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設計的外延片上制備的DMOS平面柵結(jié)構(gòu)，其設計規(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、陸芯半導體、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，在下游應用領(lǐng)域中，新能源汽車、工業(yè)控制是IGBT最主要的應用領(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，斯達半導與時代電氣為國內(nèi)龍頭企業(yè)。斯達半導在10月份披露的三季報預告顯示，其前三季度預計實現(xiàn)歸母凈利潤5.88億元-5.92億元，同比增長120.42％-121.93％。
斯達半導單三季度預計實現(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，不如斯達半導業(yè)績增長迅猛，但該公司的功率半導體器件實現(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）的兩個建設項目。宜興的建設項目投資約58.26億元，株洲的建設項目投資約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體有限公司（以下簡稱“中車時代半導體”）增資人民幣24.6億元，增資的資金用于中車時代半導體向公司購買汽車組件配套建設項目部分資產(chǎn)。據(jù)了解，時代電氣的汽車組件配套建設項目總投資33億元，項目于2019年開始建設，預計2023年完成建設，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)線建設項目、汽車半導體封裝項目（一期）、補充流動資金。
總結(jié)
據(jù)Omdia預測，預計至2024年全球功率半導體市場規(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期約24個月，士蘭微定增項目建設期則為3年，短期來看，國內(nèi)供需錯配局面很難改變。
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