車規(guī)級IGBT模塊,持續(xù)放量

3 月 28 日的發(fā)布會上，小米雷軍對外正式公布了小米 SU7 各版本的售價。同時，雷軍宣布特別推出 5000 臺小米 SU7 創(chuàng)始版。創(chuàng)始版除可選標準版及 Max 版基本配置外，還有專屬車標、配件等權益。由于提前生產，不可選配，故相關車型可最先交付，而非創(chuàng)始版的小米 SU7 標準版與 Max 版于 4 月底啟動交付，Pro 版在 5 月底啟動交付。

幾天后的 4 月 3 日，小米汽車創(chuàng)始版迎來首批交付。在北京亦莊小米汽車工廠總裝車間的交付現場，雷軍親手將車交給車主并和車主合影留念，再揮手目送每位車主離開?！感腋５窖灐埂盖|老板給我開車門」的話題熱度也是居高不下。

IGBT 的用量隨之激增，但上游產業(yè)鏈擴產速度明顯跟不上市場需求，在今年 2 月，行業(yè)即發(fā)出預警，認為 IGBT 或將成為今年下半年汽車生產的瓶頸。

IGBT 是新能源車的 IGBT

IGBT 占新能源汽車整機總成本的 5% 以上，僅次于電池。電機和電機控制器是新能源汽車的核心部件，直接決定了車輛的行駛性能。在電機驅動中，IGBT 主要存在于逆變器模塊中。逆變器的功能是將直流電轉換為交流電以提供驅動電機。來自北斗航天汽車的數據顯示，電機和電機控制器分別約占車輛成本的 4% 和 9%。在電機控制器內部，IGBT 模塊約占其成本的 37%。因此，IGBT 模塊約占整車成本的 5%。如果在車載空調控制系統中加入 IGBT，成本比重更高。此外，大功率電動汽車也將對 IGBT 有越來越高的要求，這將間接增加 IGBT 在整個新能源汽車中的成本。

IGBT 是由雙極結型晶體管（BJT）和 MOSFET 組成的復合功率半導體器件。它結合了 BJT 的高耐壓性和 MOSFET 的高輸入阻抗，使其成為新能源汽車的「CPU」和核心部件。IGBT 直接控制驅動系統中直流電和交流電的轉換，決定新能源汽車的最大輸出功率、扭矩等關鍵數據。

電動汽車的核心在于高壓（200-450V DC）電池及其相關的充電系統。電動汽車的主電機驅動通常需要功率器件驅動功率為 20-150kW，平均功率在 70kW 左右。由于驅動功率、電壓較高，能耗敏感性較高，電動汽車制造商常采用導通壓降較低、工作電壓較高的 IGBT 模塊。

可見，相比硅基 MOSFET，IGBT 更適合高壓工作，兩者相輔相成。

在電力驅動系統中，逆變器模塊中使用 IGBT，將電池的直流電轉換為交流電來驅動電機。在電源系統中，IGBT 用于各種 AC-DC 和 DC-DC 轉換器中，為電池充電并執(zhí)行功率電平轉換功能。另外，電動汽車充電站采用 IGBT 逆變電源模塊，將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，再通過變壓器耦合和整流單元變換成不同的電流和電壓規(guī)格，方便電動汽車充電。

從市場競爭來看，IGBT 目前由歐洲和日本主要廠商占據主導地位，前五名企業(yè)占據了 60% 以上的市場份額。據民生證券統計，英飛凌科技目前市場份額為 32.7%，是 IGBT 領域的絕對巨頭。

在應用解決方案方面，英飛凌推出了汽車 IGBT 模塊 FS820R08A6P2B，該模塊具有匹配的發(fā)射極控制二極管，滿足汽車應用要求。

英飛凌的 750V HybridPACK 驅動模塊

據介紹，英飛凌 750V HybridPACK 驅動模塊是一款針對混合動力和電動汽車主逆變器（xEV）進行優(yōu)化的超緊湊型功率模塊。該產品系列提供最大的電壓和功率可擴展性，有六種不同的封裝版本，涵蓋 200A-900A 的功率范圍和 400V-1200V 的電壓范圍（芯片額定值）。直接焊料冷卻 (DSC) 技術的使用不僅提供了充足的擴展可能性，而且效率提高了 25%。

英飛凌提供不同電壓和電流水平的多種產品組合，包括裸芯片、分立器件、功率模塊和組件，提供多樣化的 IGBT 產品系列。引線鍵合 FS820R08A6P2B (820A/750V) 是一款針對 150kW 逆變器進行優(yōu)化的六裝模塊。該電源模塊采用 EDT2 IGBT 芯片，采用汽車微圖案溝槽場截止單元設計。該芯片提供基準電流密度、出色的短路耐受性、增強的電壓阻斷能力，確保即使在惡劣的環(huán)境條件下也能可靠運行。EDT2 IGBT 還表現出出色的輕載功率損耗，有助于顯著提高實際周期中的系統效率。該芯片針對 10kHz 范圍內的開關頻率進行了優(yōu)化。

從價值來看，IGBT 約占新能源汽車電控系統總成本的 37%。它們是控制系統中最關鍵的電子元件之一，電氣化程度越高，車輛中 IGBT 的比例就越高。預計到 2025 年全球新能源汽車 IGBT 市場規(guī)模將達到近 40 億美元，5 年復合增長率（CAGR）達 39.4%，市場潛力巨大。

目前，由于新能源汽車爆發(fā)性需求與供應擴張周期不匹配，整個汽車 IGBT 市場面臨著嚴重的供應短缺。

早在 2022 年，業(yè)內就有消息稱，安森美半導體深圳工廠 2023 年的 IGBT 產能已全部售空，該公司已停止接受新的 IGBT 訂單，以降低無法交付的風險。此舉表明當前市場對汽車級 IGBT 的高需求。一些供應鏈廠商表示，2023 年汽車級 IGBT 的供需缺口沒有緩解的跡象。

大廠搶產能

車規(guī)級 IGBT 產能緊張引發(fā)的供需失衡已存在較長時間，汽車產業(yè)鏈市場在去年就開始搶產能。具體來說，以下是一些知名廠商及其在爭奪車規(guī)級 IGBT 產能方面所采取的策略：

士蘭微作為國內的一家重要企業(yè)，在新能源汽車市場進行了積極布局。在分立器件領域，士蘭微 2023 年收入達到 48.32 億元，同比增長 8.18%。IGBT 產品營收達到 14 億元，同比大幅增長 140%。公司自主研發(fā)的電車主電機驅動模塊已在多家客戶實現批量供貨，預計未來將持續(xù)增長。公司預計 IGBT 將在 2024 年實現滿產，并計劃在未來進一步拓展光伏市場的份額。此外，士蘭微的車用 PIM 模塊、LVMOS 單管、IGBT 單管等產品已經實現批量供應，SiC 產品也成功上車，并與吉利、領跑、威邁斯等客戶建立了合作關系。

士蘭微正加速推進新能源領域布局，SiC 產線建設進展順利，預計 2024 年底產能將大幅提升。公司自主研發(fā)的 SiC-MOSFET 產品已實現量產，全年營收有望達到 10 億元。

公司目前已批量進入新能源車市場的產品主要有 PIM 模塊、LVMOS 單管、IGBT 單管等，目前當月銷售額已接近 1 億元左右，預計 2024 年新能源車市場的銷售額會排在公司各細分市場銷售額的第一位。

在 IGBT 方面，2023 年第三季度 12 寸線正在加快調整產品結構，減少了低附加值產品的產出，而 IGBT 產品還在上量過程中，因此產能利率目前沒有打滿；目前 12 寸線 IGBT 產能已有 2.5 萬片/月，實際產出 1.5 萬多片/月，隨著后續(xù) IGBT 進一步上量，產能利用率會顯著回升，預計到 90% 以上。

英飛凌作為德國的一家知名企業(yè)，在 IGBT 領域具有深厚的技術積累。公司不斷推出創(chuàng)新的 IGBT 產品，以滿足市場對高性能、高效率的需求。

三菱電機株式會社作為日本的一家老牌企業(yè)，在 IGBT 領域也有著不俗的表現。公司注重技術研發(fā)和產品創(chuàng)新，通過推出新型 IGBT 模塊和 IPM 模塊，不斷提升產品的性能和可靠性。三菱電機的 IGBT 產品在工業(yè)控制和變頻家電等領域有著廣泛的應用。

卷起來的技術

此外，富士電機株式會社、斯達半導、華潤微、時代電氣等國內外廠商也在 IGBT 產能的爭奪中表現出色。他們通過加大研發(fā)投入、優(yōu)化生產流程、拓展銷售渠道等方式，不斷提升自身的競爭力和市場份額。例如在本土 IGBT 廠商中，目前已有多家實現第七代 IGBT 技術。

IGBT7 作為最新一代技術，其溝道密度更高，元胞間距也經過精心設計并且優(yōu)化了寄生電容參數，從而實現 5KV/us 下的最佳開關性能。隨著光伏產業(yè)，新能源汽車產業(yè)的發(fā)展，IGBT7 有望進一步推廣。

4 月 3 日，有投資者提問振華科技：IGBT 領域長期被國外廠商占據大部分市場，請問貴公司是否開發(fā)了多種規(guī)格型號，以滿足不同領域比如新能源電動車，光伏逆變器，風力發(fā)電，電網，軌道交通等不同領域的不同需求？就此，振華科技董秘表示，公司已成功研制出 10 余種采用第 7 代 IGBT 芯片技術的功率模塊（單管），主要應用于特種領域。據悉是 1200V/900A 功率模塊。

除此之外，斯達半導體已經基于第七代微溝槽 Trench Field Stop 技術的 750V 車規(guī)級 IGBT 模塊實現大批量裝車；

新潔能基于 650V 和 1200V 產品平臺，使用第七代微溝槽場截止技術的 IGBT 芯片，多款模塊產品完成開發(fā)，逐步量產；

時代電氣研發(fā)突破第七代超精細溝槽 STMOS 技術；

士蘭微電子已經也推出了第七代產品，內部對應的是 5+，性能測試下來完全符合，目前已在客戶驗證導入和小批量階段；

宏微科技的 IGBT 技術已更新到第七代，已實現了 25A 小批量交付、完成了 150A、200A 的拓展;

北京貝茵凱微電子有限公司已成功研發(fā)全自主的「第七代大功率 IGBT」，并已于 12 英寸晶圓上面世。

雖然這些廠商在爭奪 IGBT 產能方面取得了顯著成果，但市場競爭依然激烈。隨著可再生能源和新能源汽車等領域的快速發(fā)展，IGBT 市場的需求還將繼續(xù)增長。因此，廠商們需要不斷創(chuàng)新和提升技術水平，以應對市場變化和客戶需求的變化。