場。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會，2015-2022年，我國汽車產(chǎn)銷量上下波動，整體呈現(xiàn)出上漲趨勢，而新能源汽車在政策的引導(dǎo)下，其產(chǎn)銷量連年增長。2022年，我國新能源汽車的產(chǎn)量為705.8萬輛，同比增長96.90%；銷量688.7萬輛，同比增長93.4