本周，一則中國(guó)本土IGBT新銳量產(chǎn)的消息吸引了不少眼球，7月7日，智新半導(dǎo)體車規(guī)級(jí)IGBT模塊實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，這是東風(fēng)公司和中國(guó)中車戰(zhàn)略合作成立智新半導(dǎo)體公司后結(jié)出的[敏感詞]個(gè)碩果。

據(jù)報(bào)道，此次投產(chǎn)的IGBT模塊，具有良好的散熱性和抗電磁干擾性，能夠滿足車規(guī)級(jí)產(chǎn)品的高可靠性要求。這樣一來，中國(guó)新能源汽車企業(yè)又多了一個(gè)選擇，為本土汽車功率半導(dǎo)體供應(yīng)鏈增添了砝碼。

近期，不僅智新半導(dǎo)體，在剛剛過去的6月份，以及7月上旬，短短一個(gè)多月時(shí)間內(nèi)，中國(guó)本土的IGBT芯片和模塊，特別是車用產(chǎn)品，不約而同地冒了出來，呈現(xiàn)出集體爆發(fā)的態(tài)勢(shì)。

6月，華虹與斯達(dá)半導(dǎo)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方共同宣布，攜手打造的高功率車規(guī)級(jí)12英寸IGBT芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，已通過終端車企產(chǎn)品驗(yàn)證，廣泛進(jìn)入了以汽車應(yīng)用為代表的動(dòng)力單元市場(chǎng)。

6月21日，士蘭微公告稱，公司擬通過控股子公司成都集佳科技有限公司投資建設(shè)“汽車級(jí)和工業(yè)級(jí)功率模塊和功率集成器件封裝生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目一期”。該項(xiàng)目總投資為7.58億元。該項(xiàng)目建設(shè)期2年，達(dá)產(chǎn)期2年。投產(chǎn)后，IGBT模塊將是主力產(chǎn)品。

6月23日，賽晶科技首條IGBT生產(chǎn)線正式竣工投產(chǎn)，IGBT生產(chǎn)線進(jìn)入試生產(chǎn)階段。據(jù)悉，該公司IGBT項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)2條IGBT芯片背面工藝生產(chǎn)線、5條IGBT模塊封裝測(cè)試生產(chǎn)線，建成后年產(chǎn)能達(dá)200萬件IGBT模塊產(chǎn)品。其IGBT產(chǎn)品應(yīng)用將涵蓋600V至1700V的中低壓領(lǐng)域，面向電動(dòng)汽車、光伏風(fēng)電、工業(yè)變頻等市場(chǎng)。

7月5日，聞泰科技宣布通過荷蘭子公司安世半導(dǎo)體收購英國(guó)半導(dǎo)體廠商N(yùn)ewport Wafer Fab的全部股票。Newport Wafer Fab成立于1982年，主要生產(chǎn)車用高能效功率半導(dǎo)體，而安世半導(dǎo)體是車用芯片和元器件的重要廠商，對(duì)于該收購案，聞泰科技董事長(zhǎng)張學(xué)政表示，Newport的加入，將會(huì)有效提升安世半導(dǎo)體在車規(guī)級(jí)IGBT、MOSFET、Analog和化合物半導(dǎo)體等產(chǎn)品領(lǐng)域的能力。

無論是工廠開工，還是開始量產(chǎn)，或是并購，以上這些廠商都是聚焦在以車用為主的IGBT產(chǎn)品市場(chǎng)，體現(xiàn)出了該市場(chǎng)的火爆程度。

IGBT需求旺盛

未來幾年，電動(dòng)汽車的銷量增速有望超過50%。受益于政策支持及銷售補(bǔ)助，預(yù)計(jì)全球及中國(guó)新能源電動(dòng)車銷量的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到32%，這將帶動(dòng)相關(guān)半導(dǎo)體，電子產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，汽車作為拉動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三駕馬車之一絕非虛言（5G、物聯(lián)網(wǎng)和汽車電子被認(rèn)為是下一波帶動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大引擎）。

在汽車應(yīng)用中，功率半導(dǎo)體用量?jī)H次于MCU，其市場(chǎng)份額巨大。

新能源汽車新增半導(dǎo)體用量中大部分是功率半導(dǎo)體。在傳統(tǒng)汽車中，功率半導(dǎo)體主要應(yīng)用在啟動(dòng)與發(fā)電、安全等領(lǐng)域，占傳統(tǒng)汽車半導(dǎo)體總量的20%，單車價(jià)值約為60美元。

由于新能源汽車普遍采用高壓電路，當(dāng)電池輸出高電壓時(shí)，需要頻繁進(jìn)行電壓變換，這時(shí)電壓轉(zhuǎn)換電路（DC-DC）用量大幅提升，此外，還需要大量的DC-AC逆變器、變壓器、換流器等，這些對(duì)IGBT、MOSFET、 二極管等半導(dǎo)體器件的需求量也有大幅增加。以上這些極大帶動(dòng)了汽車電子系統(tǒng)對(duì)功率器件需求的增加。

根據(jù)麥肯錫的統(tǒng)計(jì)，純電動(dòng)汽車的半導(dǎo)體成本為704美元，比傳統(tǒng)汽車的350美元增加了1倍，其中功率器件成本高達(dá)387美元，占55%。純電動(dòng)汽車相比傳統(tǒng)汽車新增的半導(dǎo)體成本中，功率器件成本約為269 美元，占新增成本的76%。

新能源電動(dòng)車動(dòng)力產(chǎn)生和傳輸過程與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)有較大差異，需要頻繁進(jìn)行電壓變換和直流-交流轉(zhuǎn)換。加之純電動(dòng)車對(duì)續(xù)航里程的高需求，使得電能管理需求更精細(xì)化，這些對(duì)IGBT、MOSFET、二極管等功率分立器件的需求遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽車。而IGBT在汽車需求的帶動(dòng)下，將出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

車用功率模塊（當(dāng)前的主流是IGBT）決定了車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵性能，同時(shí)占電機(jī)逆變器成本的40%以上，是核心部件。

IGBT約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)器成本的三分之一，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)器約占整車成本的15~20%，也就是說，IGBT占整車成本的5~7%。

在技術(shù)層面，IGBT芯片經(jīng)歷了一系列的迭代過程，包括從PT向NPT，再到FS的升級(jí)，這些使芯片變薄，降低了熱阻，并提升了Tj；IEGT、CSTBT和MPT的引入，持續(xù)降低了Vce，并提高了功率密度；通過表面金屬及鈍化層優(yōu)化，可滿足車用的高可靠性要求。

近些年，IGBT在結(jié)構(gòu)上也一直在創(chuàng)新，如出現(xiàn)了RC-IGBT，以及將FWD與IGBT集成到一起的設(shè)計(jì)；此外，在功能上也有集成，如集成電流、溫度傳感器等。

IGBT 廣泛運(yùn)用于汽車電機(jī)控制系統(tǒng)，目前，汽車電機(jī)控制系統(tǒng)需要用到數(shù)十個(gè)IGBT。以特斯拉為例，特斯拉后三相交流異步電機(jī)每相要用到28個(gè)IGBT，總計(jì)要用84個(gè)IGBT，加上電機(jī)其他部位的IGBT，特斯拉共計(jì)使用了96個(gè)IGBT（雙電機(jī)還要加前電機(jī)的36個(gè)）。按照 4~5美元/個(gè)的價(jià)格計(jì)算，雙電機(jī)IGBT價(jià)值大概在650美元左右。

雖然SiC MOSFET比IGBT更先進(jìn)，且市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿芎茫ㄌ厮估呀?jīng)采用SiC MOSFET，蔚來汽車也將陸續(xù)采用）。但就目前來看，SiC功率器件還存在著一些問題，具體表現(xiàn)在：成品率低，成本高；SiC和SiO2界面缺陷多，柵氧長(zhǎng)期可靠性是個(gè)問題；SiC MOSFET缺少長(zhǎng)期可靠性數(shù)據(jù)。

另外，SiC器件載流能力低，而成本過高，同等級(jí)別的SiC MOSFET芯片，其成本是硅基IGBT的8~12倍。功耗方面，SiC MOSFET先于硅基IGBT開通，后于IGBT關(guān)斷，而IGBT可以實(shí)現(xiàn)ZVS（零電壓開關(guān)），可大幅降低損耗。

總體來看，IGBT的電氣特性接近SiC MOSFET芯片的90%，而成本則是SiC MOSFET的25%。因此，SiC和硅混合開關(guān)模塊會(huì)有很大的市場(chǎng)應(yīng)用前景，而純SiC器件要想在汽車功率系統(tǒng)當(dāng)中普及，還需要時(shí)間。IGBT依然是市場(chǎng)主力。

中國(guó)市場(chǎng)在成長(zhǎng)

中國(guó)是新能源汽車最重要的市場(chǎng)之一， 中國(guó)新能源車銷售量占全球銷量一半以上。

在這樣的市場(chǎng)背景下，國(guó)際半導(dǎo)體大廠紛紛與國(guó)內(nèi)汽車主機(jī)廠建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，例如，在2018年3月，上汽集團(tuán)與英飛凌成立合資企業(yè)——上汽英飛凌半導(dǎo)體公司。據(jù)悉，上汽英飛凌半導(dǎo)體聚焦IGBT模塊封裝業(yè)務(wù)，旨在服務(wù)上汽集團(tuán)及其他國(guó)內(nèi)新能源汽車廠商，計(jì)劃實(shí)現(xiàn)100萬套的年產(chǎn)能。

另外，聞泰科技取得安世半導(dǎo)體控股權(quán)，后者在汽車功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域有著深厚的積累，其超過50%的產(chǎn)品應(yīng)用在汽車領(lǐng)域，按照規(guī)劃，安世半導(dǎo)體將在中國(guó)大陸逐步擴(kuò)產(chǎn)。

對(duì)比汽車半導(dǎo)體的競(jìng)爭(zhēng)格局和國(guó)外廠商的發(fā)展史，中國(guó)國(guó)內(nèi)廠商主要有兩種發(fā)展路徑：一是在傳統(tǒng)芯片領(lǐng)域通過收購獲得技術(shù)和客戶資源；二是在新能源汽車功率半導(dǎo)體和智能汽車芯片上發(fā)力。

電動(dòng)化為汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)帶來新增需求的同時(shí)，也為國(guó)內(nèi)汽車半導(dǎo)體廠商提供了不少機(jī)遇。目前，越來越多的國(guó)內(nèi)廠商開始在新能源汽車功率半導(dǎo)體上布局，代表廠商包括比亞迪、中國(guó)中車、士蘭微電子，以及前文提到的那幾家廠商等。

不過，中國(guó)本土的汽車功率半導(dǎo)體廠商還比較弱，市占率比較低，短時(shí)間內(nèi)難以與國(guó)際大廠形成真正的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，還需要不斷成長(zhǎng)。

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