新玩家入场,国产车规功率半导体提速

15 09月 2024

2024-09-15 19:44

近年来，随着新能源汽车市场的蓬勃发展，车载功率半导体的需求量也迎来爆发式增长。根据Yole的数据，受益于新能源汽车、工业控制等领域需求的增加，2022年全球IGBT的市场规模约为68亿美元，预计2026年全球IGBT市场规模将增至84亿美元。

中国作为全球最大的新能源汽车市场，亦成为全球最大的IGBT消费市场，份额约占全球总消费市场的40%。预测指出，到2025年，我国IGBT的市场规模有望超过500亿元，其中新能源汽车IGBT已在2020年成为国内IGBT第一大应用领域，占比约三分之一。

短期供需错配仍难解决

IGBT是新能源汽车电控系统中最核心的电子器件之一，主要用于电池管理系统、电机控制系统、空调压缩机系统、OBC以及PTC等。

据了解，相较传统燃油车，纯电动汽车所使用的IGBT数量高达上百颗，是传统燃油车的7~10倍，其成本占整车成本的7%~10%。

除了使用量大幅增长之外，新能源汽车的单车功率半导体价值量也在往上走。根据Gartner预测的数据，2024年单辆汽车中的半导体价值有望超过1000美元，汽车半导体包含功率、控制芯片、传感器，其中功率半导体的在新能源汽车半导体价值量中的占比最高，达到55%。

不过，自2020年起，受产需错配、消费电子需求挤占产能等不利因素，“芯片荒”笼罩着整个汽车产业。直到2023年随着新建产能持续投入，平均周期得到了缓解，产能紧张的问题才有所改善。

到了2023年下半年，车规级芯片库存开始偏高，出现了客户对芯片采购订单下单收紧的情形。在需求结构上，汽车缺芯情况虽得到大幅缓解，但MCU、IGBT依然处于供不应求状态。彼时，当整个行业都在忙于去库存时，IGBT确是一芯难求，“不是价格多高的问题，而是根本买不到”是当时的真实写照。

IGBT持续缺货，供需错配仍是主因。据了解，半导体产业每年以8% - 10%的增速扩张，而光伏、储能和新能源汽车的增速远超于此，导致下游需求增速远超上游供给增速，造成整个市场IGBT供需紧张。此外，国际上游晶圆厂、封装产能吃紧，大部分6英寸、8英寸的晶圆厂由于成本效益问题，很少扩大IGBT的产能。

此前，有分析指出，IGBT供给自2022年以来持续紧张，至今并未出现任何减缓迹象。而且，国内厂商虽急于扩产，但产线建设周期一般在2年以上，预计在2025年之前供需错配难以解决。

本土新玩家入场

其实，新能源汽车爆发式增长后，功率半导体全球紧缺情况一直存在，这其中以IGBT产品最为严重。

于是，面对量价齐升的市场需求以及供应短缺问题，不管是国内还是国外，不论是半导体厂商还是车企，皆加快了对车用功率半导体的布局。不过这其中又有区别，海外大厂对IGBT扩产态度较为保守，不能及时满足市场需求，国内企业动作更为迅速。

今年8月，新能源汽车主驱功率模块企业芯华睿半导体江苏工厂正式投产，该工厂占地14,500㎡，总投资5亿元，建成后产能将达到200万套功率模块。按照规划，工厂将分期建设，目前一期已正式投产，全部投产后可以满足超过100万辆新能源的功率模块应用配套。这意味着车规功率模块供应领域又迎来了一个本土新玩家。

“汽车能源的变革，整车开发周期的大幅缩短和产品的快速迭代，给了国内创业企业进入汽车供应链的机会。”芯华睿创始人王学合博士在面对媒体采访时如是说。

据了解，芯华睿立于2021年，公司核心团队来自于英飞凌、安森美、联合电子、博世等国内外知名的半导体及汽车电子公司，拥有丰富的车规级开发和生产经验。得益于此，芯华睿从成立到具备车规功率产品量产能力，只用了短短三年时间。

实际上，由于功率半导体技术门槛较高，加之国外企业在核心技术上的领先地位，IGBT市场大部分份额由英飞凌、富士电机、三菱等外资主导，国内自给率较低。特别是在新能源汽车IGBT领域，国外厂商龙头地位凸显。

随着供需紧缺，外加我国自主新能源汽车品牌的崛起，国内IGBT行业也迎来了国产替代浪潮。在芯华睿之前，已有斯达半导、比亚迪半导体、中车时代电气、士兰微等布局IGBT，并在国内形成了一定的市场份额。

有数据显示，2022年中国IGBT市场总规模达321.9亿元，预计2025年市场总规模有望达468.1亿元，复合增长率13.3%。随着芯华睿的入局和放量，未来我国车规级IGBT市场规模及国产替代将进一步深化。

不过，也需要注意的是，目前我国IGBT功率模块行业虽已形成了较为完整的产业链，但是与国际先进水平相比，中国IGBT功率模块行业在核心技术、生产工艺和市场占有率等方面仍存在一定的差距。因此，国内企业还需要继续加大研发投入，提升产品质量和性能，扩大市场份额，推动中国IGBT功率模块行业的持续发展。

碳化硅是第二增长曲线

从产品发展技术来看，IGBT自问世以来，不断进行技术迭代，主要向着降低开关损耗和创建更薄的结构方向改善和发展。其在纵向结构、栅极结构以及硅片加工工艺方面不断升级改进，共经历了七次大型技术演变，各项指标在演变中不断优化。目前，IGBT芯片已经迭代至第七代精细沟槽栅场截止型IGBT。

芯华睿通过对标国际头部功率半导体企业最新技术和工艺，目前已经推出了基于第七代1.6um pitch的微沟槽工艺IGBT芯片；在模块方面，则基于IGBT推出了框架灌胶模块和S-PACK封装模块，与现有英飞凌HPD模块接口完全兼容，可快速替换。据透露，目前芯华睿已经获得多个项目定点，其中不乏头部整车企业以及电驱Tier1。

在智能电动汽车技术的发展路径中，为了解决纯电动车充电效率、续航等问题，各大车企竞相角逐800V高压驱动平台，SiC功率器件开始成为市场的焦点。因为，与IGBT相比，SiC功率器件在耐高压、大电流、耐高温、高频、高功率和低损耗等方面表现更为优异。