近年來,在電動汽車、光伏風電、變頻家電,以及工控等下游需求的驅動下,IGBT行業保持了快速增長態勢。記得2018年時,車規級IGBT就異常緊缺,后來隨著IGBT廠商的增產和新玩家的進入,逐漸有所緩解。但到了去年,整個半導體行業的器件都異常緊張,IGBT自然也不例外。據電子發燒友網了解,目前光伏和車用IGBT主要供應商的供貨周期都超過了50周,今年的供應形勢依然嚴峻。
據中信證券研究部測算,2021年IGBT全球市場規模約550億元,在新能源需求拉動下,2022年~2025年市場規模有望保持20%的增速。其中,電動汽車和光伏風能及儲能市場增速最快。據乘聯會和Marklines的數據,預計2022年電動車全球銷量增長至接近1000萬臺,同比增長50%以上。隨著汽車電動化的快速推進,將帶動車規級IGBT需求持續放量,預計2022年全球電動車行業IGBT需求將達194億元。新能源方面,在雙碳政策的驅動下,全球風光儲產業加速發展,預計2022年相關IGBT需求達107億元。
圖:全球IGBT市場空間測算(數據來源:中信證券研究部)
全球IGBT的擴產情況
今年來,IGBT廠商的擴產還在持續。據了解,IGBT的擴產包括晶圓制造和封測產能的擴產。一般來說IGBT包括了IGBT單管和IGBT模塊產品,IGBT單管主要是標準封裝,大部分廠商的封測是代工模式,而且代工廠商基本在國內;IGBT模塊則主要是IGBT廠商在自己的模塊封裝廠內完成。
拿英飛凌、ST和安森美三大IGBT供應商來說,去年9月份,英飛凌第二座12寸硅晶圓廠開始試產;去年下半年,安森美開始擴建自己的12寸晶圓產線;去年年底,ST在意大利投資興建新的12寸晶圓產線。在如今需求旺盛的情況下,英飛凌在德國德累斯頓的12寸產線應該已經是滿產狀態。當然,這些晶圓產線并不僅僅是做IGBT產品,也會做MOSFET產品。
另外,業內人士指出,IGBT生產的時候,需要搭配二極管(FRD)晶圓,而二極管晶圓也同樣需要消耗晶圓產能。而且,自去年下半年開始,FRD異常緊缺,導致不少IGBT廠商的擴產計劃受阻。
封測方面,有的廠商采用IDM模式,也有的廠商采用委外代工模式。其中英飛凌、ST和安森美的IGBT單管產品也都是在國內做封測的。
由于IGBT模塊的封裝主要是由廠商自己完成,因此擴產也只能自己來做。比如,英飛凌對歐洲本部和國內無錫的封測廠都進行了擴產,另外,他們還將一部分的晶圓給其合作公司上汽英飛凌來做封裝,及對外銷售。
ST和安森美分別在深圳和東莞的封測廠產能也都在擴充。
國內廠商,斯達在臨港和嘉興;比亞迪在廣東、湖南等地也在擴建新的產線;華虹半導體、士蘭微已在12寸晶圓產線導入IGBT工藝,在全球8寸設備緊缺背景下為IGBT產能快速擴張提供助力,以應對未來需求的急速擴展。
但無論是12寸產線,還是成熟的8寸產線的擴產,都無法避免產能爬坡的過程。因為在產能爬坡過程中必然會遇到工藝和良率問題。該挑戰,國內外廠商都將遇到,而且時間還不短。業內人士指出,參考英飛凌第二條12寸產線,從試產到滿產,可能需要四到五年的時間,國內的廠商速度可能會快一點,但應該也需要兩三年的時間。而且這個時間不包括廠房建設、設備和人員的到位時間。
由于現在幾乎所有的廠商都在擴產,設備的交期也相應延長了不少。
8寸的擴產主要是在原有產能上進行擴充的,主要是在做一些結構性的調整,比如說少做一些消費類器件、多生產一些工業、汽車,或者光伏類的產品。
據業內人士透露,海外廠商的市場規模比較大,市場份額可能8、9成都是他們的。2022年的擴產范圍應該在10%~20%之間。如果細分到電動汽車和光伏領域,應該接近20%。而國內IGBT廠商的擴產比率會更大,畢竟此前的基數更低。
國產IGBT廠商在光伏和汽車市場的情況
由于對IGBT需求大的電動汽車、變頻家電、光伏風電等產業在國內正加速成長,本土配套需求旺盛??紤]到IGBT的重要性,國內近年來出臺大量相關政策支持產業發展,疊加海外優秀人才歸國助力(尤其是IR被英飛凌收購后),我國IGBT行業迎來巨大發展機遇,涌現出以斯達半導、士蘭微、中車時代電氣、比亞迪半導體等為代表的一大批優秀IGBT廠商;華虹半導體、積塔半導體、中芯紹興等IGBT代工廠;以及新潔能、揚杰科技、東微半導、安世半導體等后進入者也正在積極布局。
在光伏方面,2020年時,IGBT國產化率幾乎為0,2021年國內逆變器廠商開始導入大量本土IGBT單管供應商及少數IGBT模塊供應商,并于2022年開始放量采購,國產化率快速提升。整體來看,預計2022年國內IGBT領域的國產化率將加速提升,將由年初的20%提升至30%。
在光伏方面,目前IGBT單管產品的缺口很大,在供應方面主要以英飛凌、ST和安森美三家為主,但由于他們產能有限,缺口很大。國內廠商方面,第一梯隊的廠商有新潔能、宏微、士蘭微和斯達。
其中,新潔能跟德業綁定得比較緊,德業的出貨量已經接近百萬級;宏微跟華為綁定得更充分,還有就是華為在直接指導宏微設計適用于光伏的IGBT單管產品,因此其產品力應該是不錯的。
士蘭微和斯達的IGBT單管主要向固德威、陽光電源,以及新進入者匯川供貨。
當然這些IGBT廠商也并不是只綁定一家光伏廠商,他們也會給其他光伏廠商送樣。但以他們目前的產能情況,還不足以給全行業供貨,能夠支持一兩家就已經不錯了。至于未來能夠滿足海外廠商留下的供應缺口,一是要看國內廠商的產能,二是要看其產品的性能、穩定性、可靠性、和一致性能否滿足客戶需求。比如陽光電源曾透露,英飛凌的組串式效率值能達到99.1%;三菱的效率值是99.05%;但其測試的幾家國內廠商的IGBT效率值未能達到99%。這么看來,在產品性能方面,國內產品與海外產品還有一定的距離。
光伏領域的IGBT模塊方面,從產品上來說,斯達和時代電氣都有,士蘭微應該也在開發,但是從進展上來看,目前還是以海外廠商為主,主要是英飛凌、富士電機、安森美等為主,而國內廠商進展緩慢。
在汽車領域,比亞迪在收購了寧波的晶圓廠之后,就一直致力于IGBT的設計、加工制造和使用。由于比亞迪是IDM廠商,而且在自己的車上大量使用了自己的產品,經過多年的迭代,產品已經做得很好了。當然,比亞迪也同時在大量采購英飛凌、富士電機和斯達等IGBT廠商的產品。
斯達則從其工業變頻器的成功,依托于匯川、英威騰從變頻器轉向車用電機電控、電源等產品,帶動斯達從江淮、吉利的A00級汽車,往A0級,甚至是A級和B級車滲透。比如,我們可以看到斯達在小鵬汽車內已經有小批量使用了。據其年報顯示,2021年斯達配套裝車量超過了60萬輛,其中A級車及以上車型超過了15萬輛。
時代電氣做車規級IGBT產品的歷史不長,以前其產品主要聚焦在高壓IGBT模塊上,主要用于機車牽引。從去年開始,由于車規級IGBT大規模缺貨,時代電氣獲得了很多新車定點的機會。預測蔚來、小鵬和理想,北汽、廣汽等新車大概率會采用其產品。今年時代電氣在汽車上的出貨量有望達到10萬級別。當然,最終表現取決于其產能和上量后的表現。
士蘭微在汽車應用方面有點落后于其他幾家廠商,去年他們在一些小眾車型上,比如領克上有小批量供貨。但從該公司的期望,以及進入新能源汽車領域的企圖心上來看,相信今年應該會起量,加上士蘭微有自己的晶圓廠,產能是有保證的,今年大概率能沖到大幾萬,甚至10萬級別的出貨量。
結語
從景氣度上來看,IGBT大概率未來兩年的供應情況仍然緊張,畢竟IGBT產品大都是高壓、高電流的,一塊晶圓能夠切割出來的裸晶圓數量有限,產能規模有限,而擴產的產能爬坡又需要時間,加上市場需求還在增大。看起來國產廠商的機會很大,不過最終還是要看產品力。
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