2022年IGBT行業(yè)市場規(guī)模及產(chǎn)業(yè)鏈分析

1、2022年IGBT行業(yè)市場規(guī)模及產(chǎn)業(yè)鏈分析1.IGBT：2025 年全球市場規(guī)模有望過百億，目前下游應(yīng)用以工控為主2025 年全球 IGBT 市場規(guī)模有望達(dá)到 106.55 億美元，2021-2025 復(fù)合年增速為 9.89%。 根據(jù)封裝形式，IGBT 可分為 IGBT 單管、IGBT 模塊以及 IPM 模塊三大類產(chǎn)品。IGBT 單 管通常由一枚 IGBT 芯片封裝而成；IGBT 模塊往往由多個 IGBT 芯片和二極管芯片組成， 將其以絕緣方式組裝至 DBC 基板上，再進(jìn)行模塊化封裝；IPM 即在 IGBT 模塊的基礎(chǔ)上增 加驅(qū)動 IC 等外圍電路。2020 年全球 IGBT 單管/IGBT

2、模塊/IPM 的市場規(guī) 模分別為 15.9/36.3/14.3 億美元，我們分別對新能源汽車、風(fēng)光儲、工控、家電等下游細(xì)分 領(lǐng)域的市場需求進(jìn)行預(yù)測后加總，預(yù)計(jì) 2025 年可分別增長至 26.96/61.55/18.04 億美元， 屆時全球 IGBT 市場規(guī)模有望突破百億美金大關(guān)。當(dāng)前下游市場以工控為主，家電、新能源車、風(fēng)光儲持續(xù)發(fā)力。2020 年 IGBT 下游應(yīng)用領(lǐng)域中工業(yè)控制占比最大，為 49%。家電/新能源汽車/光伏發(fā)電/風(fēng)電/儲能分別占 市場份額的 23%/12%/9%/6%/1%。隨著新能源汽車、新能源發(fā)電需求的爆發(fā)，新能源領(lǐng)域 有望為 IGBT 市場打開未來增量空間。2.IGBT

3、 產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)及競爭格局：IDM 模式為行業(yè)主流，全球市場由歐、日廠商主導(dǎo)IDM 模式利于發(fā)揮上下游協(xié)同，為行業(yè)龍頭主要選擇。IDM 即垂直一體化模式，是一種集 芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝、測試、銷售等多產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)于一體的一條龍產(chǎn)業(yè)運(yùn)作模式。全球 重要的 IGBT 企業(yè)大都采用該模式，如海外龍頭英飛凌、富士電機(jī)、三菱電機(jī)，及國內(nèi)龍頭 時代電氣、士蘭微、比亞迪等。此外，斯達(dá)半導(dǎo)采用 IDM-lite 模式，自主設(shè)計(jì)產(chǎn)品但主要 依靠晶圓代工，也開始自建產(chǎn)線。由于先發(fā)優(yōu)勢，全球 IGBT 市場主要由歐、日廠商所控制：根據(jù) Omdia，2020 年，在分立 IGBT 器件領(lǐng)域，全球龍頭供應(yīng)商英飛凌占據(jù)近 30

4、%市場份額。中國廠商士蘭微排名第十， 占有全球 2.62%市場份額；在 IPM 模塊領(lǐng)域，三菱電機(jī)為全球龍頭企業(yè)，占據(jù)全球 32.89% 市場份額。國內(nèi)士蘭微、華微電子進(jìn)入世界前十，分別排名第九、第十位，享有全球市場 1.64%/0.89%市場份額；在 IGBT 模塊領(lǐng)域，英飛凌為絕對龍頭，市場份額占 36.5%；國內(nèi) 斯達(dá)半導(dǎo)排名第六，市場份額占 2.8%。雖然近年來，國內(nèi)廠商 IGBT 競爭力不斷提高，市 場份額持續(xù)擴(kuò)大，但總體來看，當(dāng)前全球 IGBT 絕大部分市場仍舊為海外龍頭企業(yè)所壟斷。3.時代電氣：新興裝備業(yè)務(wù)打開營收增量空間，IGBT 鑄造第二成長曲線公司的新興裝備業(yè)務(wù)包括功率半導(dǎo)

5、體器件、工業(yè)變流產(chǎn)品、新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)、傳感器 件、海工裝備，代表了多個公司重點(diǎn)布局的具備較高增長潛力的方向。截止目前，公司在 各個領(lǐng)域均已產(chǎn)出了多款代表性產(chǎn)品。在未來，“2030 年碳達(dá)峰、2060 年碳中和”的“雙 碳”戰(zhàn)略的提出，有望為公司的新興裝備業(yè)務(wù)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，根據(jù)公司 2021 年年報(bào)，公司推出了以 IGBT 為核心的多款功率半導(dǎo)體 器件及模組，2021 年公司 IGBT 軌交、電網(wǎng)占有率國內(nèi)第一；工業(yè)變流產(chǎn)品領(lǐng)域，公司 產(chǎn)品包括中央空調(diào)變頻、軋機(jī)中壓傳動變頻、礦用車電驅(qū)系統(tǒng)、風(fēng)電變流器、光伏逆變器 等，2021 年礦卡電驅(qū)系統(tǒng)、風(fēng)電變流器、中央空調(diào)變流器持

6、續(xù)批量交付；新能源汽車電 驅(qū)系統(tǒng)方面，公司與一汽集團(tuán)、長安汽車等國內(nèi)一流汽車制造商開展深入項(xiàng)目合作，2021 年新能源車電驅(qū)系統(tǒng)交付量超 8.5 萬套，乘用車電驅(qū)年銷量首次進(jìn)入行業(yè)前十；傳感器領(lǐng) 域，公司傳感器產(chǎn)品已形成 6 大類、12 系列、600 多種產(chǎn)品，覆蓋軌道交通 60%的應(yīng)用 領(lǐng)域，2021 年全年交付額同比增長 320%，穩(wěn)居國內(nèi)軌交領(lǐng)域市占率第一；海工裝備領(lǐng) 域，公司產(chǎn)品主要包括深海作業(yè)機(jī)器人、海底挖溝鋪纜產(chǎn)品、甲板及海底采礦等產(chǎn)品，2021 年在國內(nèi)市場新簽多個訂單。我們認(rèn)為，時代電氣是未來功率半導(dǎo)體發(fā)展浪潮的有力競爭者，主因有：1）功率半導(dǎo)體產(chǎn) 能加速擴(kuò)張，IDM 模式助力

7、技術(shù)持續(xù)迭代升級；2）中高壓 IGBT 領(lǐng)軍者，向光伏、新能源 車等中低壓布局打開廣闊成長空間；3）公司、集團(tuán)內(nèi)業(yè)務(wù)高度協(xié)同，“示范效應(yīng)”助力產(chǎn) 品開拓市場；4）前瞻布局 SiC，國內(nèi)首條六英寸 SiC 產(chǎn)線已建成。競爭力分析#1：功率半導(dǎo)體產(chǎn)能加速擴(kuò)張，IDM 模式助力技術(shù)持續(xù)迭代升級擁有 6 英寸雙極器件生產(chǎn)線，HVDC 晶閘管世界首創(chuàng)。HVDC 晶閘管器件是高壓直流輸電 （HVDC）相控?fù)Q流閥中的核心部件，換流閥決定了直流輸電工程的最大通流能力和運(yùn)行電 壓，而晶閘管的容量直接決定換流閥的綜合性能。2006 年，公司成功研制出世界上第一只 6 英寸 8500V 商用 HVDC 晶閘管。經(jīng)過

8、數(shù)年發(fā)展，公司現(xiàn)已建成 6 英寸的雙極器件產(chǎn)業(yè)化 基地，主要生產(chǎn) HVDC 晶閘管、普通晶閘管、整流管、二極管、IGCT 及功率組件。截止 2020 年底，公司已為國內(nèi)外 23 個 HVDC 工程提供產(chǎn)品，銷售超 5 萬只 HVDC 器件，間接 為國家高壓直流輸電項(xiàng)目建設(shè)節(jié)約資金近 35 億元，市場占有率位列前茅。2020 年，時代 電氣 HVDC 晶閘管上榜工信部“國家級單項(xiàng)冠軍”名單。“并購+內(nèi)生”打造高壓 IGBT 業(yè)務(wù)，當(dāng)前二期產(chǎn)線加速爬坡。公司于 2008 年收購加拿大 Dynex 75%股份，由此攬獲設(shè)計(jì)、封裝關(guān)鍵技術(shù)及 4 英寸生產(chǎn)線，繼而成功開拓大功率 IGBT 業(yè)務(wù)。2009

9、 年，公司建成國內(nèi)首條六英寸高壓 IGBT 模塊封裝線。2014 年，公司建成國內(nèi) 首條 8 英寸高壓 IGBT 芯片生產(chǎn)線，年產(chǎn) 12 萬片 IGBT 芯片，可配套生產(chǎn) 100 萬只 IGBT 模塊。2020 年，國內(nèi)首條 8 英寸車規(guī)級 IGBT 芯片生產(chǎn)線順利下線，年產(chǎn)能 24 萬片，滿 產(chǎn)后預(yù)計(jì)可配套生產(chǎn) 200 萬只車載 IGBT 模塊。據(jù)公司最新年報(bào)顯示，IGBT 二期芯片產(chǎn)線 自 2021 年年底已正式投產(chǎn)，目前正經(jīng)歷產(chǎn)能爬坡階段，產(chǎn)能利用率近 80%。公司在 IGBT 沉淀 10 余年，技術(shù)持續(xù)升級迭代。截止目前，公司 IGBT 芯片主要采用第四 代平面柵 DMOS+技術(shù)和第五

10、代溝槽柵 TMOS 技術(shù)。2021 年，公司成功研制出車用 750V 精細(xì)溝槽 IGBT，且順利通過科技成果鑒定，實(shí)現(xiàn)了向第七代精細(xì)溝槽產(chǎn)品的跨越。此外， 公司還申請了多項(xiàng)復(fù)合柵結(jié)構(gòu)的 IGBT 芯片專利，實(shí)現(xiàn)了平面柵極和溝槽柵極共存于同一芯 片，從而大大提升芯片密度。未來，公司擬進(jìn)一步建設(shè)低壓逆導(dǎo) IGBT 設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)平臺， 并完成 750V 精細(xì)溝槽逆導(dǎo) IGBT 產(chǎn)品的定型與小批量應(yīng)用。公司功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)采用 IDM 模式，有利于實(shí)現(xiàn)技術(shù)積累，加速更新升級。一方面，IDM 模式囊括設(shè)計(jì)、制造、封測全工藝環(huán)節(jié)，使得公司在研發(fā)過程中的技術(shù)積累更加全面、深 厚。另一方面，在 IDM 模式下

11、，公司各個環(huán)節(jié)產(chǎn)線有更強(qiáng)的配合能力，生產(chǎn)更加迅速、自 主、可控，以滿足不同客戶特色化、定制化的工藝需求。因此，IDM 模式有望進(jìn)一步加快 公司的技術(shù)迭代速度。競爭力分析#2：中高壓 IGBT 領(lǐng)軍者，向光伏、新能源車等中低壓布局打開廣闊成長空間軌交及電網(wǎng)用高壓 IGBT 起家，2021 年國內(nèi)市占率第一。2014 年，公司一期 IGBT 產(chǎn)線成 功建成，產(chǎn)品主要應(yīng)用于軌道交通、電網(wǎng)等高壓領(lǐng)域。近年來，公司逐漸構(gòu)建了以“U”型 槽與軟穿通為核心特征的高壓平面柵 IGBT 芯片技術(shù)體系，形成了完整的高壓領(lǐng)域產(chǎn)品線。 其第四代平面柵 DMOS+技術(shù)已廣泛應(yīng)用于 1700V-6500V 的高電壓領(lǐng)域，

12、如軌道交通、電 網(wǎng)：在軌道交通行業(yè)，公司的高壓 IGBT 產(chǎn)品大量應(yīng)用于我國軌道交通核心器件領(lǐng)域；在輸 配電行業(yè)，公司生產(chǎn)的 3300V 等系列 IGBT 批量應(yīng)用于柔性直流輸電、百兆級大容量電力 系統(tǒng)，為我國柔性輸配電工程的建設(shè)提供核心技術(shù)保障。根據(jù)公司 21 年年報(bào)，2021 年公 司高壓 IGBT 軌交、電網(wǎng)占有率國內(nèi)第一，且成功研制出 3300V/6500V 智能集成功率模塊 PCU 2.0 樣機(jī)、卡片式轉(zhuǎn)模雙面散熱 IGBT 模塊樣品，產(chǎn)品種類進(jìn)一步豐富。高壓 IGBT 產(chǎn)品競爭力突出，3300-6500V 產(chǎn)品性能對標(biāo)英飛凌。公司旗下 3300V-6500V 電壓的 IGBT 產(chǎn)品

13、在飽和壓降參數(shù)上略優(yōu)于英飛凌 同系列產(chǎn)品，輸出電流時承受的電壓更小，導(dǎo)通功耗也更低。此外，在開關(guān)損耗參數(shù)上， 公司 3300V-4500V 電壓的 IGBT 產(chǎn)品性能與英飛凌同系統(tǒng)產(chǎn)品基本持平。向中低壓領(lǐng)域不斷拓展，車規(guī)級 IGBT 為主要發(fā)力點(diǎn)。公司通過深入開展 IGBT 芯片元胞技 術(shù)、終端技術(shù)與背面技術(shù)研究，構(gòu)建了以“溝槽+軟穿通”與“精細(xì)溝槽”兩代技術(shù)為支撐的低壓 溝槽柵 IGBT 技術(shù)體系。其第五代溝槽柵 TMOS 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于新能源汽車、風(fēng)電、光 伏等中低壓領(lǐng)域：2020 年，公司二期 IGBT 產(chǎn)線順利下線，產(chǎn)品投向新能源汽車等中低壓 市場，擬最終形成年產(chǎn) 24 萬片 IGB

14、T 芯片，實(shí)現(xiàn)裝配約 240 萬臺新能源車，已攬獲東風(fēng)、 廣汽訂單等知名汽車廠的批量訂單；2021 年，公司研制出車用 750V 精細(xì)溝槽 IGBT，已通 過科技成果鑒定，整體水平國際領(lǐng)先。憑借在高壓 IGBT 及新能源大巴電驅(qū)系統(tǒng)的積累，車用中低壓 IGBT 產(chǎn)品有望迅速打開市場。 公司IGBT業(yè)務(wù)切入低壓難度相對較小。一方面，公司在高壓IGBT領(lǐng)域積累深厚，軌交對IGBT 產(chǎn)品可靠性、耐溫性、壽命等要求非常嚴(yán)格；另一方面，公司于 2007 年便涉足新能源大巴電 驅(qū)制造領(lǐng)域，而新能源大巴相較于新能源汽車而言，除電驅(qū)功率稍高以外，功率密度、可靠 性、耐溫性等性能要求基本一致。同時，電驅(qū)主要由小

15、型電機(jī)與車載 IGBT 驅(qū)動模塊組成， 故公司從新能源大巴電驅(qū)制造中形成的技術(shù)積累，將有助于公司車載 IGBT 的進(jìn)一步研發(fā)。相較于國內(nèi)其它 IGBT 代表性廠商，我們認(rèn)為時代電氣的 IGBT 產(chǎn)品有如下優(yōu)勢：1）公司 的二期中低壓 IGBT 產(chǎn)線已進(jìn)入產(chǎn)能爬坡階段，功率半導(dǎo)體及新能源汽車電驅(qū)業(yè)務(wù)的營業(yè)收 入或?qū)⒂诙唐趦?nèi)實(shí)現(xiàn)突破。我們預(yù)計(jì)，公司 2022 年新能源汽車領(lǐng)域 IGBT 營收將突破 11 億元，屆時在該領(lǐng)域配套汽車數(shù)及營收規(guī)模位居國內(nèi)首位；2）公司產(chǎn)業(yè)鏈模式為 IDM，相 較于 Fabless 模式，產(chǎn)品的貨期更短、可控性更高，上下游產(chǎn)業(yè)鏈的配合能力更強(qiáng)；3）公 司的IGBT產(chǎn)品已

16、實(shí)現(xiàn)750V-6500V全電壓覆蓋，在國內(nèi)IGBT供應(yīng)商中電壓覆蓋范圍最廣。 由此，公司不僅能與大多供應(yīng)商一樣，制造用于新能源汽車、新能源發(fā)電等中低壓領(lǐng)域的 IGBT 產(chǎn)品，是國內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn) 3300V 以上軌交、電網(wǎng)等高壓領(lǐng)域覆蓋的公司；4）IGBT 技 術(shù)對標(biāo)英飛凌第七代，技術(shù)水平屬國內(nèi)領(lǐng)先；5）公司的 IGBT 產(chǎn)品在軌交、電網(wǎng)、新能源 汽車電驅(qū)等多個領(lǐng)域均有優(yōu)質(zhì)客戶積累。多個重要客戶裝機(jī)的“示范效應(yīng)”利于公司對下 游市場的進(jìn)一步開拓。公司各類 IGBT 產(chǎn)品均已積累一批下游優(yōu)質(zhì)客戶。2020 年，公司高壓 IGBT 獲南方電網(wǎng)項(xiàng) 目，同時承接了國家電網(wǎng) IGBT 大額采購訂單，車載 IG

17、BT 獲東風(fēng)、廣汽批量訂單。2021 年，公司開拓新能源發(fā)電領(lǐng)域成果顯著，公司光伏 IGBT 產(chǎn)品已進(jìn)入光伏行業(yè)頭部企業(yè)供應(yīng) 鏈，制氫大電源入圍中石化名單。此外，公司擬進(jìn)一步與廣汽、東風(fēng)合作成立合資公司， 通過連接市場綁定客戶。競爭力分析#3：公司、集團(tuán)內(nèi)業(yè)務(wù)高度協(xié)同，“示范效應(yīng)”助力產(chǎn)品開拓市場公司及控股股東產(chǎn)業(yè)布局完善，自有多種 IGBT 應(yīng)用場景，便于發(fā)揮上下游協(xié)同效應(yīng)。公 司涉足軌交裝備、智能電網(wǎng)、新能源汽車電驅(qū)、新能源發(fā)電等多項(xiàng)業(yè)務(wù)，其核心產(chǎn)品中的 IGBT 均可用公司自有產(chǎn)品進(jìn)行替代安裝、甚至定制化生產(chǎn)。公司控股股東株洲所擁有“電 氣傳動與自動化、高分子復(fù)合材料應(yīng)用、新能源裝備、電

18、力電子（基礎(chǔ)）器件”四大產(chǎn)業(yè) 板塊、九大業(yè)務(wù)主體，亦可為公司生產(chǎn)的 IGBT，以及光伏逆變器、風(fēng)電變流器提供使用平 臺。此外，下游應(yīng)用端可以將產(chǎn)品的使用情況反饋給上游研發(fā)、制造端，便于公司對技術(shù) 工藝進(jìn)行調(diào)整。公司、集團(tuán)業(yè)務(wù)上下游一脈相承，有望發(fā)揮強(qiáng)大的協(xié)同效應(yīng)。產(chǎn)品可先用于集團(tuán)、公司內(nèi)部自有產(chǎn)業(yè)，通過“示范效應(yīng)”快速開拓下游市場。一方面， 在公司自有業(yè)務(wù)內(nèi)，裝配有公司自主研發(fā)的 IGBT 器件的牽引變流器、風(fēng)電/光伏逆變器等 產(chǎn)品受到市場高度肯定，進(jìn)而展現(xiàn)出公司生產(chǎn)的 IGBT 性能的優(yōu)越性。同理，在集團(tuán)間，公 司生產(chǎn)的 IGBT，以及風(fēng)電變流器、光伏逆變器供應(yīng)給集團(tuán)的風(fēng)電事業(yè)部制造風(fēng)電整機(jī)

19、/光伏 EPC。2020 年風(fēng)電整機(jī)的暢銷，又通過“示范效應(yīng)”為公司的 IGBT 等產(chǎn)品贏得市場口碑。 綜上，通過公司自身及株洲所完備的產(chǎn)業(yè)鏈，公司及其它各個部門生產(chǎn)的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)快 速組裝、使用。此后，產(chǎn)品優(yōu)秀的性能將形成強(qiáng)大的“示范效應(yīng)”，進(jìn)而取得更多下游客戶 的肯定，有助于公司、集團(tuán)開拓市場。競爭力分析#4：前瞻布局 SiC，建成國內(nèi)首條 6 寸碳化硅芯片產(chǎn)線基于碳化硅襯底的功率器件相較于普通硅基器件在性能上優(yōu)勢明顯。碳化硅材料具有禁帶寬 度大、電子飽和遷移速率高、熱導(dǎo)率高、擊穿電場高等性質(zhì)，在高溫、高壓、高頻、大功率 電子器件領(lǐng)域和航天、軍工、核能等極端環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域有著傳統(tǒng)硅基材料不可

20、替代的優(yōu)勢。 據(jù) Wolfspeed 和 Rohm 的研究顯示，相同規(guī)格的碳化硅基 MOSFET 與硅基 MOSFET 相比， 其厚度可大幅減小至原來的 1/10，相同規(guī)格的碳化硅基 MOSFET 較硅基 IGBT 的總能量損耗 可大大降低 73%。我們認(rèn)為，碳化硅材料是半導(dǎo)體材料領(lǐng)域中具備廣闊前景的材料之一。碳化硅價格不斷下探，有助于加速市場滲透。目前而言，成本高，技術(shù)難度大是限制 SiC 需求的主要因素。但據(jù) CASA 統(tǒng)計(jì)，碳化硅產(chǎn)品的價格近幾年來快速下降，2020 年主流產(chǎn) 品與 Si 產(chǎn)品的價差持續(xù)縮小至 3-4 倍，部分產(chǎn)品縮小至 2 倍。對 SiC 帶來的成本增加和系 統(tǒng)成本節(jié)約兩要素進(jìn)行敏感性分析后，我們發(fā)現(xiàn)在僅考慮電池成本節(jié)約的條件下，當(dāng) SiC MOSFET 成本下降到 IGBT 器件成本的 2 倍左右時，將具備經(jīng)濟(jì)效益。若考慮使用 SiC 帶 來的冷卻系統(tǒng)節(jié)約、外圍器件節(jié)約、整體空間節(jié)約等，當(dāng) SiC MOSFET 成本下降到 IGBT 成本的 2-2.5 倍時就將具備經(jīng)濟(jì)效益。全球 SiC