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              IGBT產業鏈投資圖譜全解

              來源:未知  瀏覽數:  發表日期:
              受益于新能源汽車以及風光儲的強勢需求,近年來IGBT用量大幅增加。
              據Omdia預測,到2024年全球功率半導體市場規模將達到524億美元。到2025年,中國IGBT市場規模有望達到522億人民幣,年復合增長率達19.11%。
              隨著國產替代進程加速,IGBT全產業鏈有望迎來廣闊機遇。

              IGBT行業概覽

              功率半導體主要產品包括功率器件(二極管、IGBT、MOS、BJT)。其中,MOS、IGBT屬于第二代功率半導體器件,附加值更高。
              新型功率半導體器件IGBT已成為電力電子領域開關器件的主流發展方向。
              IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是由MOS、BJT組成的復合全控型功率半導體,兼具MOS輸入阻扛高、BJT導通電壓低的兩大優勢,驅動功率小且飽和電壓低,適用于高壓、大電流領域,是電力電子裝置的CPU。
              IGBT結構示意圖:

              資料來源:電子工程專輯
              IGBT發展歷程
              從1988年IGBT誕生至今,已經有七代IGBT結構。
              自上世紀80年度IGBT開啟工業化應用以來,IGBT技術經歷了豐富的技術演變,涌現出七代不同的IGBT技術方案。2012年三菱電機推出第七代IGBT。
              IGBT7采用了新型微溝槽(MPT)+電場場截止技術。根據富士電機發布的第七代IGBT產品數據,相比于第六代V系列,IGBT7可以使逆變器的功率損耗降低10%,最高操作結溫度從150°C提高到175°C,這有助于減小設備尺寸。

              IGBT 下游市場應用廣泛
              IGBT依據電壓等級不同,可劃分為低壓、中壓和高壓IGBT,分別廣泛應用于消費電子、新能源汽車、新能源發電、軌交以及電網等領域。
              從電壓等級來劃分,600V以下的低壓IGBT主要應用于消費電子領域,600V~1200V的中壓IGBT主要應用于新能源車、光伏、家電、工業(電焊機、UPS)領域,1700V以上的超高壓IGBT主要應用于軌交、風電、智能電網領域。
              功率半導體下游市場運用廣泛:

              資料來源:YOLE
              新能源車:IGBT最大增量市場
              在汽車在電氣化的過程中,半導體增量市場絕大部分都在功率半導體,其中IGBT是新能源汽車電控系統和直流充電樁的核心器件,決定了整車的能源利用率,其成本占到新能源汽車整車成本的10%,占充電樁成本的20%。
              新能源汽車動力系統=電池+電驅(電機+電控),IGBT是電控的關鍵部件。
              與傳統燃油車相比,新能源汽車沒有發動機和啟停系統,新增了電池、電機、電控核心部件以及車載DC/DC、電空調驅動、車載充電器(OBC)等電力電子裝置。
              在運行過程中,車載空調、OBC、逆變器、DC/DC、發電機等都有賴于IGBT對電的頻繁電壓和交直流轉換,都需要大量的IGBT器件。
              電控是新能源汽車產業鏈的重要環節,它接受整車控制器的指令,進而控制驅動電機的轉速和轉矩,以控制整車的運動,相當于傳統汽車的發動機。
              電控占整車成本的15~20%,是除了電池之外成本第二高的器件。IGBT則是電控的關鍵部件,約占其成本的37%。
              2021年全球新能源車銷量達650萬輛,對應IGBT市場規模達111億元,中國新能源車銷量達350萬輛,對應IGBT市場規模達60億元。
              IGBT在新能源汽車中的應用:

              資料來源:比亞迪
              IGBT產業鏈

              IGBT是技術成熟的器件,產業鏈的各個環節都相對穩定。
              IGBT核心技術為IGBT芯片的設計和制造以及IGBT模塊的設計、制造和測試。行業壁壘非常高,包括對人才和設備的要求也極高。
              行業認證周期長,車規級認證周期長達2~3年,定點企業先發優勢明顯。
              IGBT制造屬于資本密集型行業,一條年產25萬片的8寸晶圓線投資額超20億元。
              IGBT產業鏈圖譜及代表公司:

              資料來源:行行查
              IGBT產業鏈公司運作模式
              IGBT產業鏈公司運作模式可分為Fabless、Foundry、IDM三類。
              Fabless模式主要負責設計芯片電路以及最終的銷售,將具體生產環節外包,在中國市場主要廠商有斯達半導、中科君芯等。
              Foundry模式主要負責主制造、封裝或測試的其中環節,主要廠商有上海先進、江蘇宏微等。
              IDM模式集芯片設計、制造、封測多個環節于一身,全球龍頭企業多為此模式,比如英飛凌、三菱等,海外企業憑借多年的積累,在車規級IGBT產品市場占據了一定的先發優勢。
              在IGBT分立器件和IGBT模塊領域,英飛凌是當之無愧的龍頭廠商,據Omdia數據,其2021年的市占率均為全球第一,占有全球三分之一以上的市場。
              中國市場IDM模式代表企業包括中車時代電氣、比亞迪等。
              IGBT產業鏈代表公司運作模式:

              資料來源:YOLE
              隨著全球制造業向中國的轉移,中國已逐漸成為全球最大的IGBT消費市場。
              近年來產業國產化進程顯著加速,出現一批有代表性的國內本土制造企業,如中車時代電氣、比亞迪、斯達半導、士蘭微、華潤微、江蘇宏微科技等。
              2021年比亞迪半導、斯達半導、時代電氣車載IGBT收入約為13、5、2億元,同比均實現翻倍增長,國產化率超過30%。


              比亞迪通過向自供,在新能源汽車IGBT模塊市場中市占率達到了18%。此外,斯達半導、時代電氣等國內廠商也成功在國內新能源汽車用IGBT模塊市場中占取到了一定份額。
              時代電氣750V車規級逆導IGBT芯片已處于樣件試驗階段;斯達半導基于第七代IGBT技術的車規級650/750V IGBT芯片已研發成功,并預計于2022年開始批量供貨;宏微科技750V車規級IGBT預計于2022年開始起量。士蘭微車載IGBT產品已在部分客戶處批量供貨。
              比亞迪在去年底與士蘭微簽訂IGBT供貨訂單,此外獲得訂單的還有斯達半導、時代電氣、華潤微等。其中時代電氣今年4月末透露,目前新能源車IGBT訂單飽滿,2022年落實的車規IGBT交付水平有望超過70萬臺。
              部分本土企業IGBT業務近況(IGBT技術以英飛凌IGBT產品技術為基準):



              光伏&儲能:IGBT第二增量市場
              IGBT是光伏逆變器、儲能逆變器的核心器件,集中式光伏主要采用IGBT模塊,分部式光伏主要采用IGBT單管或模塊。
              2021年全球光伏逆變器CR10合計超過95%,CR5接近80%。2017年CR10約75%,CR5接近60%,五年期間行業整體集中度大幅提升。
              從逆變器競爭格局來看,全球前十名中有六家是中國供應商(陽光電源、華為古瑞瓦特、錦浪科技、上能電氣、固德威),特變電工、首航新能源、科華數據位列前二十。
              中國光伏行業占全球八成產能,IGBT此前全部用的是海外芯片。因為IGBT緊缺,2021年國產器件開始被大量導入,2022年開始中國IGBT企業大量接到光伏企業的訂單。
              近年來海外廠商擴產普遍謹慎、產能增量有限,新能源驅動IGBT需求有望迎來高速增長,自產化率快速提升,國產替代有望迎來廣闊的空間。
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