(文/程文智)據Yole統計,2020年時,IGBT的市場規模為54億美元,隨著主要電動交通的IGBT用量快速增長,供應鏈正在調整其戰略并進行大規模投資。在純電動汽車和混合動力汽車的大力推動下,未來幾年的年復合增長率應可以達到7.5%,預計到2026年,IGBT的市場規模可達84億美元。
新能源汽車打開IGBT新增量
分立IGBT和IGBT功率模塊可用于工業電機驅動、風力渦輪機、光伏逆變器、火車、UPS、電動汽車充電基礎設施、家用電器,以及EV/HEV(純電動汽車/混合動力汽車)等應用。在2020年,消耗IGBT量最大的是工業應用和家用電器,緊隨其后的是EV/HEV,市場規模約為5.0億美元,而且Yole預計該細分市場,2020年至2026年的年復合增長率將達23%。這是因為多個國家都推出了雙碳目標,政策刺激下,電動汽車將會逐漸取代燃油汽車,電動汽車的市場占有率將會快速提升。
IGBT是新能源汽車的核心器件,在新能源汽車中,IGBT主要用于電機驅動、車載充電器(OBC)、車載空調驅動等環節。其中,電機和電機控制器是新能源汽車的核心零部件,直接決定汽車的行駛性能。在電機驅動中,IGBT 主要存在于逆變器模塊。逆變器的功能主要是將直流轉變為交流從而提供給驅動電動機。根據北斗航天汽車數據,電機和電機控制器分別占整車成本的4%和9%左右。而在電機控制器內部,IGBT 模塊約占其成本的37%。因此,IGBT模塊在整車成本中占5%左右。若加上車載空調控制系統中IGBT,則成本占比更高。此外,高功率電動汽車對于IGBT的要求也會越來越高,這將間接提升整個新能源汽車中IGBT 的成本。也就是說,IGBT是除電池之外,電動汽車當中成本第二高的元器件。
IGBT整體產能和供需情況
行業內人士普遍預測今年國內的電動汽車銷量會達到500萬輛,樂觀的更有人上看到600萬輛。這是因為2021年國內電動汽車的增長態勢非常好,不論是老牌車企,還是造車新勢力都大大超出了預期,年銷量突破了300萬輛,滲透率超過了10%,大大超過了人們在年初的預測值。
就算按照500萬輛來測算,今年對IGBT的需求也是相當大的,但是去年IGBT并沒有滿足市場的需求,一些主要車廠的IGBT需求只有70%~80%得到了滿足,存在很大的缺口。不久前,大眾汽車公布了其電動汽車計劃,希望在2022年將電動汽車的銷量擴大一倍,計劃2023年在中國擴大電動汽車產量至90萬輛。而大眾汽車2021年ID系列電動汽車總銷量是70625輛。也就是說大眾汽車將要搶走較大的IGBT份額,像英飛凌、安森美這樣的廠商可能會優先保供大眾。
這就表明今年IGBT市場的供應情況仍然會很緊張,有行業內人士預測要2023年年中才能恢復正常供應。給出這個判斷的依據是:
一是疫情未來的走勢仍有很大的不確定性。如果一個產量很大的半導體廠商工廠內部員工出現多人感染,就有可能被迫停產,要是停產兩到三周后,對產能的影響將會非常大,而且很明顯。
二是雖然現在有一些IGBT廠商,包括國內的廠商都在擴產,但半導體新增工廠的周期至少在18個月以上,現在的投產計劃并不能在2022年或者很快體現出來。
三是新能源汽車的銷量每年依然保持非常大幅度的增長。
在擴產方面,雖然過去兩年有些廠商宣布了擴產計劃,但到現在工廠完全建好的并不多,對目前的供應情況其實并沒有多大的改善。這主要是因為半導體工廠的投資周期和投資金額都非常大,大部分的企業對于投新工廠的建設還是偏保守的。
據了解,英飛凌的擴展產能最大,去年9月份,其位于奧地利菲拉赫的12寸工廠正式投入使用,只是上量可能還需要一些時間。國內的比亞迪、斯達半導體、華潤微、士蘭微、中車時代等廠商也都在擴產中。
當然,雖然大家都在增產,但是方向各有不同,因為SiC開始在汽車上使用,市場上很多車廠會選擇SiC作為主打車型,運用在一些高端品牌上,也就是說未來可能會有越來越多的汽車廠商采用SiC,而不是IGBT。因此,國際主流的IGBT大廠有點主動收縮,也就是不太愿意投入大多的資源在IGBT產品上了。
就像英飛凌一直在增加產能,但是主要目的是應對大眾的產能需求,因為中國的訂單需求并不會很明確的給他。像英飛凌已經開始把IGBT轉到12寸的晶圓線上了,老的6寸和8寸用于SiC產品了,所以說會很快去爭搶SiC的市場份額。
有人指出,國際廠商會著重去開創的市場是異形IGBT(比如塑封IGBT系統),國內廠商以HPD封裝為主,其他異形封裝動手慢了一些,還需要幾年時間。所以增產都會有,但是在SiC上的增產會遠遠大于在IGBT上的力度。
國產IGBT廠商能挑起大梁嗎?
現在汽車行業的IGBT供應商,國際上主要有英飛凌、ST、安森美等;國內主要有比亞迪、斯達半導體、華潤微、中車時代和士蘭微等。其中英飛凌和安森美兩家加起來的市場份額超過了40%以上。目前國內汽車的核心部件上,主要還是以國外大品牌的IGBT產品為主。
不過如今芯片大缺貨的時候,國內汽車廠商也都愿意給國產IGBT廠商機會,據說是只要送樣過去,一般車廠都愿意給機會測試;有的車廠甚至主動找原廠尋求合作。
目前國內廠商的IGBT產品與國際一流廠商的產品相比也確實存在一些差距。但中國競品的能力,迭代速度、質量管控積極性都比國際大廠更積極。這幾年的發展速度都很快,比如中車時代電氣最早給中車有配套一些工藝器件,而中車旗下有一個事業部是做商用大巴的,因此,時代電氣的IGBT功率器件和模塊在商用大巴車上有了大量的應用。經過這幾年的快速追趕,現在時代電氣已經做到了第六代精細溝槽柵IGBT了,其技術和品質提升非常多。
這個時間段,國產IGBT廠商想要切入汽車領域的話,是一個絕佳的機會,因為現在是一個非常好的按照客戶意愿去接觸、評估、測試,甚至一定量的去使用其IGBT產品的時間段。但國內這幾家的產能都還沒有上來,要想拿到更大的市場份額,甚至是挑大梁可能還不夠。
據業內人士透露,比亞迪半導體現階段產能有限,可能僅能滿足自身的需求,相對來說斯達半導體和中車時代的進展可能更快一些。比如中車時代在株洲和東風的兩條產線加起來年產能有50萬片,在加上它與廣汽還會再建一條年產能50萬片的產線,如果產能真正釋放出來,那是非常客觀的。
有業內人士指出,現在的情形并沒有按照設想的走,今年上半年IGBT產品短缺的問題并不會由國內廠商來彌補。中車時代的車規級產品在量產過程中不及預期。包括斯達半導體也一樣,其車規級IGBT產品在之前的迭代品中發現了問題,現在已經改善了,但改善后的產品能否滿足市場的需求,還有待驗證。
士蘭微是比較晚展示其車規級IGBT產品的,他們已經給一些車廠送樣了,據反饋測試結果還不錯,要是它量產的產品能與樣片達到一樣的效果的話,其前景還是很不錯的。
綜合來看,今年國產車規級IGBT產品可能還是一個生產爬坡的過程,如何將良率做上去可能是他們今年需要解決的問題。真正上量可能需要等到2023年了。
新能源汽車打開IGBT新增量
分立IGBT和IGBT功率模塊可用于工業電機驅動、風力渦輪機、光伏逆變器、火車、UPS、電動汽車充電基礎設施、家用電器,以及EV/HEV(純電動汽車/混合動力汽車)等應用。在2020年,消耗IGBT量最大的是工業應用和家用電器,緊隨其后的是EV/HEV,市場規模約為5.0億美元,而且Yole預計該細分市場,2020年至2026年的年復合增長率將達23%。這是因為多個國家都推出了雙碳目標,政策刺激下,電動汽車將會逐漸取代燃油汽車,電動汽車的市場占有率將會快速提升。
圖:IGBT供應鏈企業概覽(來源:Yole)
IGBT是新能源汽車的核心器件,在新能源汽車中,IGBT主要用于電機驅動、車載充電器(OBC)、車載空調驅動等環節。其中,電機和電機控制器是新能源汽車的核心零部件,直接決定汽車的行駛性能。在電機驅動中,IGBT 主要存在于逆變器模塊。逆變器的功能主要是將直流轉變為交流從而提供給驅動電動機。根據北斗航天汽車數據,電機和電機控制器分別占整車成本的4%和9%左右。而在電機控制器內部,IGBT 模塊約占其成本的37%。因此,IGBT模塊在整車成本中占5%左右。若加上車載空調控制系統中IGBT,則成本占比更高。此外,高功率電動汽車對于IGBT的要求也會越來越高,這將間接提升整個新能源汽車中IGBT 的成本。也就是說,IGBT是除電池之外,電動汽車當中成本第二高的元器件。
IGBT整體產能和供需情況
行業內人士普遍預測今年國內的電動汽車銷量會達到500萬輛,樂觀的更有人上看到600萬輛。這是因為2021年國內電動汽車的增長態勢非常好,不論是老牌車企,還是造車新勢力都大大超出了預期,年銷量突破了300萬輛,滲透率超過了10%,大大超過了人們在年初的預測值。
就算按照500萬輛來測算,今年對IGBT的需求也是相當大的,但是去年IGBT并沒有滿足市場的需求,一些主要車廠的IGBT需求只有70%~80%得到了滿足,存在很大的缺口。不久前,大眾汽車公布了其電動汽車計劃,希望在2022年將電動汽車的銷量擴大一倍,計劃2023年在中國擴大電動汽車產量至90萬輛。而大眾汽車2021年ID系列電動汽車總銷量是70625輛。也就是說大眾汽車將要搶走較大的IGBT份額,像英飛凌、安森美這樣的廠商可能會優先保供大眾。
這就表明今年IGBT市場的供應情況仍然會很緊張,有行業內人士預測要2023年年中才能恢復正常供應。給出這個判斷的依據是:
一是疫情未來的走勢仍有很大的不確定性。如果一個產量很大的半導體廠商工廠內部員工出現多人感染,就有可能被迫停產,要是停產兩到三周后,對產能的影響將會非常大,而且很明顯。
二是雖然現在有一些IGBT廠商,包括國內的廠商都在擴產,但半導體新增工廠的周期至少在18個月以上,現在的投產計劃并不能在2022年或者很快體現出來。
三是新能源汽車的銷量每年依然保持非常大幅度的增長。
在擴產方面,雖然過去兩年有些廠商宣布了擴產計劃,但到現在工廠完全建好的并不多,對目前的供應情況其實并沒有多大的改善。這主要是因為半導體工廠的投資周期和投資金額都非常大,大部分的企業對于投新工廠的建設還是偏保守的。
據了解,英飛凌的擴展產能最大,去年9月份,其位于奧地利菲拉赫的12寸工廠正式投入使用,只是上量可能還需要一些時間。國內的比亞迪、斯達半導體、華潤微、士蘭微、中車時代等廠商也都在擴產中。
當然,雖然大家都在增產,但是方向各有不同,因為SiC開始在汽車上使用,市場上很多車廠會選擇SiC作為主打車型,運用在一些高端品牌上,也就是說未來可能會有越來越多的汽車廠商采用SiC,而不是IGBT。因此,國際主流的IGBT大廠有點主動收縮,也就是不太愿意投入大多的資源在IGBT產品上了。
就像英飛凌一直在增加產能,但是主要目的是應對大眾的產能需求,因為中國的訂單需求并不會很明確的給他。像英飛凌已經開始把IGBT轉到12寸的晶圓線上了,老的6寸和8寸用于SiC產品了,所以說會很快去爭搶SiC的市場份額。
有人指出,國際廠商會著重去開創的市場是異形IGBT(比如塑封IGBT系統),國內廠商以HPD封裝為主,其他異形封裝動手慢了一些,還需要幾年時間。所以增產都會有,但是在SiC上的增產會遠遠大于在IGBT上的力度。
國產IGBT廠商能挑起大梁嗎?
現在汽車行業的IGBT供應商,國際上主要有英飛凌、ST、安森美等;國內主要有比亞迪、斯達半導體、華潤微、中車時代和士蘭微等。其中英飛凌和安森美兩家加起來的市場份額超過了40%以上。目前國內汽車的核心部件上,主要還是以國外大品牌的IGBT產品為主。
不過如今芯片大缺貨的時候,國內汽車廠商也都愿意給國產IGBT廠商機會,據說是只要送樣過去,一般車廠都愿意給機會測試;有的車廠甚至主動找原廠尋求合作。
目前國內廠商的IGBT產品與國際一流廠商的產品相比也確實存在一些差距。但中國競品的能力,迭代速度、質量管控積極性都比國際大廠更積極。這幾年的發展速度都很快,比如中車時代電氣最早給中車有配套一些工藝器件,而中車旗下有一個事業部是做商用大巴的,因此,時代電氣的IGBT功率器件和模塊在商用大巴車上有了大量的應用。經過這幾年的快速追趕,現在時代電氣已經做到了第六代精細溝槽柵IGBT了,其技術和品質提升非常多。
這個時間段,國產IGBT廠商想要切入汽車領域的話,是一個絕佳的機會,因為現在是一個非常好的按照客戶意愿去接觸、評估、測試,甚至一定量的去使用其IGBT產品的時間段。但國內這幾家的產能都還沒有上來,要想拿到更大的市場份額,甚至是挑大梁可能還不夠。
據業內人士透露,比亞迪半導體現階段產能有限,可能僅能滿足自身的需求,相對來說斯達半導體和中車時代的進展可能更快一些。比如中車時代在株洲和東風的兩條產線加起來年產能有50萬片,在加上它與廣汽還會再建一條年產能50萬片的產線,如果產能真正釋放出來,那是非常客觀的。
有業內人士指出,現在的情形并沒有按照設想的走,今年上半年IGBT產品短缺的問題并不會由國內廠商來彌補。中車時代的車規級產品在量產過程中不及預期。包括斯達半導體也一樣,其車規級IGBT產品在之前的迭代品中發現了問題,現在已經改善了,但改善后的產品能否滿足市場的需求,還有待驗證。
士蘭微是比較晚展示其車規級IGBT產品的,他們已經給一些車廠送樣了,據反饋測試結果還不錯,要是它量產的產品能與樣片達到一樣的效果的話,其前景還是很不錯的。
綜合來看,今年國產車規級IGBT產品可能還是一個生產爬坡的過程,如何將良率做上去可能是他們今年需要解決的問題。真正上量可能需要等到2023年了。
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