在2019年11月末的時候，行業(yè)內(nèi)媒體集微網(wǎng)報道了華為已開始從 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告，和大家一起回顧一下華為入場IGBT和國內(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（電力晶體管）的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR 飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET 驅(qū)動功率很小，開關(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，驅(qū)動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、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。
根據(jù) IC Insights 的預(yù)測，未來半導(dǎo)體功率器件中，MOSFET 與 IGBT 器件將是最強勁的增長點。IGBT 是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，俗稱電力電子裝置的“CPU”，作為國家戰(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 需求迎來大幅增長。
一、華為入場推進 IGBT 發(fā)展
根據(jù)集微網(wǎng)報道，華為已開始從 IGBT 廠商挖人，自己研發(fā) IGBT 器件。憑借自身的技術(shù)實力，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)域第一的市場份額。IGBT 作為能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，也是華為 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。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、華微電子等國內(nèi)廠商合作，加大對國內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的采購量，但在高端 IGBT 領(lǐng)域，由于國內(nèi)目前沒有廠家具有生產(chǎn)實力，華為只能開始自主研發(fā)。
碳化硅和氮化鎵是未來功率半導(dǎo)體的核心發(fā)展方向，英飛凌、ST 等全球功率半導(dǎo)體巨頭以及華潤微、中車時代半導(dǎo)體等國內(nèi)功率廠商都重點布局在該領(lǐng)域的研究。
為了發(fā)展功率半導(dǎo)體，華為也開啟了對第三代半導(dǎo)體材料的布局。根據(jù)集微網(wǎng)報道，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材料科技有限公司，持股 10％，而山東天岳是我國第三代半導(dǎo)體材料碳化硅龍頭企業(yè)。相對于傳統(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 國內(nèi)現(xiàn)狀
目前全球 IGBT 市場主要被國外公司所占領(lǐng)，2017 年全球 IGBT 市場中，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。
從市場規(guī)模上看，2018 年全球 IGBT 市場規(guī)模達(dá) 58．36 億美元，較 2017 年的 52．55億美元增長 11．06％。
國內(nèi)方面，2018 年國內(nèi) IGBT 市場規(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、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域的加速發(fā)展，國內(nèi) IGBT 需求迎來爆發(fā)，近幾年國內(nèi) IGBT 市場規(guī)模呈加速增長趨勢。
三、IGBT 國內(nèi)產(chǎn)量供不應(yīng)求
受 IGBT 市場需求大幅增長推動，國內(nèi) IGBT 行業(yè)近年開啟加速增長。除華為開始布局之外，比亞迪微電子、中車時代半導(dǎo)體、斯達(dá)股份、士蘭微等部分企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)，并在市場上有不錯表現(xiàn)。
此外，近年來，原從事二極管、三級管、晶閘管等技術(shù)含量較低的功率半導(dǎo)體廠商，華微電子、揚杰科技、捷捷微電以及臺基股份等紛紛向 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。
盡管國內(nèi)有眾多廠商加入 IGBT 產(chǎn)品布局，但國內(nèi) IGBT 市場依然產(chǎn)量較低，與國內(nèi)巨大需求相比供不應(yīng)求。2018 年國內(nèi) IGBT 產(chǎn)量 1115 萬只，較 2017 年的 820萬只增加了 295 萬只，同比增長 36％。但 2018 年國內(nèi) IGBT 產(chǎn)品需求達(dá) 7898 萬只，供需缺口達(dá) 6783 萬只，國內(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)控制等國內(nèi)中低端市場已經(jīng)逐步完成了國產(chǎn)化替代，不過，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，中車時代半導(dǎo)體的汽車用 IGBT 產(chǎn)品也已送樣測試；在國家電網(wǎng)方面，除中車時代半導(dǎo)體的 IGBT 產(chǎn)品已進入市場外，2019年10 月份，國電南瑞宣布與國家電網(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，實施 IGBT 模塊產(chǎn)業(yè)化項目。
不過由于 IGBT 行業(yè)存在技術(shù)門檻較高、人才匱乏、市場開拓難度大、資金投入較大等困難，國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化的進程中一直進展緩慢，隨著全球制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移，我國功率半導(dǎo)體市場占世界市場的 50％以上，是全球最大的 IGBT 市場，但 IGBT 產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進口，在中高端領(lǐng)域更是 90％以上的 IGBT 器件依賴進口，IGBT 國產(chǎn)化需求已是刻不容緩。