功率半導體行業情況

預測2025年國內功率半導體500億市場，目前國產化滲透率很低。預測未來整個功率三大塊：汽車、光伏、工控。還有一些白電、高壓電網、軌交。

（1）工控市場：國內功率半導體2018年以前主要還是集中工控領域，國內規模100億；

（2）車載新能源車市場：2025年預測電動車國內市場達到100-150億以上；2019-2020年新能源汽車銷量沒怎么漲，但是2020年10月開始又開始增長，一輛車功率半導體價值量3000元，預測2021年國內200萬輛（60億市場空間），2025年國內目標達到500萬臺（150億市場空間）。

（3）光伏逆變器市場：從130GW漲到去年180GW。光伏逆變器也是迅速發展，1GW對應用功率半導體產業額4000萬元人民幣，所以，光伏這塊2020年180GW也有70多億功率半導體產業額。國內光伏逆變器廠商占到全球60%市場份額（固德威、陽光電源、錦浪、華為等）。

Q：功率半導體景氣情況

A：今年的IGBT功率半導體漲價來自于：（1）新能源車和光伏市場對IGBT的需求快速增長；（2）疫情影響，IGBT目前大部分仰賴進口，而且很多封測都在東南亞（馬來西亞等），目前處于停擺階段，加劇缺貨狀態。（3）現在英飛凌工控IGBT交期半年、汽車IGBT交期一年。2022-2023年后疫情緩解了工廠復工，英飛凌交期可能會緩解；但是，對IGBT模組來說，汽車和光伏市場成長很快，缺貨可能會一直持續下去。直到英飛凌12英寸，還有國內幾條12英寸（士蘭微、華虹、積塔、華潤微等）產線投出來才有可能緩解。

Q：新能源車IGBT市場和國內主要企業優劣勢？

A：第一比亞迪，國內最早開始做的；

（1）2008年收購了寧波中瑋的IDM晶圓廠開始自己做，2010-2011年組織團隊開始開發車載IGBT；2012年導入自家比亞迪車，2015年自研的IGBT開始上量。

（2）2015年以前，比亞迪80%芯片都是外購英飛凌的，然后封裝用在自己的車上，比如唐、宋等；

（3）2015年之后自產的IGBT 2.5代芯片出來，80%芯片開始用自己，20%外購；

（4）2017-2018年IGBT 4.0代芯片出來以后，基本100%用自己的芯片。他現在IGBT裝車量累計最多，累計100萬臺用自己的芯片，2017年開始往外推廣自己的芯片和模塊，但是，比亞迪IGBT 4.0只能對標英飛凌IGBT 2.5為平面型+FS結構，比國內企業溝槽型的芯片性能還差一些（對比斯達、宏微、士蘭微的4代都落后一代；導致飽和壓降差2V，溝槽型的薄和壓降差1.4V，所以平面結構的損耗大，最終影響輸出功率效率）。所以，目前外部采用比亞迪IGBT量產的客戶只有深圳的藍海華騰，做商用物流車；乘用車其他廠商沒用一個是性能比較落后，另一個是比亞迪自研的模塊是定制化封裝，比目前標準化封裝A71、A72等模塊不一樣；

（5）2020年底比亞迪最新的IGBT 5.0推出來，能對標國內同行溝槽型的芯片（對標英飛凌4.0代IGBT，還有斯達、士蘭微的溝槽型產品），就看他今年推廣新產品能不能取得進展了。

第二斯達半導：

（1）2008年開始做IGBT，原本也是外購芯片，自己做封裝；

（2）2015年英飛凌收購了IR（international rectifier），把IR原本芯片團隊解散了，斯達把這個團隊接手過來，在IR第7代芯片（對標英飛凌第4代）基礎上迭代開發；

（3）2016年開始推廣自己研發的芯片，客戶如匯川、英威騰進行推廣。這款是在別人基礎上開發的，走了捷徑，所以一次成功，迅速在國內主機廠進行推廣；

（4）2017年開始用在電控、整車廠；

（5）斯達現在廠內自研的芯片占比70%，但是在車規上A00級、大巴、物流車這些應用比較多。但是他的750V那款A級車模塊還沒有到車規級，壽命僅有4-5年（要求10年以上），失效率也沒有達標（年失效率50ppm的等級）；A級車的整車廠對車載IGBT模塊導入更傾向于IDM，因為對芯片壽命、可靠性、失效率要求高，IDM在Fab廠端對工藝、參數自己把控。斯達的芯片是Fabless，沒法證明自己的芯片來料是車規級；（雖然最終模塊出廠是車規級，但是芯片來料不能保證）

Fabless做車規級的限制：斯達給華虹下單，是晶圓出來以后，芯片還有經過多輪篩選，經過測試還有質量篩選，然后再拿去封裝，封裝完以后在拿去老化測試，動態負載測試等，最后才會出給整機客戶；但是，IDM模式在Fab廠那端就可以做到很多質量控制，把參數做到一致，就可以讓芯片達到車規等級，出來以后不需要經過很多輪的篩選；

第三中車電氣：

（1）2012年收購英國的丹尼克斯，開始進行IGBT開發。

（2）2015年成立Fab廠，一開始開發應用于軌交的IGBT高壓模塊6500V/7500V。2017年因為在驗證所以產能比較閑置，所以開始做車規級的IGBT模塊650V/750V/1200V的產品；

（3）2018年國產開始有機會導入大巴車、物流車、A00級別的模塊（當時國內主要是中車、比亞迪、斯達三家導入，中車的報價是里面最低的；但是受限于中車原來不是做工控產品，所以對于車規IGBT的應用功放，還有加速功放理解不深；例如：IGBT要和FRD并聯使用，斯達和比亞迪是IGBT芯片和FRD芯片面積都是1:1使用，中車當時不太了解，卻是用1:0.5，在特殊工況下，二極管電流會很大，失效導致炸機，所以當時中車第一版的模塊推廣不是很順利。

2019-2021年中車進行芯片改版，以及和Tier-1客戶緊密合作，目前匯川、小鵬、理想都對中車進行了兩年的質量驗證，今年公司IGBT有機會上乘用車放量。我們覺得中車目前的產品質量達到車規要求，比斯達、比亞迪都好；中車的Fab廠和封裝廠也達到車規等級，今年中車上量以后還要看他的失效率。如果今年數據OK的話，后面中車有機會占據更大份額。

第四士蘭微：

（1）2018年之前主要做白電產品；

（2）2018年以后成立工業和車載IGBT。四家里面士蘭微是最晚開始做的；

（3）目前為止，士蘭微車載IGBT有些樣品出來，而且有些A00級別客戶已經開始采用了，零跑、菱電采用了士蘭微模塊。士蘭微要走的路線是中車、斯達的路徑，先從物流、大巴、A00級進入。士蘭微雖然起步慢，但是優勢是在于IDM，自有6、8、12英寸產線產品迭代非常塊（迭代一版產品只要3個月，Fabless要6個月）。工業領域方面，士蘭未來是斯達最大的競爭對手，車載這塊主要看他從A00級車切入A級車的情況。

Q：國內幾家廠商車規芯片參數差異？

A：比亞迪IGBT的4.0平面型飽和壓降在2V以上，但是斯達、士蘭微、中車的溝槽型工藝能做到1.4V-1.6V，平面損耗大，最終影響輸出功率差；

如果以A級車750V模塊為例，士蘭微是目前國內做最好的，能對標英飛凌輸出160KW-180KW，然后是中車，也能做到160KW但是到不了180KW，斯達半導產品出來比較早做到140-150kW的功率，比亞迪用平面型工藝最高智能做到140kW，所以最后會體現在輸出功率；

比亞迪芯片工藝落后的原因：收購寧波中瑋的廠是臺積電的二手廠，這條線只能做6英寸平面型工藝，做不了溝槽的工藝；所以比亞迪新一代的5.0溝槽工藝的芯片是在華虹代工的（包括6.0對標英飛凌7代的芯片估計也是找帶動）。

Q：國內幾家廠商封裝工藝的差異？

A：車規封裝有四代產品：

（1）第一代是單面間接水冷：模塊采用銅底板，模塊下面涂一層導熱硅脂，打在散熱器底板上，散熱器下面再通水流，因此模塊不直接跟水接觸。這種模塊主要用在經濟型方案，如A00、物流車等；這個封裝模塊國內廠商比亞迪、斯達、宏微等都可以量產，從工業級封裝轉過來沒什么技術難度。

（2）第二代是單面直接水冷：會在底板上長散熱齒（Pin Fin結構），在散熱器上開一個槽，把模塊插進去，下面直接通水，跟水直接接觸，周圍封住，散熱效率和功率密度會比上一代提升30%以上；這種模塊主要用在A00和A級車以上，乘用車主要用這種方案。國內也是大家都可以量產，細微區別在于斯達、中車用的銅底板，比亞迪用的鋁硅鈦底板，比亞迪這個底板更可靠，但是散熱沒有銅好。他是講究可靠性，犧牲了一些性能。

（3）第三代是雙面散熱：模塊從灌膠工藝轉為塑封工藝，兩面都是間接水冷，散熱跟抽屜一樣把模塊插進去；這種模塊最早是日系Denso做得（給豐田普銳斯），國內華為塞力斯做的車，也是采用這個雙面水冷散熱的方案。國外安森美、英飛凌、電樁都是這個方案，國內是比亞迪（2016年開始做）和斯達在做，但是對工藝要求比較高（散熱器模塊封裝工藝比較復雜，芯片需要特殊要求，要求芯片兩面都能焊，所以芯片上表面還需要電鍍），國內比亞迪、斯達距離量產還有一段距離（一年左右）；

（4）第四代是雙面直接水冷：兩面銅底加上長pinfin雙面散熱，目前全球只有日本的日立可以量產，給奧迪etron、雷克薩斯等高端車型在供應，國內這塊沒有量產，還處于技術開發階段。

Q：國內企業現在還有外采英飛凌的芯片嗎，國內這四家距離英飛凌的代差

A：目前斯達、宏微、比亞迪還是有部分產品外采英飛凌的芯片；斯達外采的芯片主要是做一些工業級別IGBT產品，例如：在電梯、起重機、工業冶金行業，客戶會指定要求模塊可以國產，但是里面芯片必須要進口（例如：匯川的客戶蒂森克虜伯，德國電梯公司）；還有一些特殊工業冶煉，這些芯片頻率很高，國內還做不到，就需要外采芯片；

車載外采英飛凌再自己做封裝的話，價格拼不過英飛凌；（英飛凌第七代芯片不賣給國內器件廠，只賣四代）；國內來講，斯達、士蘭微、中車等，不管他們自己宣傳第幾代，實際上都是對標英飛凌第四代（溝槽+FS的結構），目前英飛凌最新做到第七代，英飛凌第五代（大功率版第四代）、第六代（高頻版第四代）第五和第六代是擠牙膏基于第四代的升級迭代，沒有質量飛躍；

第七代相對第四代是線徑減少（5微米縮小到3微米，減小20%面積），芯片減薄（從120微米減少到80微米，導通壓降會更好），性能更好（1200V產品的導通壓降從1.7V降到1.4V）。而且，英飛凌第七代IGBT是在12寸上做，單顆面積減小，成本可能是第四代的一半。但是，英飛凌在國內銷售策略，第七代售價跟第四代差不多，保持大客戶年降5%（但是第七代性能比第四代有優勢）；國內士蘭微、中車、斯達能夠量產的都是英飛凌四代、比亞迪4.0對標英飛凌2.5代，5.0對標英飛凌4代；

2018年底，英飛凌推出7代以后因為性能很好，國內士蘭微、斯達、宏微當時就朝著第七代產品開發，目前士蘭微、斯達有第七代樣品出來了，但是離量產有些距離。第七代IGBT的關鍵設備是離子注入機等，這個設備受到進口限制，目前就國內的華虹、士蘭微和積塔半導體有。士蘭微除了英飛凌第七代，還走另一條路子，Follow日本的富士，走RC IGBT（把IGBT和二極管集成到一顆IC用在車上），還沒有量產。

Q：斯達IGBT跟華虹的關系和進展如何？

A：斯達跟華虹一直都是又吵又合作。2018年英飛凌缺貨的時候，對斯達來講是個非常好的國產替代機會，斯達采取策略切斷小客戶專供大客戶，在匯川起量（緊急物料快速到貨），在匯川那邊去年做到2個億，今年可能做到3個億；缺貨漲價對國產化是很好的機會，但是，華虹當時對斯達做了個不好的事情，當年漲了三次價格，一片wafer從2800漲到3500，所以，2019年斯達后面找海內外的代工廠，包括中芯紹興、日本的Fab等。所以斯達和華虹都是相愛相殺的狀態。 斯達自己規劃IDM做的產品，是1700V高壓IGBT和SiC的芯片，這塊業務在華虹是沒有量產的新產品，華虹那邊的業務量不會受到影響（12英寸針對斯達1200V以下IGBT）。但是，從整個功率半導體模式來說，大家都想往IDM轉，第一個是實現成本控制提高毛利率，擴大份額。第二個是產品工藝能力，斯達往A級車推廣不利，主要就是因為受限于Fabless模式，追求質量和可靠性，未來還是要走IDM模式。

Q：士蘭微、斯達半導體的12寸IGBT的下游應用有區別嗎？

A：目前國內12英寸主要是讓廠家成本降低，但是做得產品其實一樣。12寸晶圓工藝更難控制，晶圓翹曲更大，更容易裂片，尤其是減薄以后的離子注入，工藝更難控制。士蘭微、斯達在12寸做IGBT，主要還是對標英飛凌第四代產品，厚度120微米。如果做到對標英飛凌的第七代，要減薄到80微米，更容易翹曲和裂開。士蘭微、斯達12寸IGBT產品主要用在工業場景，英飛凌12英寸在2016、2017年出來，首先切入工業產線，后面再慢慢切入車規，因為車規變更產線所有車規等級需要重新認證。

Q：電動車里面IGBT的價值量？

A：電控是電動車里面IGBT價值量最大頭；

（1）物流車：用第一代封裝技術，一般使用1200V 450A模塊，屬于半橋模塊，單個模塊價格300元（中車報價280），一輛車電控系統要用三個，單車價值量1000元；

（2）大巴車：目前用物流車一樣的封裝方案（第一代）；但是不同等級大巴功率也不一樣，8米大巴用1200V 600A；大巴一般是四驅，前后各有一個電控，一個電控用3個模塊，總共要用6個模塊，單個價格450-500，單車價值量3000元左右；10米大巴功率等級更高用1200V 800A，一個模塊600塊，也用6個，單車價值量3600元左右。

（3）A00級（小車）：用80KW以下，使用第二代封裝（HP1模塊），模塊英飛凌900左右（斯達報價600）。

（4）A級車以上：15萬左右車型用單電控方案，用第二代直接水冷的HP Drive模塊，英飛凌報價從2000-1300元（斯達1000元）；20-30萬一般是四驅，前后各有一個電機，進口2600（國產2000）；高級車型：蔚來ES8（硅基電控單個160-180KW，后驅需要240KW），前驅一個，后驅并聯用兩個模塊；所以共需要三個，合計3000-3900元。

（5）車上OBC：6.6kW慢充用IGBT單管，20多顆分立器件，總體成本300元以下；

（6）車載空調：4kW左右用IPM第一類封裝，價值量100元以內；

（7）電子助力轉向，功率在15-20kW，主要用的75A模塊，價值量200元以內；

（8）充電樁：慢充20kW以內用半橋工業IGBT，200元以內。未來的話要做到超級快充100KW以上，越大功率去做會采用SiC方案，成本成倍增加，可能到1000元以上；

Q：國內SiC主要企業優劣勢？

A：國內SiC產業鏈不完整。做晶圓這塊國內能夠量產的是碳化硅二極管，SiC二極管已經量產的是三安光電、瑞能、泰科天潤。士蘭和華潤目前的進度還沒有量產（還在建設產線）；

SiC MOS的IDM模式要等更久，相對更快的反而是Fabless企業，瞻芯、瀚薪等fabless，找臺灣的漢磊代工，開始有些碳化硅MOS在OBC和電源上面量產了，主要因為國內Fab廠商不成熟（柵氧化層、芯片減薄還不成熟），相對海外廠商工藝更好，國內落后三年以上。海外的羅姆已經在做溝槽型SiC MOS的第三代了，ST的SiC都在特斯拉車上量產了；

SiC應用來講，整個全球市場6-7億美金，成本太高所以應用行業主要分兩個：

第一個、是高頻高效的場景，如光伏、高端通信電源，采用SiC二極管而不是SiC MOSFET，可以降低成本；把跟IGBT并聯的硅基二極管換成SiC二極管，可以提升效率兼顧成本；

第二塊、就是車載，（1）OBC強調充電效率（超過12KW、22KW）的高端車型，已經開始批量采用SiC MOSFET，因為碳化硅充電效率比較高，充電快又剩電；（2）車載主驅逆變的話主要用在高端車型，保時捷Taycan、蔚來ET7，效率比較高可以提升續航，功率密度比較高；20-30萬中段車型主要是Tesla model 3 和比亞迪漢在用SiC MOS模塊，因為特斯拉、比亞迪是垂直一體化的整車廠（做電控、做電池、又做整車），所以可以清楚知道效能提升的幅度；

相對來說，其他車企是分工的，模塊廠也講不清楚用了SiC的收益具體有多少（如節省電池成本），而且IGBT模塊的價格也在降低成本。雖然SiC可以提高續航，但是SiC節省溫高的優點還沒發揮，節省溫高可以把散熱系統做小，優勢才會提升。目前特斯拉SiC模塊成本在5000元，是國產硅基IGBT的1300-1500元5-8倍區間，所以國產車企還在觀望；但是，預計到2023年SiC成本有希望縮減到硅基IGBT的3倍差距，整車廠看到更多收益以后才會推動去用SiC。

Q：比亞迪的SiC采購誰的

A：比亞迪采購Cree模塊；英飛凌主要是推動IGBT7，沒有積極推SiC；因為推SiC會革自己硅基產品的命。目前積極推廣碳化硅的是羅姆、科瑞（全球襯底占比80%-90%）；

Q：工控、光伏領域里面，國產IGBT廠商的進展

A：以匯川為例，會要求至少兩家供應商，工控里面一個用斯達，另一個宏微（匯川是宏微股東）；目前上量比較多的就是斯達；（1）斯達的IGBT去年2個億，今年采用規模可能達3億以上（整個IGBT采購額約15億）；（2）宏微的IGBT芯片和封裝在廠內出現過重大事故，質量問題比較大，導致量上不去，去年3000-4000萬；伺服方面去年缺貨，小功率IPM引入了士蘭微，（3）士蘭微隨著小批量上量，后面工控模塊也有機會對士蘭微進行質量驗證；

光伏IGBT和工控不一樣，國內企業反而沒人關注，因為光伏芯片要做高頻，達到50-100K頻率（工控只要10K）。英飛凌有對高頻做專門開發（國內沒有專門開發的）。另外光伏對效率要求高（98%效率），海外廠商能做的也不多定制化要求高，電路拓撲結構更加復雜（跟傳統不一樣，為了提升效率要不斷堆積功率半導體，做出更復雜的電路拓撲），定制化要求很高。需要的功率模塊也很多（1200V、650V的IGBT都有，還有SiC的二極管；）；海外廠商能夠供應的主要有英飛凌、安森美，海外能供應的也不超過5-6家，國產是一片藍海，基本沒法供應，只有斯達、宏微供一些單管產品，模塊沒法大批量去供應；

Q：匯川使用士蘭微的情況怎么樣？

A：目前還是可以的，去年口罩機上量，用了士蘭微的IPM模塊，以前用ST的IPM模塊。目前，士蘭微的失效率保持3/1000以內，后面考慮對士蘭微模塊產品上量（因為我們模塊采購額一直在提升，只有兩個國產企業供應不來）。匯川內部有零部件的國產化率目標，工業產品設定2022年達到60%的國產化率，英威騰定的2022年80%，所以國產功率企業還是有很大空間去做。

Q：匯川給士蘭微的體量

A：如果對標國產化率目標，今年采購15億，60%國產化率就是9個億的產品國產化，2-3家份額分一下。（可能斯達4個億；宏微、士蘭微各自2-3個億；）具體看他們做得水平

Q：SiC二極管在光伏采用情況？

A：光伏里面也有IGBT模塊，IGBT會并聯二極管，現在是用SiC二極管替代IGBT里面的硅基FRD，SiC可以大幅減少開關損耗，提升光伏逆變器的效率。所以換成SiC二極管可以少量成本增加，換取大量效益；國產SiC二極管主要用在通信站點、大型UPS里面；目前在光伏里面的IGBT模塊還是海外壟斷，所以里面的SiC二極管還是海外為主，未來如果斯達、宏微開發碳化硅模塊，也會考慮國產化的。

Q：華潤微、新潔能、揚杰、捷捷這些的IGBT實力？

A：這里面比較領先的是華潤微；（1）華潤微在2018年左右開始做IGBT，今年有1、2個億左右收入主要是單管產品，應該還沒有模塊；（2）新潔能是純Fabless，沒有自己的Fab和模塊工廠，要做到工業和車規比較難（匯川不會考慮導入），可能就是做消費級或是白電這種應用。（3）捷捷、揚杰有些SiC二極管樣品，實際沒多少銷售額，IGBT產品市場上還看不太到，主要用在相對低端的工控，像焊機，高端工業類應用看不到；比亞迪其實也是，工業也主要在焊機、電磁爐，往高端工業走還是需要個積累過程。

Q：比亞迪半導體其他產品的實力？

A：之前是芯片代數有差距，所以一直上不了量，毛利率也比較低，比如工業領域外銷就5000萬（比不過國內任何IGBT企業），用在變焊機等。所以關鍵是，看比亞迪今年能不能把溝槽型的芯片推廣到變頻器廠等高端工業領域以及車載的外部客戶突破。如果今年外銷還是只有4-5000萬的話，那么說明他的芯片還是沒有升級。

Q：吉利的人說士蘭微的產品迭代很快，是國內最接近英飛凌的，怎么評價？

A：這個確實是這樣，自己有fab廠三個月就能迭代一個版本，沒有fab廠要六個月。士蘭微750V芯片能對標英飛凌，做到160-180kW的功率。他的飽和壓降確實是國內最低的，目前他最大的劣勢在于做車規比較晚，基本是零數據，需要這兩年車載市場爆發背景下，在A00級別（零跑采用了，但是屬于小批量，功率80KW以內，壽命要求也低一些；）和物流車上面發貨來取得質量數據，國內的車廠后面可能用他的產品。（借鑒中車走過的路，除了性能還要有質量的積累）。

Q：士蘭微IPM起量的情況？

A：國內市場主要針對白電的變頻模塊，國內一年6-7億只；單價按照12-13元/個去算，國內70-80億規模，這塊價格和毛利率比較低一些，國內主要是士蘭微和吉林華微在做，斯達也開始設計但是量不大一年才幾千萬，所以，士蘭微是目前最大的，目前導入了格力、美的，量很大，今年有可能做到8個億以上，是國產化的過程，把安森美替代掉（一旦導入了就有很大機會可以上量）；但是，這塊IPM毛利率不會太高。要提毛利率的話還是要做工業和車規級（斯達毛利率40%以上就是因為只做工控和汽車等級，風電，碳化硅這些都是毛利率50%以上的）

Q：士蘭微12英寸的情況？

A：去年底開始量產，士蘭微12英寸前期跑MOS產品，公司去年工業1200V的IGBT做了一個億，今年能做2-3億；目前MOS能做到收入10億。