中国IGBT产业发展现状

中国IGBT产业发展现状内容概要：近年来为了推动功率半导体行业尤其是IGBT产业健康快速发展，国家相关部门不仅制定了相关的一系列政策措施，还不断加大金融扶持力度。在国家政策引导和市场需求持续增长和的双重刺激下，吸引了一批拥有丰富科研经验的IGBT技术人才回国，同时也为斯达半导、士兰微、比亚迪、时代电气等企业提供了掌握IGBT核心技术的机会，进一步推进IGBT国产化进程。关键词：IGBT、IGBT产需、IGBT自给率、新能源产业一、IGBT行业产业链日趋完善，第七代IGBT已经达到量产水平功率半导体主要用于电力设备的电能变换和电路控制，是进行电能处理的核心器件，弱电控制与强电运行间的桥梁,细分产品主要有MOSFET、BJT、IGBT等，而IGBT是目前发展最快的功率半导体器件之一。IGBT也称绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。一般MOSFET器件或模组可承受电压范围为20-800V，而IGBT可承受1000V以上的高电压，因而是电子领域较为理想的开关器件。IGBT产业链的上游原材料主要为硅晶圆、光刻板、引线框架、新型宽禁带材料以及其他辅助材料等；中游包括产品的设计、研发生产和封装等工序，产品大致可以分为功率分立器件、功率IC和功率模组三大类，目前专业从事IGBT产品研发设计和销售的企业主要有英飞凌、三菱、富士电机、安森美、斯达半导、士兰微、时代电气等等；产业链的下游应用市场有消费电子、家用电器、轨道交通、工业控制、网络通信、军工航天以及新能源产业链。IGBT产业链的上游原材料主要为硅晶圆、光刻板、引线框架、新型宽禁带材料以及其他辅助材料等；中游包括产品的设计、研发生产和封装等工序，产品大致可以分为功率分立器件、功率IC和功率模组三大类，目前专业从事IGBT产品研发设计和销售的企业主要有英飞凌、三菱、富士电机、安森美、斯达半导、士兰微、时代电气等等；产业链的下游应用市场有消费电子、家用电器、轨道交通、工业控制、网络通信、军工航天以及新能源产业链。从20世纪80年代至今，IGBT芯片共经历了7代更新升级发展历程，产品从平面栅型阶段发展至微沟槽栅型阶段，各代IGBT产品的发展趋势主要是降低损耗、节约生产成本，总体可以将其发展历程分为三大主要技术阶段。第一阶段是以第一代、第二代为代表的平面栅型IGBT，第一代由于工艺制造复杂，现已基本被市场淘汰。第二阶段是以第三代、第四代为代表的沟槽栅型IGBT，三、四代产品通过创新的沟槽设计，大幅度减少了IGBT的体积和使用功耗，从而得到广泛使用。随后在第二阶段出现了对沟槽栅型进行改进的第五代、六代IGBT，但总体结构并未发生较大的改变，同时还涌现出了向第三阶段过渡的产品TrenchStop5型。第三阶段是第七代微沟槽栅型IGBT，其进一步减少了产品的体积和使用功耗，目前，英飞凌等头部企业在第七代IGBT上已经达到量产水平。由于IGBT的生命周期较长，产品迭代速率不追求你摩尔定律，使用周期较长，虽然老一代产品的损耗较大，但其芯片的面积较大，稳定性较好，部分领域仍会选择使用旧代产品，因此，IGBT在市场上呈现多代共存的状态。从20世纪80年代至今，IGBT芯片共经历了7代更新升级发展历程，产品从平面栅型阶段发展至微沟槽栅型阶段，各代IGBT产品的发展趋势主要是降低损耗、节约生产成本，总体可以将其发展历程分为三大主要技术阶段。第一阶段是以第一代、第二代为代表的平面栅型IGBT，第一代由于工艺制造复杂，现已基本被市场淘汰。第二阶段是以第三代、第四代为代表的沟槽栅型IGBT，三、四代产品通过创新的沟槽设计，大幅度减少了IGBT的体积和使用功耗，从而得到广泛使用。随后在第二阶段出现了对沟槽栅型进行改进的第五代、六代IGBT，但总体结构并未发生较大的改变，同时还涌现出了向第三阶段过渡的产品TrenchStop5型。第三阶段是第七代微沟槽栅型IGBT，其进一步减少了产品的体积和使用功耗，目前，英飞凌等头部企业在第七代IGBT上已经达到量产水平。由于IGBT的生命周期较长，产品迭代速率不追求你摩尔定律，使用周期较长，虽然老一代产品的损耗较大，但其芯片的面积较大，稳定性较好，部分领域仍会选择使用旧代产品，因此，IGBT在市场上呈现多代共存的状态。二、我国IGBT市场存在巨大的产需缺口，行业自给率逐年攀升IGBT是国际上公认的电力电子技术第三次革命具代表性的产品，是工业控制及自动化领域的核心元器件，能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等，以实现精准调控的目的。近年来，全球IGBT市场规模保持连年增长的趋势，根据Marketsandmarkets数据，全球IGBT市场规模从2012年的32亿美元增长至2021年的70.9亿美元，年均复合增长率为6.6%，2021年，全球IGBT的市场规模为70.9亿美元，同比增长6.6%。从2021年全球IGBT市场区域分布来看，亚太地区的市场占比为58%，占比超全球一半，远高于北美地区11%和欧洲地区23%的市场份额。IGBT是国际上公认的电力电子技术第三次革命具代表性的产品，是工业控制及自动化领域的核心元器件，能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等，以实现精准调控的目的。近年来，全球IGBT市场规模保持连年增长的趋势，根据Marketsandmarkets数据，全球IGBT市场规模从2012年的32亿美元增长至2021年的70.9亿美元，年均复合增长率为6.6%，2021年，全球IGBT的市场规模为70.9亿美元，同比增长6.6%。从2021年全球IGBT市场区域分布来看，亚太地区的市场占比为58%，占比超全球一半，远高于北美地区11%和欧洲地区23%的市场份额。根据相关数据统计，2016-2021年，我国IGBT产量及需求量均呈现连年增长的趋势，2021年，我国IGBT的需求量为13000万只，同比增长20.00%；生产量为2580万只，同比增长27.72%；产需差值为10620万只。我国IGBT行业存在巨大供需缺口，基于国家核心元器件国产化相关政策要求，“国产替代”将会是未来IGBT行业发展的主旋律之一。目前，我国的IGBT市场主要由外国企业占据，虽然我国IGBT市场需求增长迅速，但由于国内相关技术人才缺乏，工艺制造基础薄弱，国内企业产业化起步较晚，IGBT至今仍大量依赖进口，市场主要由欧洲、日本及美国企业占领。同时，国内企业由于芯片供应主要源于国外，供应链受到较强的制约，导致我国IGBT产业发展较为缓慢。根据相关数据统计，2016-2021年，我国IGBT产量及需求量均呈现连年增长的趋势，2021年，我国IGBT的需求量为13000万只，同比增长20.00%；生产量为2580万只，同比增长27.72%；产需差值为10620万只。我国IGBT行业存在巨大供需缺口，基于国家核心元器件国产化相关政策要求，“国产替代”将会是未来IGBT行业发展的主旋律之一。目前，我国的IGBT市场主要由外国企业占据，虽然我国IGBT市场需求增长迅速，但由于国内相关技术人才缺乏，工艺制造基础薄弱，国内企业产业化起步较晚，IGBT至今仍大量依赖进口，市场主要由欧洲、日本及美国企业占领。同时，国内企业由于芯片供应主要源于国外，供应链受到较强的制约，导致我国IGBT产业发展较为缓慢。IGBT被称为电力电子行业里的“CPU”，广泛应用于新能源、新能源汽车、电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子等领域。随着全球制造业向我国的转移，我国已逐渐成为全球最大的IGBT市场，相关数据显示，2021年，我国IGBT市场规模约为218.75亿元，同比增长37.23%。近年来，我国积极践行“碳达峰、碳中和”发展战略，在各行业推行节能减排目标，不断优化调整能源使用结构，大力发展新能源产业，叠加工业自动化进程加快，我国对于IGBT的市场需求不断扩大。受益于工业控制、新能源及新能源汽车等领域的需求大幅增加，中国IGBT市场规模将持续增长，预计到2025年，我国IGBT市场规模将达到600亿元左右。IGBT被称为电力电子行业里的“CPU”，广泛应用于新能源、新能源汽车、电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子等领域。随着全球制造业向我国的转移，我国已逐渐成为全球最大的IGBT市场，相关数据显示，2021年，我国IGBT市场规模约为218.75亿元，同比增长37.23%。近年来，我国积极践行“碳达峰、碳中和”发展战略，在各行业推行节能减排目标，不断优化调整能源使用结构，大力发展新能源产业，叠加工业自动化进程加快，我国对于IGBT的市场需求不断扩大。受益于工业控制、新能源及新能源汽车等领域的需求大幅增加，中国IGBT市场规模将持续增长，预计到2025年，我国IGBT市场规模将达到600亿元左右。据佰腾网，2009-2022年，我国IGBT专利申请量呈现先上升后下降的趋势，2009-2020年，我国IGBT专利申请量呈上升态势，202-2022年，IGBT专利申请量连续两年同比呈现下降的态势，2022年，我国IGBT专利申请量为2561件，同比下降36.69%。“行业求发展，技术要先行”，IGBT行业拥有极高的技术门槛，在国家政策的引导和市场需求的拉动下，国内多家以IGBT为主营业务的企业纷纷加大研发投入，组建高素质研发队伍，深耕IGBT行业的研发设计，加速追赶欧美大厂的步伐，进一步打破海外大厂对高端功率半导体市场的垄断。在技术方面，国内厂商积极创新迭代，坚持提升自主研发能力，实现核心技术突破，斯达半导公司已率先实现了第7代IGBT产品的研发；在产品方面，国内厂商IGBT产品种类进一步增加，覆盖电压/电流范围进一步扩大，斯达半导公司基于第六代TrenchFieldStop技术的车规级IGBT模块已获得多个平台/项目定点。据佰腾网，2009-2022年，我国IGBT专利申请量呈现先上升后下降的趋势，2009-2020年，我国IGBT专利申请量呈上升态势，202-2022年，IGBT专利申请量连续两年同比呈现下降的态势，2022年，我国IGBT专利申请量为2561件，同比下降36.69%。“行业求发展，技术要先行”，IGBT行业拥有极高的技术门槛，在国家政策的引导和市场需求的拉动下，国内多家以IGBT为主营业务的企业纷纷加大研发投入，组建高素质研发队伍，深耕IGBT行业的研发设计，加速追赶欧美大厂的步伐，进一步打破海外大厂对高端功率半导体市场的垄断。在技术方面，国内厂商积极创新迭代，坚持提升自主研发能力，实现核心技术突破，斯达半导公司已率先实现了第7代IGBT产品的研发；在产品方面，国内厂商IGBT产品种类进一步增加，覆盖电压/电流范围进一步扩大，斯达半导公司基于第六代TrenchFieldStop技术的车规级IGBT模块已获得多个平台/项目定点。近年来为了推动功率半导体行业尤其是IGBT产业健康快速发展，国家相关部门不仅制定了相关的一系列政策措施，还不断加大金融扶持力度。其中，IGBT曾被划为国家专项重点扶持项目实施长达15年，该项目已于2021年成功收官。同时，IGBT国产化还是国家十四五规划中关键半导体器件的发展重点之一。在国家政策引导和市场需求持续增长和的双重刺激下，吸引了一批拥有丰富科研经验的IGBT技术人才回国，同时也为斯达半导、士兰微、比亚迪、时代电气等企业提供了掌握IGBT核心技术的机会，进一步推进IGBT国产化进程，早日摆脱IGBT产品进口依赖这一现状。据相关数据统计，2016-2021年，我国IGBT自给率逐年上升，2021年，我国IGBT的自给率为19.55%。2022年，国内如斯达半导、士兰微、时代电气等IGBT企业的产能扩建项目完工投产，公司年度产能得到进一步提升，预计2022年的自给率将达到26.50%。近年来为了推动功率半导体行业尤其是IGBT产业健康快速发展，国家相关部门不仅制定了相关的一系列政策措施，还不断加大金融扶持力度。其中，IGBT曾被划为国家专项重点扶持项目实施长达15年，该项目已于2021年成功收官。同时，IGBT国产化还是国家十四五规划中关键半导体器件的发展重点之一。在国家政策引导和市场需求持续增长和的双重刺激下，吸引了一批拥有丰富科研经验的IGBT技术人才回国，同时也为斯达半导、士兰微、比亚迪、时代电气等企业提供了掌握IGBT核心技术的机会，进一步推进IGBT国产化进程，早日摆脱IGBT产品进口依赖这一现状。据相关数据统计，2016-2021年，我国IGBT自给率逐年上升，2021年，我国IGBT的自给率为19.55%。2022年，国内如斯达半导、士兰微、时代电气等IGBT企业的产能扩建项目完工投产，公司年度产能得到进一步提升，预计2022年的自给率将达到26.50%。三、下游新能源产业需求持续增长，推动IGBT市场规模逐步扩大当前，新能源汽车在国内IGBT下游应用中占比31%左右，是IGBT最大的增量市场。据中国汽车工业协会，2015-2022年，我国汽车产销量上下波动，整体呈现出上涨趋势，而新能源汽车在政策的引导下，其产销量连年增长。2022年，我国新能源汽车的产量为705.8万辆，同比增长96.90%；销量688.7万辆，同比增长93.40%。IGBT是新能源汽车电控系统和充电桩的核心器件，决定了整车的能源利用率。同时，新能源车的车载空调、OBC、逆变器、DC/AC、发电机等也需大量应用IGBT器件。2017-2022年，我国汽车IGBT市场需求整体呈现上升的趋势，在新能源汽车的拉动下，2022年，我国IGBT的市场需求为147.32亿元，同比增长114.72%。当前，新能源汽车在国内IGBT下游应用中占比31%左右，是IGBT最大的增量市场。据中国汽车工业协会，2015-2022年，我国汽车产销量上下波动，整体呈现出上涨趋势，而新能源汽车在政策的引导下，其产销量连年增长。2022年，我国新能源汽车的产量为705.8万辆，同比增长96.90%；销量688.7万辆，同比增长93.4