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集微咨詢:電動汽車大時代到來,IGBT國産化誰将引領?

集微咨詢(JW insights)認為:

-“電動汽車大時代”即将到來,全球市場的競争格局也将越來越激烈。大陸在汽車電池、電機領域已建構了自主優勢,但電控中所需的IGBT一直存在短闆,長期以來中高端IGBT主流器件市場被歐美日企業壟斷,如英飛淩、三菱、富士電機、安森美、ABB等,這恐将制約大陸新能源汽車産業的中長期發展。

-原本由國外廠商主導的IGBT市場,尤其是車用領域,競争格局正在悄然生變。為更多人知曉的是,在車載IGBT領域發力的中國廠商有比亞迪半導體、中車時代電氣和斯達半導體。但進一步解析《中國半導體企業 100 強(2021)》排行榜中發現,有越來越多的國内IGBT廠商在車用領域布局,且已供貨,包括士蘭微(第10名)、吉林華微(第35名)、宏微科技(第87名)等,這可以看作是國内車用IGBT取得突破性進步的一大标志。

- 激烈的競争格局下,在IGBT領域采用IDM模式的廠商更有優勢,更有利于開拓新能源車市場。但在這一領域投入也不乏風險,因未來的趨勢是:車用功率器件逐漸将采用第三代半導體碳化矽的MOSFET方案取代目前的矽材料IGBT方案,而且車規級晶片的研發、設計、驗證等周期,以及産能建設到配套也至少需要3-5年,且投入資金巨大,非斯餘之功可達。

IGBT(絕緣栅雙極型半導體,又稱功率半導體)被稱作新能源汽車的“最強大腦”,是新能源汽車電控系統的核心組成,能直接控制全車驅動系統直、交流電轉換及功率調控、電機變頻等核心名額,其性能将直接決定新能源整車的扭矩和輸出功率,約占整車成本的8%至10%。

就IGBT的應用領域而言,未來幾年,新能源汽車無疑是增長最快的市場領域。Yole 2021年的資料顯示,2020-2026年,新能源汽車市場雖不是IGBT應用的最大市場,但該市場對IGBT的需求将在這期間以23%的年複合增長率驚人增長,這背後是全球範圍内汽車電動化趨勢助推的力量。

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電動化提速,大陸車用IGBT需求激增但存“短闆”

2021年,全球新能源汽車銷量再創新高,達到675萬輛,同比增長108%。集微咨詢(JW insights)指出,從全球市場格局來看,2021年全球新能源汽車的銷量主要由中國和歐洲市場貢獻,考慮到2022年美國新的新能源汽車政策即将到來,2022年或将由中歐美“三足鼎立”,同時随着2021年底日本車企豐田、本田等最終宣布電動化戰略,未來三年,全球電動化将提速。

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中國新能源汽車市場2021年繼續領跑全球。中汽協釋出的2021年汽車銷售資料顯示,國内汽車全年累計銷量2627.5萬輛,其中新能源汽車銷售352.1萬輛,市占率從2020年的5%左右躍升至13.4%。由此可見,中國新能源汽車市場将邁入高速發展階段,中汽協預測2022年大陸汽車總銷量為2750萬輛,其中新能源汽車預測将達到500萬輛,滲透率達18.2%。

近兩年,歐洲市場堪與中國市場比肩發展,2020年和2021年可以說是歐洲新能源汽車市場崛起的兩年,其新能源汽車銷量占比在2020年還一度超過中國,2021年同樣表現不俗,全年新能源汽車銷量達233.8萬輛,同比增長66%,滲透率約為21%。同時,全球新能源汽車滲透率排名靠前的國家也都集中在歐洲,如幾乎全面完成新能源化的挪威,全年新能源滲透率高達86%。

進入2021年,在美國電動汽車扶持政策的推動下美國電動汽車銷量強勢增長,電動汽車滲透率也創曆史新高,2021年新能源汽車銷量近67萬輛,同比增長超100%,滲透率為4.2%,較2020年提升2個百分點。

至于日本市場,2021年新能源汽車銷量不足5萬輛,但2021年末,豐田這一在電動汽車領域拖拉太久的汽車制造商也公布了自身的“電動化戰略”,這幾乎标志着全球範圍内的車企達成共識:電動化就在不遠的未來。

集微咨詢(JW insights)認為,“電動汽車大時代”即将到來,全球市場的競争格局也将越來越激烈。未來,中國能否一直坐穩新能源汽車市場的冠軍寶座,自主可控的技術無疑是核心競争力,尤為關鍵的是“三電系統”——電池、電機、電控。縱觀市場,大陸在汽車電池、電機領域已建構了自主優勢,但電控中所需的IGBT一直存在短闆,長期以來中高端IGBT主流器件市場被歐美日企業所壟斷,如英飛淩、三菱、富士電機、安森美、ABB等,這恐将制約大陸新能源汽車産業的中長期發展。

大陸車用IGBT市場,競争格局正悄然生變

綜合愛集微2021年12月25日重磅釋出的《中國半導體企業 100 強(2021)》排行榜,以及其中在車用IGBT領域已供貨的國内廠商的公開資料,還有Yole、Omdia的資料來看,集微咨詢(JW insights)認為,原本由國外廠商主導的IGBT市場,尤其是車用領域,競争格局正在悄然生變。

為更多人知曉的是,在車載IGBT領域發力的中國廠商有比亞迪半導體、中車時代電氣和斯達半導體。但進一步解析《中國半導體企業 100 強(2021)》排行榜中發現,有越來越多的國内IGBT廠商在車用領域布局,且已供貨,包括士蘭微(第10名)、吉林華微(第35名)、宏微科技(第87名)等,這可以看作是國内車用IGBT取得突破性進步的一大标志。

集微咨詢:電動汽車大時代到來,IGBT國産化誰将引領?

比亞迪半導體的實力已有目共睹,車用IGBT領域足以與歐美日巨頭抗衡。比亞迪半導體的招股書顯示,在IGBT領域,根據Omdia統計,以2019年IGBT子產品銷售額計算,其在中國新能源乘用車電機驅動控制器用IGBT子產品全球廠商中排名第二,僅次于英飛淩,市場占有率 19%,在國内廠商中排名第一,2020年在該領域繼續保持全球廠商排名第二、國内廠商排名第一的領先地位。

比亞迪半導體在IGBT領域的産能布局也有望加速國産替代步伐。2020年,比亞迪投資10億元在長沙建立了比亞迪IGBT項目,該項目設計年産25萬片8英寸晶圓的生産線,達産後可滿足年裝50萬輛新能源汽車的産能需求。據悉,2020年比亞迪IGBT晶片晶圓的産能已經超過了5萬片/月,2021年将達到10萬片/月,一年可供應120萬輛新能源車。同時,2022年2月底,濟南比亞迪半導體有限公司表示,計劃年産晶片36萬片的山東首個8英寸車規級功率半導體晶片項目已在今年1月投入生産,預計在未來的一年左右會達到全部的設計産能。此外,比亞迪半導體分拆上市後将進一步提升半導體的業務的出貨能力。

中車電氣時代因其不屬于半導體公司,故不在此次愛集微釋出的《中國半導體企業 100 強(2021)》排行榜名單中,但實力不容小觑,其是軌交領域的IGBT佼佼者,建有8英寸IGBT産業化基地,擁有晶片、子產品、元件及應用的全套自主技術,目前750V和1200V IGBT也應用至新能源汽車,更具優勢的是,其建立了完善的新能源汽車電驅系統産業鍊,目前已面向市場推出多個平台的電驅系統産品,應用于純電動、混合動力乘用車,同時已與一汽集團、長安汽車等國内一流汽車制造商開展深入項目合作,實作批量産品傳遞業績。在功率半導體器件領域,2020年收入8.01億元,占總營收比5%。

在斯達半導體主營業務中,車載IGBT的占比雖不高,但是其增長最大的部分。Omdia的資料顯示,在2020年IGBT模組廠商市場佔有率中,斯達半導體以2.8%的市場佔有率排名第六。2021年,斯達半導體在汽車領域不斷放量,從公司2021年半年報來看,2021上半年實作總營收71893.67萬元,其中新能源行業營業收入為18354.83萬元,較上年同期增長 106.09%,占比25.5%。2021年上半年,其生産的應用于主電機控制器的車規級IGBT子產品持續放量,合計配套超過20萬輛新能源汽車,預計下半年配套數量将進一步增加。

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斯達半導體還在持續投入。2021年上半年,基于第六代Trench Field Stop技術的650V/750V IGBT晶片及配套快恢複二極管晶片的子產品新增多個雙電控混動以及純電動車型的主電機控制器平台定點,這将對2023-2029年公司新能源汽車IGBT子產品銷售增長提供持續推動力;另外,基于第七代微溝槽 Trench Field Stop 技術的新一代車規級 650V/750V IGBT晶片研發成功,預計2022年開始批量供貨。

宏微科技和斯達半導體同屬于Fabless,其業務模式相近,但其新能源汽車電控系統領域收入占比更小。公司招股書顯示,宏微科技2020年新能源汽車電控系統領域收入為146.54萬元,占子產品收入比例僅為0.59%。2019年,宏微科技研發成功了自研第四代750V IGBT晶片,對标英飛淩于2016年推出的車用IGBT EDT2産品,對标英飛淩于2020年推出的IGBT 7系列的自研IGBT晶片尚在研發制樣中。目前,其車規級IGBT子產品GV系列産品已實作對臻驅科技(上海)有限公司小批量供貨,2019年、2020年分别實作銷售收入39.50萬元和122.76萬元,部分客戶彙川技術、蜂巢電驅動科技河北有限公司(長城汽車子公司)和麥格米特尚在對 GV 系列産品進行産品認證。

在汽車電動化的大趨勢下,原本就深耕IGBT領域的部分國内廠商,也不斷在車用賽道上發力,尤其是這些國内廠商IGBT産線在2021年底相繼投入量産,預計2022年國内車載IGBT市場格局将發生較大的變化。其中十分有潛力的是士蘭微。

從Yole關于2020年IGBT領域廠商營收的前15名情況來看,國内廠商僅士蘭微以1.58億美元排名第六。但新能源汽車業務在士蘭微整體業務中所占甚微。觀未來之勢,2021 年上半年,基于公司自主研發的 V 代 IGBT 和 FRD 晶片的電動汽車主電機驅動子產品,已在國内多家客戶通過測試,并在部分客戶開始批量供貨。而且,2021年上半年,子公司成都集佳公司已啟動實施“汽車級和工業級功率子產品和功率內建器件封裝生産線建設項目一期”。

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吉林華微電子的IGBT産品為第六代技術,産品主要應用在工業控制、白色家電、小家電和汽車領域。2021年12月,吉林華微電子在投資者互動平台表示,公司部分IGBT産品已用于A0級電動車,同時積極推進IGBT産品在其他車企的産品驗證。不得不說,以微型車為突破口,或将加速國産主驅IGBT發展。

另外,值得關注的是聞泰科技、華大半導體,以及華潤微。2021年8月,聞泰科技完成對英國最大晶圓廠NWF的100%股權收購 ,NWF最大産能可擴充至每月44000片8寸晶圓,主要産品應用中也包括車用IGBT晶片,這勢必将補足聞泰科技在車用IGBT晶片領域的供給能力。而華大半導體已于2020年7月成功推出首款車規級16pin隔離型IGBT栅極驅動晶片,将填補國内隔離型栅極驅動晶片的空白。另外,華潤微今年2月25日在投資者互動平台也表示,其IGBT産品有進入整車應用。

集微咨詢(JW insights)認為,伴随新能源汽車的規模化效應漸起,其對車用IGBT的需求将不斷提高,當然參與者也越來越多,而且除了以上這些半導體公司,或者如中車電氣時代已在該領域有積澱,如今也有部分整車廠向産業鍊上遊轉移制造能力,例如,2021年7月,東風汽車半導體業務的IGBT子產品已投産,項目總規劃産能120萬隻,滿足東風集團新能源汽車到2025年100萬銷量的IGBT需求,是以對于這一賽道來說,競争也勢必愈加激烈。

IDM更有優勢,供貨品質和效率有助開拓新能源汽車市場

集微咨詢(JW insights)認為,長遠來看,激烈的競争格局下,比亞迪半導體、中車電氣時代、士蘭微等這些在IGBT領域采用IDM模式的廠商更有優勢,更有利于開拓新能源車市場。

一方面關乎晶片品質,安全等級較高的整車廠對晶片的壽命、可靠性以及失效率要求較高,晶片需經過多輪篩選及測試才能拿去封裝,封裝後的子產品仍要經過嚴格測試才能出貨給整車廠。尤其是新能源汽車電控系統客戶對産品可靠性要求更高,在引入新的供應商時通常會進行嚴格的供應商及産品認證,且認證周期較長,在通過認證後,客戶才會與供應商建立正式商業合作關系。

而IDM模式相較于Fabless能夠保證整車廠從晶片生産的源頭上把控晶片品質,進而確定整車安全。是以,擁有晶圓生産線的廠商更易獲得新能源汽車廠商的訂單。

另一方面關乎供貨的穩定性和效率,尤其在此次長周期的汽車缺芯形勢下更加凸顯。例如,采用Fabless模式的宏微科技在其招股書中稱,外購晶片存在風險,其IGBT晶片最大的供應商英飛淩既是公司晶片重要供應商,同時也是公司IGBT産品競争對手,鑒于國際形勢的持續變化和不可預測性,其可能存在英飛淩斷供晶片的情形,這在晶片緊缺形勢下機率十分大。

不單單是宏微科技,英飛淩也是斯達半導體最大的IGBT晶片供應商,而2022年2月底,傳英飛淩近期向經銷商釋出通知稱,半導體産能供需失衡将貫穿2022年全年,成本結構上漲影響下,已無法再自行消化增加的成本,有意“在廣泛的基礎上配置設定負擔。”此番雖然并未明确具體漲價動作,但意圖已非常明顯。是以對英飛淩依賴較深的廠商今年也不免陷入缺貨甚至斷供風險。

相比之下,IDM國内廠商在供貨方面有效率優勢,比亞迪半導體此前指出,目前國産産品的交期約為12周,顯著高于國際廠商26周-52周的交期;另一方面,功率半導體的産品性能與應用場景密切相關,一家公司有百餘種産品是常态,這就需要企業對市場有敏感度同時能夠及時上線新産品,采用IDM模式,設計、制造等環節協同優化,能夠充分發掘技術潛力。

正是在這一趨勢下,可以看到,斯達半導體不僅是業務方向向車用轉變,還開始由Fabless模式向IDM模式轉型。據悉,2021年年中,理想披露的一份IGBT采購紀要提到,在英飛淩供貨不足的情況下,評估了斯達半導體、中車時代電氣、比亞迪半導體等多家供應商,因“首選有産線的”這一條件,斯達半導錯失訂單。而斯達半導體2021年3月釋出公告稱,公司将募集資金不超過35億元,其中的20億元将用于高壓特色工藝功率晶片和SiC晶片研發及産業化項目,試圖拓展其業務半徑,而這一舉措或對于斯達半導體未來發展而言尤為重要。

集微咨詢(JW insights)認為,但在這一領域投入也不乏風險,因未來的趨勢是:車用功率器件逐漸将采用第三代半導體碳化矽的MOSFET方案取代目前的矽材料IGBT方案,而且車規級晶片的研發、設計、驗證等周期,以及産能建設到配套也至少需要3-5年,且投入資金巨大,非斯餘之功可達。

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