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摘要:IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是电子装置中电能转换与电路控制的核心器件,主要应用于~0V的中高压场景,属于Si基功率器件壁垒最高的细分赛道。预计年国内需求约亿元,受益于新能源需求爆发,未来4年有望保持20+%的复合增速。国内IGBT存在巨大供需缺口,自给率持续提升但仍然不足20%。碳中和趋势+国产替代,国产IGBT值得期待。IGBT供不应求IGBT是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的「CPU」,作为国家战略性新兴产业,在新能源汽车、光伏、风电、智能电网、工控、家电、轨道交通等领域应用极广。
IGBT属于Si基功率器件壁垒最高的细分赛道,主要应用于~0V的中高压场景。
受疫情影响,IGBT供货周期与价格均有增长,供不应求难以缓解。数据显示,晶体管(含IGBT)整体交期已超过35周。
IGBT大多为成熟制程(8英寸为主),8英寸制程由于前几年数量和产线不断下滑,部分设备大厂已不再生产8英寸晶圆所需的相关设备,设备紧缺导致扩产较12英寸晶圆厂少,供不应求导致成熟制程产能持续紧缺;同理,IGBT产能紧缺导致今年产品的交期周数大幅度提升。
IGBT属于功率器件核心赛道
功率器件是电子装置电能转换与电路控制的核心,主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等,功率半导体可分为两大类,IGBT属于功率器件类别。
IGBT属于双极型、硅基功率半导体,具有耐高压特性。融合了BJT(Bipolarjunctiontransistor,双极型三极管)和MOSFET的性能优势,结构为MOSFET+一个BJT,兼具BJT大电流增益和MOS压控易于驱动的优势,自落地以来在工业领域逐步替代MOSFET和BJT,目前广泛应用于-0V的中高压领域,属于功率器件领域最具发展前景的赛道。
产品方面,IGBT最常见的应用形式是模块,约占产品种类的70%。大电流和大电压环境多使用IGBT模块,而IPM是特殊的IGBT模块,主要应用于中小功率变频系统。
与单管相比,IGBT模块:1)集成度更高,更节约体积,2)多IGBT芯片并联,电流规格更大,3)减少外部电路连接的复杂性,4)散热性更好,可靠性提升。
IGBT模块主要有五种结构,以2in1模块为例,模块中封装了两组芯片,根据电流或功率要求不同每组可并联多颗IGBT芯片(IGBT芯片与FRD一一对应)。
技术水平方面,IGBT应用端迭代节奏慢于研发端,目前市场主流水平相当于英飞凌第4代。由于IGBT属于电力电子领域的核心元器件,客户在导入新一代IGBT产品时同样需经过较长的的验证周期,且并非所有应用场景都追求极致性能,因此每一代IGBT芯片都拥有较长的生命周期。
行业空间:预计年国内需求约亿元;受益于新能源需求爆发,未来4年有望保持20+%的复合增速
根据IHSMarkit数据,年全球功率半导体市场规模约为亿美元,预计至年市场规模将增长至亿美元,CAGR为4.1%。
我国是全球最大的功率半导体消费国,年中国功率半导体市场规模达到了亿美元,占全球需求比例高达35%,预计年市场规模有望达到亿美元。
根据IHS报告,年全球IGBT市场规模为62.4亿美金,中国市场规模为19.23亿美金,占全球市场规模比例达到30.82%。
根据yole最新数据,年全球IGBT的市场规模有望达到84亿美元,年复合增长7.5%。新能源车IGBT将达到17亿美元,年复合增长23%。
中信证券更乐观,受电动车、光伏、工控预计等领域拉动,国内IGBT年国内需求约亿元,未来4年有望保持20%以上的复合增速;车规级IGBT预计年市场需求67亿元,未来4年CAGR超过40%,细分领域增速第一。
IGBT在新能源汽车功率半导体中占比约8成,是汽车电动化最受益的细分领域。据Yole及EVSalesBlog统计数据显示,年全球插电式混合动力汽车及纯电池电动车共销售约万辆,而全球新能源汽车IGBT市场规模约为6亿美元,由此可推算目前新能源汽车中IGBT单车平均价值量约为美元,占单车功率半导体价值量超过80%。
作为电动化下核心受益品种,预计全球新能源汽车IGBT将在未来几年实现快速增长,年市场规模达到约50亿美元。
竞争格局:长期被英飞凌、三菱、富士等海外厂商垄断,国内供需存巨大缺口
全球IGBT市场长期被英飞凌、三菱、富士等海外厂商垄断,在IGBT分立器件和IGBT模块领域CR3均超过50%。年英飞凌分别以35.6%和32.5%的市场占有率位居IGBT模块和IGBT分立器件领域第一,处于绝对领先的位置。
国内只有斯达半导以2.5%的市占率进入到模块领域前十,士兰微以2.2%的市占率位于分立器件领域第十。
我国IGBT行业仍存在巨大供需缺口。根据智研咨询数据,自年以来,我国IGBT自给率超过10%并逐渐增长,预计年我国IGBT行业产量将达到0.78亿只,需求量约为1.96亿只。