IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor ) 中文名為：絕緣柵雙極型晶體管，是能源變換與傳輸的核心器件，主要用于實現電壓、頻率、直流交流轉換等功能，被稱為電力電子裝置的“CPU”，被廣泛應用于光伏/風電設備、新能源汽車、家電、儲能、軌道交通、電網、航空航天等領域。

近年來，國家大力推行碳中和，驅動了清潔能源發電快速發展，以及電動汽車滲透率的迅速提升，這些都將驅動IGBT的強勁增長。

目前IGBT的市場規模有多大？上下游情況如何？上市企業都有哪些？競爭環境如何？國產替代的前景如何？未來發展趨勢如何？

小編梳理了一大堆研報，與您一起了解上述內容。

01

市場規模

1、全球

根據研究機構Omdia的數據，全球IGBT市場規模在過去近十年中保持持續增長，從2012年的32億美元增長至2020年的66億美元，八年間的復合增長率在10%左右。

全球范圍內來看，工控和新能源汽車是IGBT需求占比最大的兩個下游領域。分下游需求來看（2017年數據），工控是IGBT目前最大的需求市場，需求占比達到37%；新能源汽車位居第二大市場，需求占比為28%；其次是新能源發電和變頻白電市場，兩者的需求占比分別為9%和8%。

2、我國

根據智研咨詢的數據，中國IGBT市場規模增長迅速，從2012年的60億元增長至2019年的155億元，復合增速在15%左右，比全球IGBT市場規模的增速更高。

中國已經成為了全球IGBT市場的重要組成部分，從市場需求占比來看，2019年的數據顯示，中國的IGBT市場規模已經占到全球IGBT市場規模的38%左右。

中國的IGBT需求結構與全球市場略微有些不同（參考2018年數據），新能源汽車、變頻家電和工業控制是中國IGBT市場需求占比最高的三個下游，其占比分別為31%、27%和20%，新能源發電、智能電網和軌交的需求目前較低。

02

產業鏈分析

1、上游進口依賴性大

中國IGBT行業的上游參與者為硅晶圓、封裝材料等原材料供應商和***、檢測設備等設備供應商。

（1）原材料

硅晶圓是IGBT生產的主要原材料之一，在IGBT材料生產成本中占比30%左右。在生產硅錠環節中，需要通過提純硅、熔化硅、攪拌硅熔漿等一系列制造工藝。其后，采用高精度的制造工藝將硅錠切割成片狀，形成硅晶圓。硅晶圓的薄片工藝具有極高的制造工藝技術含量。

根據頭豹研究院提供的數據得知，目前中國晶圓材料供應商只能將硅晶圓減薄到170μm，而國外晶圓材料供應商可將硅晶圓減薄到100-200μm的量級。受此影響，晶圓材料市場長期被日本信越化學工業株式會社、三菱住友株式會社、德國Siltronic、韓國SK Siltro和臺灣環球廠商壟斷，這五大晶圓供貨商在全球晶圓市場中的占比為92.4%，導致中國大陸地區在8英寸或8英寸以上的硅晶圓主要依賴進口，自給率較低，尤其是8英寸以上硅晶圓。

封裝材料是IGBT生產的另一種主要原料，可分為塑料封裝、環氧樹脂封裝、陶瓷封裝和金屬封裝四種。中國在IGBT封裝材料雖然已取得一定的進步，但其仍存在技術壁壘，尤其在大電壓的IGBT封裝材料方面。整體而言，中國IGBT生產商對進口材料依賴性較大，因此在上游原材料環節的議價能力較弱。

（2）設備

設備供應商方面，***是IGBT芯片制造的核心設備之一，而IGBT芯片是IGBT模組或分立器件的核心。目前***的國產化程度低于10%，市場主要被荷蘭ASML和日本尼康株式會社占據，其中荷蘭ASML已壟斷了高端***市場。由此可見，中國在***市場方面的優勢不明顯，競爭能力較弱。

2、中游相關上市公司

中游生產商主要負責IGBT模組或分立器件產品的設計、制造、測試和銷售。由于IGBT產品集成度高、產品內部不同器件間隔僅有幾毫米的距離，且易受電壓和電流等運行環境影響，在產品設計和制造工藝方面會涉及到機械結構設計、電路布局設計、熱設計、電磁設計等方面知識，這不僅要求IGBT生產商需要具備一定的生產工藝水平，也要求IGBT生產商的研發人員具有電力電子、力學、熱學等多學科的知識和制造、測試的操作經驗。因此，IGBT的生產具有相當高的技術壁壘。

（1）斯達半導：IGBT國產替代領軍企業

自成立以來，公司一直專注于IGBT主業。公司成立于2005年，從IGBT模塊封裝業務起家，后向產業鏈上游延伸，進入到IGBT芯片設計領域。目前公司已經形成了“芯片設計”+“模塊封裝”的業務模式，成為了國產IGBT行業的龍頭企業。

公司的主要產品為IGBT模塊，約占主營收入的95%。IGBT模塊是公司最主要的產品，其他產品還包括IGBT單管、MOSFET和碳化硅模塊等。公司IGBT模塊產品完整覆蓋了下游細分市場，包括工控、新能源汽車、新能源發電、變頻白電等。

（2）比亞迪半導體：車規級IGBT領先企業

公司是國內領先的車規級半導體企業。公司的前身為比亞迪半導體事業部（第六事業部），目前公司主要從事功率半導體（IGBT、碳化硅器件）、智能控制IC（MCU芯片、電源IC）、智能傳感器以及光電半導體的研發生產和銷售。

公司的產品以車規級半導體為核心，廣泛應用于汽車、能源、工業和消費電子領域。

（3）時代電氣：高壓IGBT龍頭進軍車規級市場

公司主業為軌道交通裝備產品的研發、設計、制造、銷售和相關服務，產品包括軌道交通電氣裝備、軌道工程機械和通信信號系統等。與此同時，公司還在不斷拓展軌交以外的新興業務，如功率半導體器件、工業變流產品、新能源汽車電驅系統、傳感器以及海工裝備等。

公司自2008年收購丹尼克斯進入到IGBT領域。公司首先布局軌交和電網等高壓IGBT領域，目前公司在軌交和電網IGBT領域市占率國內第一。公司2017年進入到汽車IGBT領域，面向新能源汽車的IGBT二期芯片線（設計產能24萬片/年）于2020年建成，并在2021年正式投產。

（4）士蘭微：本土IDM大廠，深耕功率器件多年

公司成立于1997年，總部位于中國杭州。公司成立之初采用Fabless模式經營，2001年設立杭州士蘭集成，引入晶圓產線轉型IDM廠商，經過20余年的發展已經成長為國內規模最大的集成電路芯片IDM廠商之一。

公司主要產品包括：1、基于士蘭芯片生產線高壓、高功率、特殊工藝的集成電路、功率模塊(IPM/PIM)、功率器件及（各類MCU/專用IC組成的）功率半導體方案；2、MEMS傳感器產品、數字音視頻和智能語音產品、通用ASIC電路；3、光電產品及LED芯片制造和封裝（含內外彩屏和LED照明）。

公司自2009年研發出穿通型IGBT芯片以來，持續迭代IGBT芯片技術，目前已經迭代到場截止型第五代IGBT芯片。目前，公司所有量產的IGBT模塊所配套的IGBT芯片均采用場截止技術，與英飛凌第四代芯片對標，性能指標上均與英飛凌第四代持平。

公司最新一代的場截止5代芯片（Field-Stop V）采用了精細溝槽技術，具有更窄的臺面寬度，溝槽間距縮小到1.6微米，功率密度更高、芯片尺寸更小、厚度更薄（1200V截止電壓的芯片厚度為110微米），總體損耗相比上一代芯片明顯降低。

（5）國內IGBT相關公司整理：

2、下游應用領域廣泛

IGBT的下游廣泛應用于光伏/風電設備、新能源汽車、家電、儲能、軌道交通、電網、航空航天等領域。且隨著上述這些領域的蓬勃發展，對IGBT的需求也呈快速增長的趨勢。

（1）工控：IGBT需求基本盤，未來將實現穩步增長

工控市場是IGBT下游需求的基本盤。IGBT是變頻器、逆變焊機、UPS電源和電磁感應加熱等傳統工業控制及電源行業的核心元器件。根據集邦咨詢的數據，2019年全球工控IGBT市場規模約為140億元，是IGBT當前最大的下游市場。全球工控IGBT市場規模后續預計將以低速保持穩定增長，預計增速將保持在3%~5%的區間。根據集邦咨詢的預測，預計到2025年全球工業控制IGBT市場規模將達到170億元。

（2）新能源汽車、光伏/風電：IGBT最重要的增量市場

IGBT在新能源汽車中的主要應用包括電機控制器、車載充電器（OBC）、車載空調、以及為新能源汽車充電的直流充電樁中。電控系統中的IGBT約占電控系統成本的37%。新能源汽車滲透率逐步上升，將持續拉動IGBT模塊市場的需求。據測算，我國2025年新能源汽車IGBT市場規模將達165億元，2020-2025年復合增長率高達31.5%。

在光伏和風電方面，IGBT是光伏和風電逆變器的核心器件，占逆變器價值量的20%-30%。最典型的應用場景就是光伏逆變器，需要大量高壓、超高壓的IGBT模塊，將光伏發出的粗電轉換為可平穩上網的精電，這是實現碳中和的核心環節。

03

競爭環境分析

1、進入壁壘很高

（1）技術壁壘：IGBT行業的核心技術包括IGBT芯片的設計和生產，IGBT模塊的設計、制造和測試。由于IGBT是下游產品的核心器件，且需要工作在大電流、高電壓和高溫等環境下，因此不管是在芯片設計、芯片制造以及模組封裝等環節都有非常高的技術要求和工藝要求。

（2）市場壁壘：IGBT是下游應用產品的核心器件，IGBT的產品性能、可靠性以及穩定性對下游產品的性能表現有著直接的影響。因此，下游客戶在導入IGBT時的驗證測試周期長，替換成本高，客戶在選擇IGBT時通常較為保守謹慎。

（3）資金壁壘：IGBT同樣屬于資金密集型行業，研發投入大，各環節的生產測試設備投入大。且從研發立項到實現客戶大批量銷售需要較長時間，對行業玩家有著較強的資金要求。

2、目前是少數外資壟斷的格局

全球IGBT市場目前處于德國、日本和美國企業壟斷的格局。由于IGBT行業進入門檻高，且外資廠商的業務起步早，先發優勢明顯（英飛凌第一代IGBT產品誕生于1988年），因此形成了當前IGBT市場被德日美等國企業壟斷的局面，目前全球IGBT前五大廠商分別為英飛凌、三菱、富士電機、安森美和賽米控。且英飛凌、三菱、富士電機和安森美均為IDM模式，垂直整合整個產業鏈，建立起了強大的護城河。

IGBT市場集中度較高，2019年CR3為54.7%，CR5為66.6%。高技術門檻和下游客戶選擇供應商的趨同性使得全球IGBT的市場集中度一直較高，以2019年為例，IGBT市場CR3為54.7%，CR5為66.6%。

根據Omdia數據，2020年全球IGBT分立器件市場規模為15.9億美元，全球各廠商排名中，英飛凌占比29.3%，排名第1；富士電機占比15.6%，排名第2；三菱占比9.3%，排名第3；中國廠商士蘭微占比2.6%，排名第10。2020年全球IGBT模組市場規模為36.3億美元，英飛凌占比36.5%，排名第1；富士電機占比11.4%，排名第2；三菱占比9.7%，排名第3；中國廠商斯達半導占比2.8%，排名第6，是唯一進入前10的中國廠商。

3、格局變化：國產進步+供應鏈安全推動國產替代加速

（1）國產替代加速的內在原因：

1）IGBT作為功率半導體期間，其技術迭代速度較慢，周期較長，一代產品的使用時間非常長，超過十年；且客戶主要追求的是IGBT產品的穩定性和可靠性，對新技術的追求意愿不高（英飛凌2007年推出的第四代IGBT芯片仍然是當前行業的主力產品）。因此，雖然國內IGBT廠家的起步較晚，但是行業留給了本土IGBT廠家充足的發展和追趕的時間，目前國內IGBT廠商技術進步較快，已經有產品能大批量滿足下游客戶需求。

2）本土IGBT企業的服務更好，能快速響應下游客戶的需求，并且產品價格上相比于外資有一定優勢，有利于下游客戶的降本。

（2）國產替代加速的外部推動：

當前新能源汽車、新能源發電以及變頻白電等領域發展迅速，帶動著上游IGBT產品需求快速增長，但海外IGBT龍頭廠商對擴產相對謹慎，進程較慢，因此造成全球IGBT供應緊張。此外，近年全球車規級的芯片供應短缺也讓汽車、家電和工業等行業充分意識到芯片國產自主可控的重要性。在這樣的大背景下，國內IGBT下游客戶為保證供應鏈的安全以及自主可控，對國產IGBT產品的接受意愿逐步提高，給國產IGBT產品做測試驗證和產品導入的意愿提升，也為IGBT國產替代帶來了非常好的發展機會。

04

發展趨勢分析

我國IGBT市場規模增速快于全球，2012年-2019年我國IGBT年復合增長率為14.52%。根據集邦咨詢預測，受益于新能源汽車和工業領域的需求大幅增加，中國IGBT市場規模將持續增長，到2025年，中國IGBT市場規模將達到522億人民幣，2018-2025年復合增長率達19.96%。

1、需求廣泛

（1）新能源汽車：電動化推動量價齊升

新能源汽車銷量的快速增長為IGBT帶來了新增需求。我國新能源汽車在過去的幾年里實現了銷量的快速增長，根據乘聯會的數據，我國新能源乘用車銷量從2015年的17.5萬輛增長至2021年的329.1萬輛，復合增速高達63.1%，特別是2021年在新能源乘用車已經有著較大的銷售規模的基礎上實現了181%的銷量增長。

汽車電動化提升了功率半導體的單車價值量。根據Strategy Analytics的統計數據，2019年傳統燃油車中功率半導體的價值量僅為71美元，價值量較低；而混合動力汽車中功率半導體的價值量提升至425美元，是傳統燃油車的6倍；純電動汽車中的功率半導體價值量提升至387美元，是傳統燃油車的5.5倍。

隨著新能源車市場在未來的必然發展壯大，IGBT的市場需求也將成規模的增長。

（2）新能源發電：廣泛應用于光伏/風電行業

光伏發電需要通過光伏逆變器后并入電網，IGBT是光伏逆變器的核心部件。光伏逆變器是太陽能光伏發電系統中的關鍵設備之一，其作用是將光伏發電所產生的直流電轉化為符合電網電能質量要求的交流電，IGBT則是光伏逆變器的核心部件。

風力發電需通過風電變流器后并網，IGBT同樣是風電變流器的核心部件。風電變流器的功能是將風電機組在自然風作用下產生的電壓頻率、幅值不穩定的電能轉換為頻率、幅值穩定，符合電網要求的電能，風電變流器的功能實現同樣需用到IGBT。

2020年9月，中國提出將在2030年實現“碳達峰”，2060年實現“碳中和”；2021年9月，中共中央、國務院印發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，提出到2030年，非化石能源消費比重達到25%左右，風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上。

2022年1月，國家發改委、國家能源局印發《“十四五”現代能源體系規劃》，其中明確提出要加快發展風電、太陽能發電。

彭博新能源財經也曾預測，中國能源市場在加速轉型的情景下，到2050年中國92%的電能由光伏和風電為主的零碳電源提供。

（3）變頻白電：重要的應用領域

IGBT與驅動電路、保護電路集成為IPM模塊應用在變頻白電中。功率變換模塊是變頻家電實現變頻的關鍵部件，通常使用智能功率模塊（IPM）。

我國變頻白電的滲透率正不斷提升。我國三大白電銷量近年來穩定在3億上下，且隨著節能減排要求的提高，我國白電的變頻化率正不斷提升，根據產業在線的數據，2021年空調、冰箱和洗衣機的變頻化率分別達到68%、34%和46%，未來還將進一步提升。

（4）軌道交通：軌道交通牽引中的核心器件

交流傳動技術是現代軌道交通牽引傳動的主流選擇和核心技術。交流傳動原理：車輛經受電弓從接觸網獲得單相交流高壓電，輸送給車載牽引變壓器進行降壓，然后通過整流器轉換成直流電，再由逆變器將直流電轉換成調頻調壓的三相交流電，最后輸送給交流牽引電機，整個過程包含了交-直-交的變化。交流傳動優勢：1）良好的牽引和制動性能；2）功率因數高，諧波干擾??；3）電機功率大、體積小、質量輕、運行可靠性高；4）動態性能和粘著利用好。

牽引變流器是交流傳動技術的關鍵部件。牽引變流器由整流器、中間直流電路和逆變器三部分組成，在交流傳動系統中負責交-直-交轉換，實現能量的轉換，滿足列車牽引與運行控制的要求。

IGBT是牽引變流器最核心的器件之一。IGBT作為牽引變流器的主型開關器件，是牽引變流器中最核心的器件之一。

2、國產替代

（1）全球供需偏緊，國內廠商迎來份額加速提升機會

國內IGBT晶圓產能是未來2年內全球主要增量來源，士蘭微、時代電氣、比亞迪半導體等IDM廠商及斯達半導、新潔能、揚杰科技等背靠本土代工廠的設計公司均具有較大產能彈性。在此背景下，下游客戶加速導入國內IGBT供應商，尤其是光伏、電動車等IGBT緊缺較嚴重的細分賽道。以光伏為例，2020年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由年初的20%提升至30%。

（2）得益于缺貨漲價，2022年行業國產化率有望達38%

1）英飛凌是IGBT行業的絕對龍頭、市占率達30%；國內企業中士蘭微在全球IGBT單管、IPM模塊市占率達2.6%、1.6%，位列第十、第九名，斯達半導在全球IGBT模塊市占率達2.8%、位居第六名。行業國產化率較低，2019年國內產量自給率僅12%。

2）2020年以來需求端得益于新能源車、光伏需求爆發，供給端海外疫情反復限制海外產能，IGBT供需失衡，海外大廠交期持續上升，價格持續上升，目前海外大廠IGBT交期達39~50周。估算2020、2021年國內上市公司IGBT收入達31、57億元，同增59%、88%，國產化率達為17%、25%，提升5pct、8pct。

3）展望2022年，供需失衡貫穿全年，海外廠商擴產普遍謹慎、產能增量有限，國產化率進程取決于產能釋放速度，估計2022年國內產能同增90%+，預計國產化率提升至38%。

（3）小結

雖然目前我國IGBT國外進口依賴度比較大，但隨著各相關產業的蓬勃發展，未來幾年內對IGBT的需求會呈現一個上行加速的過程。而且隨著國產替代的可行性和必要性的提升，IGBT在我國的市場前景將非常值得期待。

審核編輯 ：李倩