国产IGBT的机遇与风险
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随着全球制造业向中国的转移,我国功率半导体市场占世界市场的50%以上,是全球最大的IGBT市场。但IGBT产品严重依赖进口,在中高端领域更是90%以上的IGBT器件依赖进口,IGBT国产化需求已是刻不容缓。
一、技术差距缩小+成本优势凸显成趋势
从全产业链看,IGBT的前期资本开支大,中期制造良品率重要,后面市场开拓需要培育,壁垒极高。
量产经验与装车量方面,英飞凌等海外巨头量产经验丰富,国内市场比亚迪凭借自身品牌电动车稳定应用场景具备独有优势。
自第六代技术以后,各大厂商开始将精力转移到IGBT封装上。在IGBT封装材料方面,日本在全球遥遥领先,德国和美国处于跟随态势,我国的材料科学则相对落后。
伴随国内企业8寸晶圆产线先后投产,良率逐步提升,国产IGBT有望较此前采购英飞凌等巨头晶圆价格大幅下降。
二、国内企业在IGBT布局进入加速模式
国内厂商发展具有自身优势,从需求端讲,中国功率半导体需求量世界第一;从供给端讲,自主可控是发展趋势。
今年4月底,比亚迪IGBT项目已在长沙开工建设,该项目建成后可年产25万片8英寸新能源汽车电子芯,可满足年装车50万辆的产能需求。
此外,其他厂商也在加快IGBT的产能建设,斯达半导新能源汽车用IGBT模块扩产项目投产后可年产120万个新能源汽车用IGBT模块。
中车时代电气已完成第一条投资10亿元的IGBT生产线产能释放,第二条投资35亿元的生产线预计2020年底开始试生产,产值可达40-50亿元。
华虹半导体7月31日宣布,其8+12英寸大功率半导体产线将全面发力,积极承接IGBT代工业务。
赛晶电力电子一期产能将于2021年初建成投产,计划不晚于2024年形成200万件IGBT模块产能。
华润微发布的2020年半年度报告显示,公司目前在研项目共13项,其中包括IGBT产品设计及工艺技术研发。
三、IGBT技术与壁垒成攻坚难点
IGBT制造难度大,具有极高的技术壁垒,中国功率半导体市场约占世界市场份额50%,但是中高端的MOSFET、IGBT主流器件市场基本被欧美、日本企业垄断。
国内IGBT技术(芯片设计、晶圆制造、模块封装)目前均处于起步阶段。国内IGBT企业在研发与制造工艺上与世界先进水平差距较大。
因此,行业内的后来者往往需要经历一段较长的技术摸索和积累,才能和业内已经占据技术优势的企业相抗衡。
高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的IGBT模块规格在6500V以上,技术壁垒较强;
而IGBT技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度,因此英飞凌、三菱和富士电机等国际厂商占有天然的市场优势,这让国内厂商的发展再失一个机会。
加上IGBT行业存在技术门槛较高、人才匮乏、市场开拓难度大、资金投入较大等困难,国内企业在产业化的进程中始终进展缓慢。
IGBT模块是下游产品中的关键部件,其性能表现、稳定性和可靠性对下游客户来说至关重要,因此认证周期较长,替换成本高。
因此,新进入本行业者即使研发生产出IGBT产品,也需要耗费较长时间才能赢得客户的认可。
四、国内产能无法实现供求平衡
但是相比于国内暴增的IGBT市场需求,国内IGBT市场的产量却无法与之实现供求平衡。
除了供需无法平衡,现有产量无法满足火热的市场需求以外,技术也是国产IGBT的另一大硬伤。
随着轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域的加速发展,国内IGBT需求迎来爆发,近几年国内IGBT市场规模呈加速增长趋势。
电动乘用车依据配置不同,IGBT单车价值量高达1000-5000元,2020年全球空间接近百亿元,伴随全球电动车产销快速增长,预计行业2025年空间有望达370亿,CAGR约+30%。
新能源汽车补贴退坡,电驱企业与主机厂面临降本压力,国产IGBT价格优势明显。
面对IGBT需求大增,行业内公司产能扩大及时:比亚迪开放车规级IGBT产品闭环供应链,建设长沙比亚迪IGBT4.0工厂,以满足公司外供IGBT的需求。
五、进口依赖短期难动摇
逆变器,变流器以及其它光伏、风电技术装置均离不开IGBT器件,近年来,虽然光伏发电、风力发电迈向国际前沿,产业链整体国产化,但其核心功率器件IGBT仍是依赖进口,依存度达90%。
尽管后来变流器开始国产化,但核心器件IGBT仍是以进口为主,以德国、日本居多。
对于风电行业来讲,国产IGBT发展需要一个培养期。不能等到国产产品成熟了,我们才开始使用它,否则不利于国产IGBT的成长。
IGBT作为电动化核心部件,进入壁垒高,目前国产化率低,供应长期被欧美日企业垄断。随着IGBT技术趋势成熟,国内企业快速发展,已经逐步批量应用于电动车,长期有望逐步实现国产替代。