01半導(dǎo)體功率元器件

　　半導(dǎo)體產(chǎn)品可劃分為集成電路、分立器件和其他類，其中半導(dǎo)體功率器件是分立器件的重要部分。分立器件是指具有單一功能的電路基本元件，主要實(shí)現(xiàn)電能的處理與變換。分立器件主要包括功率二極管、功率三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等多類產(chǎn)品。其中目前市場(chǎng)比較關(guān)注、體量比較大的是IGBT。

　　IGBT全稱為絕緣柵雙極型晶體管。IGBT模塊是由IGBT芯片與FWD(續(xù)流二極管芯片)通過(guò)特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品。IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點(diǎn);當(dāng)前市場(chǎng)上銷售的多為此類模塊化產(chǎn)品，一般所說(shuō)的IGBT也指IGBT模塊。

　　IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，俗稱電力電子裝置的“CPU”，采用IGBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，具有高效節(jié)能和綠色環(huán)保的特點(diǎn)，是解決能源短缺問(wèn)題和降低碳排放的關(guān)鍵支撐技術(shù)。

　　目前的發(fā)展方向主要是結(jié)構(gòu)上變化，以及硅片加工工藝的提升、封裝技術(shù)等，發(fā)展趨勢(shì)是：降低損耗 降低生產(chǎn)成本。當(dāng)前，硅基半導(dǎo)體材料在其材料特性下已接近物理極限，第三代化合物半導(dǎo)體材料已快速進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，以SiC和GaN為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料制備、制造工藝與器件物理的迅速發(fā)展。

　　02功率元器市場(chǎng)

　　半導(dǎo)體市場(chǎng)本身很火，但是功率器件比半導(dǎo)體更火。中國(guó)制造2025，核心就是功率器件。其作為國(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，IGBT應(yīng)用極廣。

　　新能源汽車領(lǐng)域：IGBT模塊占電動(dòng)汽車成本將近10%，占充電樁成本約20%。在新能源汽車領(lǐng)域主要應(yīng)用于A)電動(dòng)控制系統(tǒng) 大功率直流/交流(DC/AC)逆變后驅(qū)動(dòng)汽車電機(jī);B)車載空調(diào)控制系統(tǒng) 小功率直流/交流(DC/AC)逆變，使用電流較小的IGBT和FRD;C)充電樁 智能充電樁中IGBT模塊被作為開(kāi)關(guān)元件使用。

　　智能電網(wǎng)領(lǐng)域：應(yīng)用于發(fā)電端，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。輸電端，特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需要大量使用IGBT等功率器件。變電端，IGBT是電力電子變壓器(PET)的關(guān)鍵器件。用電端，家用白電、 微波爐、 LED照明驅(qū)動(dòng)等都對(duì)IGBT有大量的需求。

　　軌道交通領(lǐng)域：軌道交通車輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。

　　專家估計(jì)2020年整個(gè)IGBT市場(chǎng)規(guī)模在100億美元左右，年復(fù)合增長(zhǎng)率15%以上。國(guó)外研發(fā)IGBT器件的公司主要有英飛凌、 ABB、三菱、西門(mén)康、東芝、富士等。中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)占世界市場(chǎng)的50%以上，但在中高端MOSFET及IGBT主流器件市場(chǎng)上，90%主要依賴進(jìn)口，基本被國(guó)外歐美、日本企業(yè)壟斷。

　　IGBT的電壓非常廣，從400V到6500V都有應(yīng)用，因此很難有廠家獨(dú)吞一個(gè)市場(chǎng)，廠家大多選自己擅長(zhǎng)的領(lǐng)域做。

　　英飛凌、 三菱、 ABB在1700V以上電壓等級(jí)的工業(yè)IGBT領(lǐng)域占絕對(duì)優(yōu)勢(shì);在3300V以上電壓等級(jí)的高壓IGBT技術(shù)領(lǐng)域幾乎處于壟斷地位。西門(mén)康、仙童等在1700V及以下電壓等級(jí)的消費(fèi)IGBT領(lǐng)域處于優(yōu)勢(shì)地位。

　　03產(chǎn)業(yè)分布及重點(diǎn)企業(yè)

　　近幾年中國(guó)IGBT產(chǎn)業(yè)已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈，IGBT國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程加快，在以SiC、GaN為代表的寬禁帶材料具有突破傳統(tǒng)硅材器件性能極限的優(yōu)勢(shì)，具有極強(qiáng)的戰(zhàn)略性和前瞻性。技術(shù)壁壘在材料的制備，國(guó)內(nèi)外技術(shù)差距在不斷縮小。

　　從國(guó)內(nèi)的地域來(lái)看，環(huán)渤海，就是北京和天津。北京亦莊已實(shí)現(xiàn)了中芯國(guó)際、北方華創(chuàng)、威訊、英飛凌、集創(chuàng)北方、華卓精科等企業(yè)聚集，打通了產(chǎn)業(yè)鏈上下游，形成了包括制造、封裝測(cè)試、裝備、零部件及材料、設(shè)計(jì)等完備的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈，聚集上下游企業(yè)近百家，在天津還有一些代工廠。西部只有西安，西安有芯派、愛(ài)帕克、永電等。

　　最強(qiáng)在江蘇省，集中在無(wú)錫和蘇州，尤其是無(wú)錫，號(hào)稱是中國(guó)集成電路的黃埔軍校，目前已經(jīng)研制出很多元器件，不管是代工廠還是設(shè)計(jì)公司，很多都在無(wú)錫。深圳在功率器件應(yīng)用端更強(qiáng)，有一些小代工廠也開(kāi)始做功率器件。

　　株洲中車時(shí)代電氣：國(guó)內(nèi)唯一自主掌握了高鐵動(dòng)力IGBT芯片及模塊技術(shù)的企業(yè)，主攻1200V-6500V高壓模塊，建設(shè)有自身的半導(dǎo)體事業(yè)部IGBT園區(qū)，有IGBT芯片線及其配套模塊封裝線。

　　比亞迪：側(cè)重于工業(yè)級(jí)IGBT模塊、汽車級(jí)IGBT模塊，2019年的市占率達(dá)18%，僅次于英飛凌。2020年整合半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，成立了“比亞迪半導(dǎo)體有限公司”，規(guī)劃讓IGBT的外供比例爭(zhēng)取超過(guò)50%。2020年總投資10億元的IGBT項(xiàng)目在長(zhǎng)沙開(kāi)工，設(shè)計(jì)年產(chǎn)25萬(wàn)片8英寸晶圓的生產(chǎn)線。

　　士蘭微：國(guó)內(nèi)生產(chǎn)IGBT產(chǎn)品的龍頭企業(yè)，主要是300-600V穿通型IGBT工藝，1200V非穿通型槽柵IGBT工藝，是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的從一家純芯片設(shè)計(jì)公司發(fā)展成為以 IDM 模式(設(shè)計(jì)與制造一體化)為主要發(fā)展模式的綜合型半導(dǎo)體產(chǎn)品公司。公司的IGBT產(chǎn)品瞄向的市場(chǎng)之一是消費(fèi)級(jí)的白電領(lǐng)域。

　　吉林華微：集IGBT設(shè)計(jì)、加工、封測(cè)于一體，有多條功率半導(dǎo)體分立器件及IC芯片生產(chǎn)線，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體功率器件五強(qiáng)，也是該領(lǐng)域的首家上市公司。

　　中環(huán)股份：主營(yíng)業(yè)務(wù)為半導(dǎo)體分立器件、單晶硅及硅片的生產(chǎn)及銷售。2015年用于消費(fèi)電子IGBT已經(jīng)量產(chǎn)，高電壓IGBT還在研發(fā)，節(jié)能型功率器件可用于充電樁。

　　西安永電：1200V-6500V/75A-2400A高壓模塊，主要面向軌道交通、智能電網(wǎng)等高壓領(lǐng)域

　　中科君芯：專注IGBT、FRD等電子芯片研發(fā)的中外合資公司，國(guó)內(nèi)唯一全面掌握650V-6500V全電壓段IGBT芯片技術(shù)企業(yè)，面向電磁感應(yīng)加熱、變頻家電、逆變焊機(jī)、工業(yè)變頻器、新能源等領(lǐng)域。是國(guó)內(nèi)率先開(kāi)發(fā)出溝槽柵場(chǎng)截止型技術(shù)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的企業(yè)。

　　捷捷微電：國(guó)內(nèi)電力半導(dǎo)體器件領(lǐng)域中，晶閘管器件及芯片方片化IDM(整合元件制造商，即覆蓋了整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈，集芯片設(shè)計(jì)，制造和封裝測(cè)試一體)的半導(dǎo)體廠商。主營(yíng)業(yè)務(wù)功率半導(dǎo)體器件占比49.92%，功率半導(dǎo)體芯片占比35.11%。

　　斯達(dá)半導(dǎo)：全球第八大IGBT模塊供應(yīng)商，唯一進(jìn)入世界排名TOP10的中國(guó)企業(yè)。主營(yíng)業(yè)務(wù)是以IGBT為主的功率半導(dǎo)體芯片和模塊的設(shè)計(jì)研發(fā)和生產(chǎn)，并以IGBT模塊形式對(duì)外實(shí)現(xiàn)銷售。公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)的IGBT芯片和快恢復(fù)二極管芯片是公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。

　　04投資動(dòng)向

　　因?yàn)镮GBT市場(chǎng)的火熱，全球份額居首的德國(guó)英飛凌科技投資16億歐元，在奧地利建設(shè)了新工廠，預(yù)計(jì)2021年底投入運(yùn)行。安森美半導(dǎo)體紐約工廠將在2022年底之前投入4.3億美元。東芝將在2023年度之前投入約800億日元提升產(chǎn)能，富士電機(jī)也將在2023年度之前在國(guó)內(nèi)外投資1200億日元。

　　士蘭微12吋特色工藝半導(dǎo)體芯片制造生產(chǎn)線項(xiàng)目剛剛投產(chǎn)，二期120億正在路上。斯達(dá)半導(dǎo)擬投資2.29億元在嘉興投建全碳化硅模組產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。華潤(rùn)微擬建設(shè)功率半導(dǎo)體封測(cè)基地項(xiàng)目，布局先進(jìn)半導(dǎo)體功率器件封裝產(chǎn)線。揚(yáng)杰科技募資15億元,投資半導(dǎo)體芯片封測(cè)項(xiàng)目。聞泰科技總投資100億的無(wú)錫ODM智慧超級(jí)工廠及研發(fā)中心和總投資120億的上海臨港12英寸車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體自動(dòng)化晶圓制造中心。另外，氮矽科技、優(yōu)鎵科技、致瞻科技、超芯星半導(dǎo)體、同光晶體以及瞻芯電子等企業(yè)都獲得了大小不一的融資。

　　國(guó)內(nèi)還有不少上市公司也官宣了要進(jìn)入IGBT市場(chǎng)，增加了IGBT業(yè)務(wù)，如臺(tái)基股份，就建設(shè)了封測(cè)線，投資了浦巒半導(dǎo)體，布局IGBT芯片設(shè)計(jì)及代工相關(guān)業(yè)務(wù)。