電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/程文智）2022年只剩下幾天的時間了，今年發(fā)生了太多的事情，半導(dǎo)體行業(yè)也不例外，在經(jīng)歷了去年轟轟烈烈的供應(yīng)緊張之后，今年不少半導(dǎo)體器件出現(xiàn)了供應(yīng)過剩的情況。11月中旬的時候，電子發(fā)燒友網(wǎng)與一些行業(yè)內(nèi)人士交流的時候，有人透露有些元器件的庫存超過了1年，當(dāng)然，這不包括這幾年需求一直都很堅挺的IGBT器件。
1982年，通用電氣的B?賈揚(yáng)?巴利加發(fā)明了IGBT，它集合了雙極型功率晶體管（BJT）和功率MOSFET的優(yōu)點，一經(jīng)推出，便引起了廣泛關(guān)注，各大半導(dǎo)體公司都投入巨資開發(fā)IGBT器件。隨著工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)和提高，其電性能參數(shù)和可靠性也日趨完善。
由于IGBT集合了BJT和功率MOSFET的雙重優(yōu)點，既具有功率MOSFET的高速開關(guān)和電壓驅(qū)動特性，又具有BJT的低飽和壓降和承載較大電流的特點，且具有高耐壓能力。據(jù)悉，目前商業(yè)化的IGBT模塊耐壓已經(jīng)做到了6500V，實驗室甚至已經(jīng)做到了8000V。
目前，IGBT器件的發(fā)展趨勢主要是高耐壓、大電流、高速度、低壓降、高可靠性和低成本。近10年來，IGBT器件發(fā)展的主要難點在于其器件的物理特性，尤其是溝槽型IGBT的物理特性，通常并不容易達(dá)到。主要體現(xiàn)在IGBT的開通速度和損耗、擴(kuò)展至8英寸和12英寸制造/加工技術(shù)的挑戰(zhàn)、緩沖層構(gòu)成，以及微溝槽設(shè)計等方面。
也就是說，要想設(shè)計出性能更好的IGBT產(chǎn)品，需要減少產(chǎn)品的損耗，提高開通速度、魯棒性和可靠性，提升工作溫度等方面入手。目前海外IGBT器件廠商，比如英飛凌、ST、三菱電機(jī)等基本都掌握了場終止層（Field-stop，F(xiàn)S）+溝槽柵IGBT技術(shù)，且相繼推出了不同系列，不同規(guī)格的600V~6500V IGBT器件和模塊產(chǎn)品。國內(nèi)IGBT廠商由于設(shè)備和工藝水平等因素的影響，目前還處于追趕階段。不過可喜的是，已經(jīng)有不少廠商取得了不錯的進(jìn)步，比如斯達(dá)半導(dǎo)體、士蘭微、新潔能、宏微、中車時代電氣、賽晶等。
目前國內(nèi)廠商的IGBT產(chǎn)品主要對標(biāo)英飛凌的IGBT產(chǎn)品技術(shù)，而英飛凌IGBT技術(shù) 已經(jīng)迭代至第七代。
圖：IGBT技術(shù)發(fā)展趨勢（來源：億渡數(shù)據(jù)）
在市場格局方面，全球IGBT市場中海外企業(yè)以英飛凌、富士電機(jī)、三菱、安森美、東芝、ST等幾家為主，其中英飛凌的占比[敏感詞]，不論是分立器件，還是IGBT模塊均居于領(lǐng)先地位，都占了近三成的市場份額。其中英飛凌、富士電機(jī)和三菱三家加起來可能占了市場上70%的市場份額，英飛凌的產(chǎn)品可以覆蓋到整個工業(yè)領(lǐng)域和汽車領(lǐng)域；富士電機(jī)和三菱更多的是在傳統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用上，及一些日系汽車主機(jī)廠的產(chǎn)品內(nèi)有應(yīng)用。
國內(nèi)本土廠商在IGBT分立器件領(lǐng)域起步較晚，與海外企業(yè)相比優(yōu)勢不明顯，在IGBT單管方面士蘭微，和IGBT模塊方面斯達(dá)半導(dǎo)體雖然占比不高，但均擠進(jìn)了前十。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為做的比較好的IGBT廠商有比亞迪、斯達(dá)、宏微、中車時代，以及華潤微和士蘭微等。
其中比亞迪全產(chǎn)業(yè)鏈都在做，在汽車領(lǐng)域表現(xiàn)很出色，占到了新能源汽車市場份額的18%~20%。比亞迪的IGBT產(chǎn)線源于2018年收購的寧波中緯的晶圓廠，不夠其產(chǎn)品和迭代速度比較快。不足之處是其IGBT是平面型設(shè)計，輸出效率不高，第三方的主機(jī)廠一般不會采用比亞迪半導(dǎo)體的IGBT產(chǎn)品，不做比亞迪半導(dǎo)體在積極地市場化。
斯達(dá)半導(dǎo)體從2008年就開始了IGBT產(chǎn)品的研發(fā)，特別是2015年，IR被英飛凌收購后，斯達(dá)半導(dǎo)體收購了IR的專用于功率器件的研發(fā)團(tuán)隊，隨后2018年開始滲透入電動汽車領(lǐng)域。不足之處是其晶圓來自于華虹，目前采用其IGBT產(chǎn)品的電動汽車廠商還不多。
宏微最早專注的產(chǎn)品是FRED，主要針對家電市場，因此也同步做了IGBT和對應(yīng)的晶圓買賣，其股東之一的匯川技術(shù)希望將宏微的產(chǎn)品帶起來，目前在完善階段。
中車時代背靠中車集團(tuán)，在2012年收購了英國的丹尼克斯75%的股份后，在2015年成立了Fab廠。由于丹尼克斯的產(chǎn)品主要集中在高壓部分，當(dāng)時收購也是對口中車的軌道交通業(yè)務(wù)，因此，到目前為止，中車時代大部分的應(yīng)用都在中車自己的軌道交通領(lǐng)域。不過，2018年開始，中車時代開始了市場化，開始在智能電網(wǎng)、汽車領(lǐng)域布局，再加上中車自己做新能源汽車的電控產(chǎn)品，且占了整個汽車市場的1%左右的份額，未來在汽車領(lǐng)域的潛力不小。
華潤微和士蘭微的IGBT產(chǎn)品線僅是他們眾多產(chǎn)品分類中的一個分支，他們目前做的市場主要是技術(shù)門檻不是很高的市場，他針對的市場主要有電焊機(jī)、等離子切割機(jī)、家用電器、工業(yè)領(lǐng)域的電磁感應(yīng)加熱等，當(dāng)然也有光伏逆變和新能源汽車產(chǎn)品的規(guī)劃。
從供應(yīng)鏈方面來看，自2021年起，由于下游各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?a target="_blank" title="IGBT" href="/products/igbt-single-tube.html">IGBT新的需求持續(xù)上升，而海外廠商擴(kuò)產(chǎn)相對謹(jǐn)慎，IGBT的交付周期延長，IGBT供需矛盾明顯。2022年初，英飛凌、意法半導(dǎo)體等國際半導(dǎo)體供應(yīng)商陸續(xù)發(fā)布了漲價通知，安森美停止了部分供貨。
近年來，下游應(yīng)用需求的上升，特別是新能源汽車和新能源光伏的需求快速提升，使得本土廠商意識到IGBT等關(guān)鍵器件多供應(yīng)商的重要性，很多本土廠商逐漸提升了對國產(chǎn)IGBT的接受程度，促使了國內(nèi)廠商加速了對國產(chǎn)IGBT產(chǎn)品的導(dǎo)入。
據(jù)12月5日斯達(dá)半導(dǎo)體三季度業(yè)績說明會上的消息，斯達(dá)半導(dǎo)今年前三季度實現(xiàn)凈利潤達(dá)到5.9億元，同比增長1.21倍，增速超過營業(yè)收入，銷售毛利率達(dá)到41.07%，環(huán)比提升。據(jù)悉，近幾個季度營收增長主要驅(qū)動力來自公司產(chǎn)品在新能源汽車、光伏、儲能、風(fēng)電等行業(yè)持續(xù)快速放量，市場份額不斷提高；隨著規(guī)?；?yīng)釋放、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生產(chǎn)經(jīng)營效率提高，公司毛利率持續(xù)增長。
從收入結(jié)構(gòu)來看，1~9月份，斯達(dá)半導(dǎo)來自新能源行業(yè)(包含新能源汽車、新能源發(fā)電、儲能)的收入占比超過一半，成為公司業(yè)績增長的主要推動力。其中，公司的車規(guī)級半導(dǎo)體模塊在國內(nèi)主流新能源汽車廠家大批量應(yīng)用多年，市場份額不斷提高，已成為國內(nèi)新能源汽車車規(guī)級功率半導(dǎo)體模塊的主要供應(yīng)商。
據(jù)此前披露，斯達(dá)半導(dǎo)生產(chǎn)的應(yīng)用于主電機(jī)控制器的車規(guī)級IGBT模塊持續(xù)放量，上半年合計配套超過50萬輛新能源汽車，并預(yù)計下半年配套數(shù)量將進(jìn)一步增加，其中A級及以上車型超過20萬輛。
宏微也受益于新能源市場發(fā)展，今年前三季度公司實現(xiàn)凈利潤6125萬元，同比增長約三成；其中，第三季度實現(xiàn)2901萬元，同比上年同比增長近翻倍，銷售毛利率21.77%，約為斯達(dá)半導(dǎo)一半。宏微科技表示，毛利率與同行的差距主要是因為產(chǎn)能無法滿足旺盛的市場需求，當(dāng)前公司定單量飽滿，但由于上游部分核心原材料短缺，以及公司新增封測產(chǎn)能仍處于爬坡階段，無法再接下定單。
主要產(chǎn)品進(jìn)展方面，宏微科技在12寸IGBT平臺在公司M3i芯片平臺基礎(chǔ)上，上半年開始了微溝槽M4i750V和M6i1200V的研發(fā)制樣；公司的M7i微溝槽1200VIGBT首顆產(chǎn)品已通過客戶認(rèn)證并收獲小批量訂單；車用820A/750V模塊產(chǎn)品已獲得客戶驗證并開始批量交付等。
士蘭微的表現(xiàn)就相對暗淡，前三季度凈利僅增長了6.43%至7.74億元，其中第三季度凈利潤還同比下降了約40%。原因應(yīng)該是受到了當(dāng)前消費(fèi)電子需求低迷的影響，不過士蘭微正在著手進(jìn)入當(dāng)前火熱的新能源汽車市場。
在IGBT市場方面，據(jù)士蘭微介紹，其IGBT單管和模塊在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)大量應(yīng)用，并拓展到了新能源和汽車。據(jù)介紹，公司12寸IGBT月產(chǎn)能為1.5萬片，但受襯底短缺的影響，實際尚未達(dá)標(biāo)，目前正在解決，加上公司8寸線和6寸線都有IGBT產(chǎn)能，所以IGBT相關(guān)的產(chǎn)品營收規(guī)模占比已大幅提高，預(yù)計未來會有進(jìn)一步的成長。該公司高管表示，“現(xiàn)在面臨的主要問題是襯底有短缺。我們和上游的供應(yīng)商都在積極推動解決。二季度對我們困擾比較大的FRD(快恢復(fù)二極管)現(xiàn)在也在逐步解決?！?/span>
2022年的IGBT市場持續(xù)了一年的供應(yīng)緊張，預(yù)計在新能源汽車和新能源光伏和儲能市場持續(xù)火熱的帶動下，IGBT的供應(yīng)還會緊張一段時間，這對國產(chǎn)IGBT廠商來說是一個好消息，至少不用擔(dān)心擴(kuò)產(chǎn)后產(chǎn)能過剩的問題，而且，供應(yīng)緊張終端廠商導(dǎo)入新產(chǎn)品的動力也將更大。
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