摘要:隨著中國(guó)IGBT行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模的快速擴(kuò)張,中國(guó)IBGT驅(qū)動(dòng)器行業(yè)得到快速發(fā)展,產(chǎn)量也呈現(xiàn)逐年上漲態(tài)勢(shì),中國(guó)IGBT驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)量從2018年的623萬(wàn)套上漲至2022年的1291萬(wàn)套,復(fù)合增長(zhǎng)率為19.98%。中國(guó)IGBT驅(qū)動(dòng)器需求量較大,其需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)量,市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的狀態(tài),中國(guó)IGBT驅(qū)動(dòng)器需求量從2018年的5980萬(wàn)套上漲至2022年的10192萬(wàn)套,復(fù)合增長(zhǎng)率為14.25%,其中標(biāo)準(zhǔn)IGBT模塊領(lǐng)域需求占比為98.11%,智能IGBT驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域占比為1.89%。
一、定義及分類
IGBT是由雙極結(jié)型晶體管(BJT)和金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式電力電子器件,IGBT要想將自身優(yōu)秀的功能在相關(guān)產(chǎn)品上穩(wěn)定實(shí)現(xiàn),離不開它的助手IGBT驅(qū)動(dòng)器(即IGBT模塊解決方案),IGBT驅(qū)動(dòng)器是對(duì)上位機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)(控制信號(hào):使得功率管開通或關(guān)斷)進(jìn)行功率放大并同時(shí)能夠?qū)GBT模塊提供一定保護(hù)功能(互鎖、短路、欠壓、有源鉗位)的裝置。從電路隔離方式看,IGBT驅(qū)動(dòng)器可分成兩大類,一類采用光電耦合器,另一類采用脈沖變壓器,兩者均可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸及電路的隔離。
二、行業(yè)政策
中國(guó)IGBT驅(qū)動(dòng)器行業(yè)相關(guān)政策規(guī)劃較為豐富,在眾多國(guó)家頂層政策規(guī)劃文件中均有所涉及。如2021年11月發(fā)布的《“十四五”國(guó)家信息化規(guī)劃》中明確指出,加快集成電路關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。推動(dòng)計(jì)算芯片、存儲(chǔ)芯片等創(chuàng)新,加快集成電路設(shè)計(jì)工具、重點(diǎn)裝備和高純靶材等關(guān)鍵材料研發(fā),推動(dòng)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等特色工藝突破。
三、行業(yè)壁壘
1、技術(shù)壁壘
IGBT的研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程涉及量子力學(xué)、微電子、半導(dǎo)體物理、材料學(xué)等諸多學(xué)科,需要綜合掌握外延、微細(xì)加工、封裝等多領(lǐng)域技術(shù)工藝,并加以整合集成,屬于技術(shù)密集型行業(yè)。隨著下游電子產(chǎn)品的升級(jí)換代,電子產(chǎn)品呈現(xiàn)多功能化、低能耗、體積輕薄的發(fā)展趨勢(shì),新產(chǎn)品、新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn),對(duì)IGBT的制造封裝工藝等方面提出了更高的技術(shù)要求,同時(shí)件差別化應(yīng)用領(lǐng)域的快速拓展,光伏、智能電網(wǎng)、汽車電子、LED照明等跨領(lǐng)域的產(chǎn)品需求,對(duì)生產(chǎn)廠商專用半導(dǎo)體分立器件的配套設(shè)計(jì)能力也提出了更高的要求。因此,IGBT行業(yè)對(duì)新進(jìn)入者有較高的技術(shù)壁壘。
2、客戶壁壘
通過(guò)嚴(yán)格的市場(chǎng)準(zhǔn)入認(rèn)證以及供應(yīng)商資質(zhì)認(rèn)證是進(jìn)入IGBT行業(yè)開展競(jìng)爭(zhēng)的必要條件。IGBT作為電子信息產(chǎn)業(yè)中一種重要的功能元器件,主要服務(wù)于規(guī)?;南掠螐S商。為了保證產(chǎn)品的品質(zhì)及性能穩(wěn)定性,下游客戶對(duì)于供應(yīng)商有較為嚴(yán)格的認(rèn)證條件,要求供應(yīng)商除了具備在行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)以及穩(wěn)定的量產(chǎn)能力外,還須通過(guò)行業(yè)內(nèi)認(rèn)可的權(quán)威質(zhì)量管理體系認(rèn)證。
3、資金壁壘
IGBT產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋芯片設(shè)計(jì)、工藝制造、封裝、測(cè)試等所有環(huán)節(jié),主要技術(shù)設(shè)備包括外延、光刻、蝕刻、離子注入、擴(kuò)散等工序所必須的高技術(shù)生產(chǎn)加工和測(cè)試設(shè)備。為確保產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性與穩(wěn)定性,上述關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備需要依靠進(jìn)口,價(jià)格高昂。此外,為提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),滿足行業(yè)認(rèn)證等強(qiáng)制性要求,半導(dǎo)體分立器件企業(yè)在技術(shù)、人才、環(huán)保等方面的投入將越來(lái)越大。因此,行業(yè)新進(jìn)入者需具備一定的經(jīng)濟(jì)規(guī)模方能與現(xiàn)有企業(yè)展開市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
4、質(zhì)量壁壘
IGBT作為內(nèi)嵌于電子整機(jī)產(chǎn)品中的關(guān)鍵零部件,在電流、電場(chǎng)、濕度以及溫度等外界應(yīng)力激活的影響下,存在潛在的失效風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)而影響電子整機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量性能。因此,在大批量生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中,對(duì)產(chǎn)品良率、失效率等級(jí)及產(chǎn)品一致性水平等要求較高。實(shí)現(xiàn)精益化生產(chǎn)、擁有先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備、精細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)管理以及長(zhǎng)期的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)沉積是確保產(chǎn)品質(zhì)量性能可靠性的基本保障。行業(yè)新進(jìn)入者由于缺少長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累以及成熟的質(zhì)量管理體系,較難達(dá)到相關(guān)質(zhì)量控制要求。
5、規(guī)?;?yīng)能力壁壘
IGBT作為電子信息產(chǎn)品的基礎(chǔ)元器件,具有應(yīng)用領(lǐng)域廣、用量大等特點(diǎn)。因此,諸如光伏、智能電網(wǎng)、汽車電子、消費(fèi)電子等下游領(lǐng)域?qū)Σ煌?guī)格、不同品種、不同功能半導(dǎo)體分立器件產(chǎn)品的多元化需求,對(duì)半導(dǎo)體分立器件廠商的規(guī)?;?yīng)能力提出了較高的要求。而行業(yè)新進(jìn)入者面臨著產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、客戶積累、產(chǎn)品質(zhì)量可靠性以及大規(guī)模資金投入等多重進(jìn)入障礙,在短期內(nèi)難以形成規(guī)模化的多品種供應(yīng)能力以滿足整機(jī)制造企業(yè)的一站式購(gòu)買需求,因此,IGBT行業(yè)對(duì)新進(jìn)入者存在著較高的規(guī)模化供應(yīng)壁壘。
四、產(chǎn)業(yè)鏈
IGBT驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為驅(qū)動(dòng)芯片及其他電子元器件產(chǎn)品;中游為IGBT驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)制造;下游為應(yīng)用領(lǐng)域,包括變頻家電、新能源汽車、新能源汽車充電樁、軌道交通等行業(yè)。IGBT驅(qū)動(dòng)器是支撐信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要產(chǎn)品,也是保障產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn)之一。目前下游行業(yè)對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)器國(guó)產(chǎn)化的剛性需求強(qiáng)烈,但從產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上亦需進(jìn)一步加快迭代升級(jí)。在技術(shù)方面,隨著下游對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)器的體積、功能等要求的不斷提高,我國(guó)IGBT驅(qū)動(dòng)器行業(yè)面臨著追趕國(guó)際先進(jìn)水平的壓力。
















五、行業(yè)現(xiàn)狀
隨著中國(guó)IGBT行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模的快速擴(kuò)張,中國(guó)IBGT驅(qū)動(dòng)器行業(yè)得到快速發(fā)展,產(chǎn)量也呈現(xiàn)逐年上漲態(tài)勢(shì),中國(guó)IGBT驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)量從2018年的623萬(wàn)套上漲至2022年的1291萬(wàn)套,復(fù)合增長(zhǎng)率為19.98%。中國(guó)IGBT驅(qū)動(dòng)器需求量較大,其需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)量,市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的狀態(tài),中國(guó)IGBT驅(qū)動(dòng)器需求量從2018年的5980萬(wàn)套上漲至2022年的10192萬(wàn)套,復(fù)合增長(zhǎng)率為14.25%,其中標(biāo)準(zhǔn)IGBT模塊領(lǐng)域需求占比為98.11%,智能IGBT驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域占比為1.89%。
六、發(fā)展因素
1、機(jī)遇
(1)國(guó)家政策大力扶持為中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)
半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展程度是國(guó)家科技實(shí)力的重要體現(xiàn),是信息化社會(huì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一,更對(duì)國(guó)家安全有著舉足輕重的戰(zhàn)略意義。功率半導(dǎo)體器件行業(yè)是我國(guó)重點(diǎn)鼓勵(lì)和支持的產(chǎn)業(yè)之一,為推動(dòng)節(jié)能減排,促進(jìn)電力電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國(guó)家發(fā)改委等有關(guān)部門陸續(xù)出臺(tái)資金補(bǔ)貼計(jì)劃等一系列政策及文件,支持新型電力電子器件的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,促進(jìn)了IGBT行業(yè)的快速發(fā)展。在《“十四五”國(guó)家信息化規(guī)劃》中就提出推動(dòng)計(jì)算芯片、存儲(chǔ)芯片等創(chuàng)新,加快集成電路設(shè)計(jì)工具、重點(diǎn)裝備和高純靶材等關(guān)鍵材料研發(fā),推動(dòng)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等特色工藝突破。
(2)節(jié)能減排政策將推動(dòng)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)需求增長(zhǎng)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源需求量越來(lái)越大,國(guó)內(nèi)能源供應(yīng)緊缺的矛盾日益突出。近年來(lái)國(guó)家出臺(tái)了多項(xiàng)節(jié)能減排政策促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展,受益于此,工業(yè)控制、新能源汽車和新能源發(fā)電等節(jié)能效果明顯的產(chǎn)品近年來(lái)市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,而從而使得功率半導(dǎo)體器件的市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)。
(3)新能源領(lǐng)域的應(yīng)用將推動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展
由于傳統(tǒng)石化能源儲(chǔ)量有限且污染嚴(yán)重,近年來(lái)以新能源汽車、風(fēng)能、太陽(yáng)能等為代表的新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。IGBT器件是新能源汽車電機(jī)控制器的核心。元件,風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)生的電力要經(jīng)過(guò)逆變器才能并網(wǎng)使用,IGBT器件是逆變器的核心元器件,因此未來(lái)新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展將會(huì)推動(dòng)功率半導(dǎo)體器件行業(yè)的快速發(fā)展。
(4)新型功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用范圍日益廣泛
隨著國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級(jí),智能電網(wǎng)、智能控制、軌道交通等領(lǐng)域也發(fā)展迅速,對(duì)以IGBT為代表的電力半導(dǎo)體器件的需求不斷擴(kuò)大,大大拓展了功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用范圍。
(5)“進(jìn)口替代”政策支持
中美貿(mào)易摩擦及華為事件突顯了在半導(dǎo)體領(lǐng)域“自主可控”的重要性,將促進(jìn)我國(guó)在相關(guān)產(chǎn)業(yè)的大力投入與國(guó)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展。同時(shí),由于IGBT在實(shí)現(xiàn)電能高效利用、節(jié)能降耗、建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)等方面發(fā)揮著不可替代的作用,未來(lái)隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)逐步突破行業(yè)內(nèi)高端產(chǎn)品的核心技術(shù),將帶來(lái)高端供給能力的提升,我國(guó)IGBT行業(yè)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴將會(huì)逐步減弱,已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的企業(yè)市場(chǎng)占有率將進(jìn)一步提升。
2、挑戰(zhàn)
(1)我國(guó)功率半導(dǎo)體企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力有待提升
國(guó)際領(lǐng)先的功率半導(dǎo)體企業(yè)均經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)期的發(fā)展,積累了豐富的技術(shù)及經(jīng)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)功率半導(dǎo)體企業(yè)尚處于快速成長(zhǎng)的階段,與國(guó)外功率半導(dǎo)體企業(yè)在技術(shù)水平和品牌影響等方面仍然存在較大的差距。因此,國(guó)內(nèi)企業(yè)未來(lái)仍需持續(xù)在研發(fā)投入大量的資源追趕國(guó)際領(lǐng)先水平,不斷提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,以應(yīng)對(duì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的激烈競(jìng)爭(zhēng)。
(2)行業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱
IGBT行業(yè)在我國(guó)屬于新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè),直到目前國(guó)內(nèi)具有相關(guān)研發(fā)和生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)的人員仍十分缺乏,具有一定積累的企業(yè)更是少之又少。雖然目前部分企業(yè)有了一定突破,但在整體規(guī)模和研發(fā)實(shí)力等方面,國(guó)內(nèi)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)外企業(yè)相比仍然差距很大。
(3)芯片國(guó)產(chǎn)率較低
我國(guó)IGBT行業(yè)近年來(lái)規(guī)模不斷擴(kuò)大,國(guó)內(nèi)也有一批半導(dǎo)體企業(yè)正在進(jìn)入IGBT行業(yè),但是國(guó)內(nèi)能夠自主研發(fā)設(shè)計(jì)芯片的企業(yè)較少,國(guó)內(nèi)企業(yè)仍主要依靠進(jìn)口芯片進(jìn)行生產(chǎn),因此生產(chǎn)成本較高,進(jìn)口依賴較強(qiáng),經(jīng)營(yíng)穩(wěn)定性較差。
七、競(jìng)爭(zhēng)格局
我國(guó)IGBT驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)需求增長(zhǎng)迅速,但國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)業(yè)化起步較晚,相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才缺乏,設(shè)計(jì)及工藝基礎(chǔ)薄弱,主要生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備及核心原材料主要依靠進(jìn)口,國(guó)內(nèi)企業(yè)自主生產(chǎn)的IGBT驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品系列化程度、規(guī)模與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)存在較大差距。近年來(lái),少數(shù)國(guó)內(nèi)企業(yè)掌握了IGBT芯片在內(nèi)的功率半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)化的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)并已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn),功率半導(dǎo)體芯片和模塊產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)打破了國(guó)外廠商在我國(guó)市場(chǎng)上的壟斷地位,迫使國(guó)外廠商相應(yīng)產(chǎn)品不斷降價(jià),為國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體器件下游應(yīng)用企業(yè)參與國(guó)內(nèi)及國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)創(chuàng)造了有利條件。
八、發(fā)展趨勢(shì)
1、IGBT功率半導(dǎo)體器件下游需求情況
工業(yè)控制行業(yè)的發(fā)展是我國(guó)制造業(yè)從低端向中高端轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心驅(qū)動(dòng)。一方面,我國(guó)不斷出臺(tái)政策支持和鼓勵(lì)先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展,為工業(yè)控制行業(yè)發(fā)展提供了有力的政策支持。另一方面,隨著我國(guó)人口紅利遞減,人力成本逐漸上升,制造企業(yè)加快推進(jìn)自動(dòng)化進(jìn)程,作為智能制造裝備業(yè)重要組成部分,工業(yè)控制行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將持續(xù)增長(zhǎng)。
2、新能源行業(yè)加速IGBT未來(lái)市場(chǎng)
在國(guó)際節(jié)能環(huán)保的大趨勢(shì)下,IGBT下游的新能源汽車、新能源發(fā)電等領(lǐng)域發(fā)展迅速,對(duì)IGBT需求逐步擴(kuò)大,新興行業(yè)的加速發(fā)展將持續(xù)推動(dòng)IGBT市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。IGBT在新能源汽車領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,是新能源汽車電機(jī)控制器、車載空調(diào)、充電樁等設(shè)備的核心元器件。另外國(guó)內(nèi)光伏逆變器廠商的快速發(fā)展和突出的市場(chǎng)地位也為國(guó)產(chǎn)IGBT替代帶來(lái)了顯著的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和協(xié)同效應(yīng)。
3、IGBT等功率半導(dǎo)體器件進(jìn)口替代空間巨大
我國(guó)功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)規(guī)模雖在近年來(lái)保持了較快的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),但功率半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)制造與自身消費(fèi)之間仍存在巨大缺口。作為全球最大的功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng),我國(guó)功率半導(dǎo)體器件的芯片等產(chǎn)品仍大量依賴于國(guó)外供應(yīng)商?;趪?guó)家相關(guān)政策中提出核心元器件國(guó)產(chǎn)化的要求,“國(guó)產(chǎn)替代”將會(huì)是未來(lái)IGBT行業(yè)發(fā)展的主旋律之一。
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IGBT驅(qū)動(dòng)器是對(duì)上位機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)(控制信號(hào):使得功率管開通或關(guān)斷)進(jìn)行功率放大并同時(shí)能夠?qū)GBT模塊提供一定保護(hù)功能(互鎖、短路、欠壓、有源鉗位)的裝置。從電路隔離方式看,IGBT驅(qū)動(dòng)器可分成兩大類,一類采用光電耦合器,另一類采用脈沖變壓器,兩者均可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸及電路的隔離。