在2019年11月末的時(shí)候，行業(yè)內(nèi)媒體集微網(wǎng)報(bào)道了華為已開(kāi)始從 IGBT 廠商挖人，自己研發(fā) IGBT 器件的消息，春節(jié)期間，滿天芯就著申港證券的報(bào)告，和大家一起回顧一下華為入場(chǎng)IGBT和國(guó)內(nèi)IGBT發(fā)展現(xiàn)狀。
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），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(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有 MOSFET 的高輸入阻抗和 GTR（電力晶體管）的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR 飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET 驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT 綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為 600V 及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。
根據(jù) IC Insights 的預(yù)測(cè)，未來(lái)半導(dǎo)體功率器件中，MOSFET 與 IGBT 器件將是最強(qiáng)勁的增長(zhǎng)點(diǎn)。IGBT 是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷追Q電力電子裝置的“CPU”，作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。隨著新能源汽車、軌道交通及智能電網(wǎng)的發(fā)展，IGBT 需求迎來(lái)大幅增長(zhǎng)。
一、華為入場(chǎng)推進(jìn) IGBT 發(fā)展
根據(jù)集微網(wǎng)報(bào)道，華為已開(kāi)始從 IGBT 廠商挖人，自己研發(fā) IGBT 器件。憑借自身的技術(shù)實(shí)力，華為已經(jīng)成為 UPS 電源領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，目前占據(jù)全球數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域第一的市場(chǎng)份額。IGBT 作為能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷彩侨A為 UPS 電源的核心器件。
目前華為所需的 IGBT 主要從英飛凌等廠商采購(gòu)。受中美貿(mào)易戰(zhàn)影響，華為為保障產(chǎn)品供應(yīng)不受限制，開(kāi)始涉足功率半導(dǎo)體領(lǐng)域。目前，在二極管、整流管、MOS 管等領(lǐng)域，華為正在積極與安世半導(dǎo)體、華微電子等國(guó)內(nèi)廠商合作，加大對(duì)國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的采購(gòu)量，但在高端 IGBT 領(lǐng)域，由于國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有廠家具有生產(chǎn)實(shí)力，華為只能開(kāi)始自主研發(fā)。
碳化硅和氮化鎵是未來(lái)功率半導(dǎo)體的核心發(fā)展方向，英飛凌、ST 等全球功率半導(dǎo)體巨頭以及華潤(rùn)微、中車時(shí)代半導(dǎo)體等國(guó)內(nèi)功率廠商都重點(diǎn)布局在該領(lǐng)域的研究。
為了發(fā)展功率半導(dǎo)體，華為也開(kāi)啟了對(duì)第三代半導(dǎo)體材料的布局。根據(jù)集微網(wǎng)報(bào)道，華為旗下的哈勃科技投資有限公司在今年8月份投資了山東天岳先進(jìn)材料科技有限公司，持股 10％，而山東天岳是我國(guó)第三代半導(dǎo)體材料碳化硅龍頭企業(yè)。相對(duì)于傳統(tǒng)的硅材料，碳化硅的禁帶寬度是硅的 3 倍；導(dǎo)熱率為硅的 4－5 倍；擊穿電壓為硅的 8 倍；電子飽和漂移速率為硅的 2 倍，因此，碳化硅特別適于制造耐高溫、耐高壓，耐大電流的高頻大功率的器件。
二、IGBT 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
目前全球 IGBT 市場(chǎng)主要被國(guó)外公司所占領(lǐng)，2017 年全球 IGBT 市場(chǎng)中，Infineon以 27．1％的市占率排名第一，三菱以 16．4％排名第二，排名第三的富士電機(jī)市占率為 10．7％。全球前 5 公司市占率達(dá) 67．5％，行業(yè)集中度較高。
從市場(chǎng)規(guī)模上看，2018 年全球 IGBT 市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 58．36 億美元，較 2017 年的 52．55億美元增長(zhǎng) 11．06％。
國(guó)內(nèi)方面，2018 年國(guó)內(nèi) IGBT 市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 261．9 億元，較 2017 年的 132．5 億元大增 97．66％。隨著軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域的加速發(fā)展，國(guó)內(nèi) IGBT 需求迎來(lái)爆發(fā)，近幾年國(guó)內(nèi) IGBT 市場(chǎng)規(guī)模呈加速增長(zhǎng)趨勢(shì)。
三、IGBT 國(guó)內(nèi)產(chǎn)量供不應(yīng)求
受 IGBT 市場(chǎng)需求大幅增長(zhǎng)推動(dòng)，國(guó)內(nèi) IGBT 行業(yè)近年開(kāi)啟加速增長(zhǎng)。除華為開(kāi)始布局之外，比亞迪微電子、中車時(shí)代半導(dǎo)體、斯達(dá)股份、士蘭微等部分企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并在市場(chǎng)上有不錯(cuò)表現(xiàn)。
此外，近年來(lái)，原從事二極管、三級(jí)管、晶閘管等技術(shù)含量較低的功率半導(dǎo)體廠商，華微電子、揚(yáng)杰科技、捷捷微電以及臺(tái)基股份等紛紛向 MOSFET 與 IGBT 領(lǐng)域突圍，部分下游應(yīng)用廠商也向上游 IGBT 領(lǐng)域布局。
盡管國(guó)內(nèi)有眾多廠商加入 IGBT 產(chǎn)品布局，但國(guó)內(nèi) IGBT 市場(chǎng)依然產(chǎn)量較低，與國(guó)內(nèi)巨大需求相比供不應(yīng)求。2018 年國(guó)內(nèi) IGBT 產(chǎn)量 1115 萬(wàn)只，較 2017 年的 820萬(wàn)只增加了 295 萬(wàn)只，同比增長(zhǎng) 36％。但 2018 年國(guó)內(nèi) IGBT 產(chǎn)品需求達(dá) 7898 萬(wàn)只，供需缺口達(dá) 6783 萬(wàn)只，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量嚴(yán)重不足。
四、小結(jié)
目前，白色家電、逆變器、逆變電源、工業(yè)控制等國(guó)內(nèi)中低端市場(chǎng)已經(jīng)逐步完成了國(guó)產(chǎn)化替代，不過(guò)，在新能源汽車、新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)等要求非常高的領(lǐng)域，國(guó)內(nèi) IGBT 廠商有待突破。
在新能源汽車領(lǐng)域，比亞迪微電子、斯達(dá)股份、上汽英飛凌等廠商的 IGBT 模塊產(chǎn)品已經(jīng)出貨，中車時(shí)代半導(dǎo)體的汽車用 IGBT 產(chǎn)品也已送樣測(cè)試；在國(guó)家電網(wǎng)方面，除中車時(shí)代半導(dǎo)體的 IGBT 產(chǎn)品已進(jìn)入市場(chǎng)外，2019年10 月份，國(guó)電南瑞宣布與國(guó)家電網(wǎng)有限公司下屬科研單位全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司共同投資設(shè)立南瑞聯(lián)研功率半導(dǎo)體有限責(zé)任公司，實(shí)施 IGBT 模塊產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。
不過(guò)由于 IGBT 行業(yè)存在技術(shù)門檻較高、人才匱乏、市場(chǎng)開(kāi)拓難度大、資金投入較大等困難，國(guó)內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中一直進(jìn)展緩慢，隨著全球制造業(yè)向中國(guó)的轉(zhuǎn)移，我國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)占世界市場(chǎng)的 50％以上，是全球最大的 IGBT 市場(chǎng)，但 IGBT 產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進(jìn)口，在中高端領(lǐng)域更是 90％以上的 IGBT 器件依賴進(jìn)口，IGBT 國(guó)產(chǎn)化需求已是刻不容緩。