車(chē)規級IGBT模塊,持續放量

3 月 28 日的發(fā)布會(huì )上，小米雷軍對外正式公布了小米 SU7 各版本的售價(jià)。同時(shí)，雷軍宣布特別推出 5000 臺小米 SU7 創(chuàng )始版。創(chuàng )始版除可選標準版及 Max 版基本配置外，還有專(zhuān)屬車(chē)標、配件等權益。由于提前生產(chǎn)，不可選配，故相關(guān)車(chē)型可最先交付，而非創(chuàng )始版的小米 SU7 標準版與 Max 版于 4 月底啟動(dòng)交付，Pro 版在 5 月底啟動(dòng)交付。

幾天后的 4 月 3 日，小米汽車(chē)創(chuàng )始版迎來(lái)首批交付。在北京亦莊小米汽車(chē)工廠(chǎng)總裝車(chē)間的交付現場(chǎng)，雷軍親手將車(chē)交給車(chē)主并和車(chē)主合影留念，再揮手目送每位車(chē)主離開(kāi)?！感腋５窖灐埂盖|老板給我開(kāi)車(chē)門(mén)」的話(huà)題熱度也是居高不下。

IGBT 的用量隨之激增，但上游產(chǎn)業(yè)鏈擴產(chǎn)速度明顯跟不上市場(chǎng)需求，在今年 2 月，行業(yè)即發(fā)出預警，認為 IGBT 或將成為今年下半年汽車(chē)生產(chǎn)的瓶頸。

IGBT 是新能源車(chē)的 IGBT

IGBT 占新能源汽車(chē)整機總成本的 5% 以上，僅次于電池。電機和電機控制器是新能源汽車(chē)的核心部件，直接決定了車(chē)輛的行駛性能。在電機驅動(dòng)中，IGBT 主要存在于逆變器模塊中。逆變器的功能是將直流電轉換為交流電以提供驅動(dòng)電機。來(lái)自北斗航天汽車(chē)的數據顯示，電機和電機控制器分別約占車(chē)輛成本的 4% 和 9%。在電機控制器內部，IGBT 模塊約占其成本的 37%。因此，IGBT 模塊約占整車(chē)成本的 5%。如果在車(chē)載空調控制系統中加入 IGBT，成本比重更高。此外，大功率電動(dòng)汽車(chē)也將對 IGBT 有越來(lái)越高的要求，這將間接增加 IGBT 在整個(gè)新能源汽車(chē)中的成本。

IGBT 是由雙極結型晶體管（BJT）和 MOSFET 組成的復合功率半導體器件。它結合了 BJT 的高耐壓性和 MOSFET 的高輸入阻抗，使其成為新能源汽車(chē)的「CPU」和核心部件。IGBT 直接控制驅動(dòng)系統中直流電和交流電的轉換，決定新能源汽車(chē)的最大輸出功率、扭矩等關(guān)鍵數據。

電動(dòng)汽車(chē)的核心在于高壓（200-450V DC）電池及其相關(guān)的充電系統。電動(dòng)汽車(chē)的主電機驅動(dòng)通常需要功率器件驅動(dòng)功率為 20-150kW，平均功率在 70kW 左右。由于驅動(dòng)功率、電壓較高，能耗敏感性較高，電動(dòng)汽車(chē)制造商常采用導通壓降較低、工作電壓較高的 IGBT 模塊。

可見(jiàn)，相比硅基 MOSFET，IGBT 更適合高壓工作，兩者相輔相成。

在電力驅動(dòng)系統中，逆變器模塊中使用 IGBT，將電池的直流電轉換為交流電來(lái)驅動(dòng)電機。在電源系統中，IGBT 用于各種 AC-DC 和 DC-DC 轉換器中，為電池充電并執行功率電平轉換功能。另外，電動(dòng)汽車(chē)充電站采用 IGBT 逆變電源模塊，將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，再通過(guò)變壓器耦合和整流單元變換成不同的電流和電壓規格，方便電動(dòng)汽車(chē)充電。

從市場(chǎng)競爭來(lái)看，IGBT 目前由歐洲和日本主要廠(chǎng)商占據主導地位，前五名企業(yè)占據了 60% 以上的市場(chǎng)份額。據民生證券統計，英飛凌科技目前市場(chǎng)份額為 32.7%，是 IGBT 領(lǐng)域的絕對巨頭。

在應用解決方案方面，英飛凌推出了汽車(chē) IGBT 模塊 FS820R08A6P2B，該模塊具有匹配的發(fā)射極控制二極管，滿(mǎn)足汽車(chē)應用要求。

英飛凌的 750V HybridPACK 驅動(dòng)模塊

據介紹，英飛凌 750V HybridPACK 驅動(dòng)模塊是一款針對混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)主逆變器（xEV）進(jìn)行優(yōu)化的超緊湊型功率模塊。該產(chǎn)品系列提供最大的電壓和功率可擴展性，有六種不同的封裝版本，涵蓋 200A-900A 的功率范圍和 400V-1200V 的電壓范圍（芯片額定值）。直接焊料冷卻 (DSC) 技術(shù)的使用不僅提供了充足的擴展可能性，而且效率提高了 25%。

英飛凌提供不同電壓和電流水平的多種產(chǎn)品組合，包括裸芯片、分立器件、功率模塊和組件，提供多樣化的 IGBT 產(chǎn)品系列。引線(xiàn)鍵合 FS820R08A6P2B (820A/750V) 是一款針對 150kW 逆變器進(jìn)行優(yōu)化的六裝模塊。該電源模塊采用 EDT2 IGBT 芯片，采用汽車(chē)微圖案溝槽場(chǎng)截止單元設計。該芯片提供基準電流密度、出色的短路耐受性、增強的電壓阻斷能力，確保即使在惡劣的環(huán)境條件下也能可靠運行。EDT2 IGBT 還表現出出色的輕載功率損耗，有助于顯著(zhù)提高實(shí)際周期中的系統效率。該芯片針對 10kHz 范圍內的開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行了優(yōu)化。

從價(jià)值來(lái)看，IGBT 約占新能源汽車(chē)電控系統總成本的 37%。它們是控制系統中最關(guān)鍵的電子元件之一，電氣化程度越高，車(chē)輛中 IGBT 的比例就越高。預計到 2025 年全球新能源汽車(chē) IGBT 市場(chǎng)規模將達到近 40 億美元，5 年復合增長(cháng)率（CAGR）達 39.4%，市場(chǎng)潛力巨大。

目前，由于新能源汽車(chē)爆發(fā)性需求與供應擴張周期不匹配，整個(gè)汽車(chē) IGBT 市場(chǎng)面臨著(zhù)嚴重的供應短缺。

早在 2022 年，業(yè)內就有消息稱(chēng)，安森美半導體深圳工廠(chǎng) 2023 年的 IGBT 產(chǎn)能已全部售空，該公司已停止接受新的 IGBT 訂單，以降低無(wú)法交付的風(fēng)險。此舉表明當前市場(chǎng)對汽車(chē)級 IGBT 的高需求。一些供應鏈廠(chǎng)商表示，2023 年汽車(chē)級 IGBT 的供需缺口沒(méi)有緩解的跡象。

大廠(chǎng)搶產(chǎn)能

車(chē)規級 IGBT 產(chǎn)能緊張引發(fā)的供需失衡已存在較長(cháng)時(shí)間，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈市場(chǎng)在去年就開(kāi)始搶產(chǎn)能。具體來(lái)說(shuō)，以下是一些知名廠(chǎng)商及其在爭奪車(chē)規級 IGBT 產(chǎn)能方面所采取的策略：

士蘭微作為國內的一家重要企業(yè)，在新能源汽車(chē)市場(chǎng)進(jìn)行了積極布局。在分立器件領(lǐng)域，士蘭微 2023 年收入達到 48.32 億元，同比增長(cháng) 8.18%。IGBT 產(chǎn)品營(yíng)收達到 14 億元，同比大幅增長(cháng) 140%。公司自主研發(fā)的電車(chē)主電機驅動(dòng)模塊已在多家客戶(hù)實(shí)現批量供貨，預計未來(lái)將持續增長(cháng)。公司預計 IGBT 將在 2024 年實(shí)現滿(mǎn)產(chǎn)，并計劃在未來(lái)進(jìn)一步拓展光伏市場(chǎng)的份額。此外，士蘭微的車(chē)用 PIM 模塊、LVMOS 單管、IGBT 單管等產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現批量供應，SiC 產(chǎn)品也成功上車(chē)，并與吉利、領(lǐng)跑、威邁斯等客戶(hù)建立了合作關(guān)系。

士蘭微正加速推進(jìn)新能源領(lǐng)域布局，SiC 產(chǎn)線(xiàn)建設進(jìn)展順利，預計 2024 年底產(chǎn)能將大幅提升。公司自主研發(fā)的 SiC-MOSFET 產(chǎn)品已實(shí)現量產(chǎn)，全年營(yíng)收有望達到 10 億元。

公司目前已批量進(jìn)入新能源車(chē)市場(chǎng)的產(chǎn)品主要有 PIM 模塊、LVMOS 單管、IGBT 單管等，目前當月銷(xiāo)售額已接近 1 億元左右，預計 2024 年新能源車(chē)市場(chǎng)的銷(xiāo)售額會(huì )排在公司各細分市場(chǎng)銷(xiāo)售額的第一位。

在 IGBT 方面，2023 年第三季度 12 寸線(xiàn)正在加快調整產(chǎn)品結構，減少了低附加值產(chǎn)品的產(chǎn)出，而 IGBT 產(chǎn)品還在上量過(guò)程中，因此產(chǎn)能利率目前沒(méi)有打滿(mǎn)；目前 12 寸線(xiàn) IGBT 產(chǎn)能已有 2.5 萬(wàn)片/月，實(shí)際產(chǎn)出 1.5 萬(wàn)多片/月，隨著(zhù)后續 IGBT 進(jìn)一步上量，產(chǎn)能利用率會(huì )顯著(zhù)回升，預計到 90% 以上。

英飛凌作為德國的一家知名企業(yè)，在 IGBT 領(lǐng)域具有深厚的技術(shù)積累。公司不斷推出創(chuàng )新的 IGBT 產(chǎn)品，以滿(mǎn)足市場(chǎng)對高性能、高效率的需求。

三菱電機株式會(huì )社作為日本的一家老牌企業(yè)，在 IGBT 領(lǐng)域也有著(zhù)不俗的表現。公司注重技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品創(chuàng )新，通過(guò)推出新型 IGBT 模塊和 IPM 模塊，不斷提升產(chǎn)品的性能和可靠性。三菱電機的 IGBT 產(chǎn)品在工業(yè)控制和變頻家電等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。

卷起來(lái)的技術(shù)

此外，富士電機株式會(huì )社、斯達半導、華潤微、時(shí)代電氣等國內外廠(chǎng)商也在 IGBT 產(chǎn)能的爭奪中表現出色。他們通過(guò)加大研發(fā)投入、優(yōu)化生產(chǎn)流程、拓展銷(xiāo)售渠道等方式，不斷提升自身的競爭力和市場(chǎng)份額。例如在本土 IGBT 廠(chǎng)商中，目前已有多家實(shí)現第七代 IGBT 技術(shù)。

IGBT7 作為最新一代技術(shù)，其溝道密度更高，元胞間距也經(jīng)過(guò)精心設計并且優(yōu)化了寄生電容參數，從而實(shí)現 5KV/us 下的最佳開(kāi)關(guān)性能。隨著(zhù)光伏產(chǎn)業(yè)，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，IGBT7 有望進(jìn)一步推廣。

4 月 3 日，有投資者提問(wèn)振華科技：IGBT 領(lǐng)域長(cháng)期被國外廠(chǎng)商占據大部分市場(chǎng)，請問(wèn)貴公司是否開(kāi)發(fā)了多種規格型號，以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域比如新能源電動(dòng)車(chē)，光伏逆變器，風(fēng)力發(fā)電，電網(wǎng)，軌道交通等不同領(lǐng)域的不同需求？就此，振華科技董秘表示，公司已成功研制出 10 余種采用第 7 代 IGBT 芯片技術(shù)的功率模塊（單管），主要應用于特種領(lǐng)域。據悉是 1200V/900A 功率模塊。

除此之外，斯達半導體已經(jīng)基于第七代微溝槽 Trench Field Stop 技術(shù)的 750V 車(chē)規級 IGBT 模塊實(shí)現大批量裝車(chē)；

新潔能基于 650V 和 1200V 產(chǎn)品平臺，使用第七代微溝槽場(chǎng)截止技術(shù)的 IGBT 芯片，多款模塊產(chǎn)品完成開(kāi)發(fā)，逐步量產(chǎn)；

時(shí)代電氣研發(fā)突破第七代超精細溝槽 STMOS 技術(shù)；

士蘭微電子已經(jīng)也推出了第七代產(chǎn)品，內部對應的是 5+，性能測試下來(lái)完全符合，目前已在客戶(hù)驗證導入和小批量階段；

宏微科技的 IGBT 技術(shù)已更新到第七代，已實(shí)現了 25A 小批量交付、完成了 150A、200A 的拓展;

北京貝茵凱微電子有限公司已成功研發(fā)全自主的「第七代大功率 IGBT」，并已于 12 英寸晶圓上面世。

雖然這些廠(chǎng)商在爭奪 IGBT 產(chǎn)能方面取得了顯著(zhù)成果，但市場(chǎng)競爭依然激烈。隨著(zhù)可再生能源和新能源汽車(chē)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，IGBT 市場(chǎng)的需求還將繼續增長(cháng)。因此，廠(chǎng)商們需要不斷創(chuàng )新和提升技術(shù)水平，以應對市場(chǎng)變化和客戶(hù)需求的變化。