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集微咨詢:從交期拉長看國内IGBT廠商在新能源汽車領域現狀

集微咨詢:從交期拉長看國内IGBT廠商在新能源汽車領域現狀

集微咨詢(JW insights)認為:

-海外IGBT龍頭廠商仍占據國内IGBT領域的主要市場;随着新能源汽車的不斷發展,車規級IGBT可能成為IGBT最大的下遊市場。

-國内本土IGBT廠商入場較晚,但與國際産品的差距正在逐漸縮小,其中斯達半導已經實作了基于第七代IGBT技術的車規晶片,成為國際前十的IGBT子產品廠商,産品品類豐富。

-目前下遊的整車廠商在挑選IGBT供應商的标準上主要集中在四個方面:品質、傳遞、成本、技術。

- 2021年IGBT産品的交貨期也持續拉長,且在Q3仍未出現緩解的現象,英飛淩、安森美部分IGBT産品的貨期已經延長至39-52周,這一定程度上給了國産IGBT快速進入整車供應鍊的機會,IGBT的強需求市場短期并不會得到緩解。

不同的功率半導體根據器件特性分别适用于不同的功率、頻率範圍及應用領域,IGBT同時具備功率MOSFET和BJT驅動功率低而且飽和壓降低的優點,适用于650-6500V的中高壓領域,廣泛應用于工業、電動汽車、軌道交通、新能源發電、智能電網、航空航天等領域。而在實際的應用當中,IGBT采用不同的電路設計和封裝技術把産品類型分為單管(分立器件)、IGBT子產品和IPM三類。由于IGBT子產品的尺寸相對标準化,晶片間的連接配接也已在子產品内部完成,是以和同容量的器件相比,IGBT具有體積小、重量輕、內建度高、可靠性強、散熱穩定等優點。

IGBT門檻較高,長期以來中高端産品生産廠商主要集中在歐洲、美國和日本地區,主要由英飛淩、三菱、富士電機等海外企業壟斷。2020年,海外大廠貢獻了全球約80%以上的産能,而國内廠商IGBT有效晶圓産能約5~6萬片/月(等效8英寸),份額不足20%。但是2021年,國内晶圓代工廠(華虹半導體、中芯國際、積塔半導體等)和IDM廠商(士蘭微、華潤微、比亞迪半導體、時代電氣等)整體擴建意願積極。

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下遊的需求增加有力的促進了半導體領域IGBT的增長,新能源汽車是中國IGBT下遊最大的需求方,占比接近31%,因而車規級IGBT可能成為IGBT最大的下遊市場。根據中國汽車工程學會編制的《節能與新能源技術路線圖2.0》,到2025年大陸新能源汽車在新車銷量中滲透率将達到20%,而實際上中國汽車工業協會統計的資料表明,2021年大陸新能源汽車整體銷量為350.72萬輛,同比增長165.10%,滲透率從2020年的6.17%大幅提升至2021年17.42%,遠遠超出官方給出的發展規劃指引。此外根據中汽協預測,2025(滲透率30%左右)年大陸汽車銷量有望達3000萬輛,屆時大陸新能源汽車銷量預計達900-1000萬輛,而到了2035年估計占比一半以上。

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新能源汽車當中,IGBT子產品是新能源汽車電機控制器、車載空調、充電樁等裝置的核心器件,相較于工業控制領域,車規級IGBT對晶片和子產品可靠性的要求更高,驗證和導入期也較長,通常需要2-3年,部分車型需要長達5年的驗證期限。

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而其中,電機控制器系統是關鍵成本之一,約占整車成本的15%-20%。根據英飛淩年報顯示,IGBT約占新能源汽車電控系統成本的37%,是電控系統中最核心的電子器件之一。新能源汽車的動力性能越好,所需要的IGBT元件數量也就越多。一般來說,A00-A0級别(電機輸出功率20-55kW)的微型車的主驅IGBT價值量在650元左右,A級轎車、緊湊型SUV新能源車(電機輸出功率100-250kW)的主驅IGBT價值量在1300元左右,而B級轎車、中大型SUV(電機輸出功率150-400kW)的價值量可以達到2275元以上。

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另一方面,中國充電樁數量的增加也會推動IGBT需求的增長。IGBT子產品在充電樁中充當功率轉換的角色,是充電樁的核心器件之一。根據工信部資料顯示2015-2020年,中國公共充電樁保有量持續增長,從2019年的51.6萬台增加到2021年的114.7萬台,複合增長率接近50%,集微咨詢(JW Insights)預計随後幾年公共充電樁的保有量也将持續爆發式的增長。

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是以,根據中汽協的電動車銷量指引,集微咨詢(JW Insights)推算2022年和2023年國内IGBT是市場規模大緻可以達到71億和95億,接近複合35%的增速。

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目前,國内企業開始走上自主研發的道路,目前在下遊的應用當中,中壓IGBT和IGBT子產品最具有投資價值。英飛淩作為全球IGBT龍頭企業,産品技術的發展路徑可以被國内企業更好的對标,目前英飛淩産品已經疊代到第七代,中國本土廠商進場較晚,但與國際産品的差距正在逐漸縮小,其中斯達半導已經成為國際前十的IGBT子產品廠商,産品品類豐富。

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集微咨詢(JW Insights)認為:目前下遊的整車廠商在挑選IGBT供應商的标準上主要集中在四個方面:品質、傳遞、成本、技術。

“品質”,目前國内做IGBT的企業很多,但是真正可以打入企業實作國産替代,并且規模出量的企業還是很少的。IGBT對于整車來說,核心考慮三個品質問題是否保障:續航裡程和排放要求帶來的低損耗問題是否可以有效解決;輕量化帶來的高功率密度和散熱問題;惡劣運作環境所要求的可靠性問題。

“傳遞”,能否保證整車廠商預定IGBT産能正常生産,快速交貨也是終端廠商的主要稽核标準之一。目前國内IGBT廠商,如比亞迪電子、時代電氣、士蘭微、華潤微這些IDM廠商有很強的傳遞優勢,而Fabless公司如斯達半導,其與華虹半導體深度業務捆綁也擁有較強的傳遞能力。2020年年底以來,全球缺芯問題不斷突出,晶圓制造産能不足,2021年IGBT産品的交貨期也持續拉長,且在Q3仍未出現緩解的現象,英飛淩、安森美部分IGBT産品的貨期已經延長至39-52周,這一定程度上給了國産IGBT快速進入整車供應鍊的機會。

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“成本”,整車車用IGBT差不多占據總功率器件一半的價值,是以整車對于IGBT的成本管控則至關重要。因為汽車子產品要求壽命多大于20萬km或長于15年使用壽命,是以英飛淩、比亞迪等成熟的IGBT産品比較占優勢,國内目前産品的認證資料時間還太短,多數終端主機廠一般不會用國産IGBT,是以,國産IGBT想要打入主機廠商多采用降價的方式。

“技術”上說,IGBT晶片新一代和老一代各有優劣勢,老一代産品損耗和面積等名額雖然不一定是最好的,但是穩定性經過了長期驗證,相當一部分客戶在新一代産品出來的時候仍然沿用老一代的晶片。目前國内IGBT在設計工藝的程序上,已經實作了國際一流技術水準,但是在制造技術上,國内現在剛剛引進裝置,還不能成熟使用,較國際龍頭公司還有不小的距離。

集微咨詢(JW Insights)認為:随着全球制造業向中國遷移,中國已逐漸成為全球最大的IGBT市場,IGBT國産化需求刻不容緩。雖然目前中國IGBT在新能源汽車的替代進度較慢,但是車規級IGBT的強需求會進一步推進國産替代過程。而國際上主要廠商傳遞周期持續拉長的問題,這在一定程度上也給了國内IGBT廠商較為舒适的發展環境,國内的企業也會激流勇進,交出滿意答卷。(校對/Arden)

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