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本文援引于报告《2020年中国IGBT模块行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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受益于半导体行业红利,IGBT模块市场成为高壁垒、高景气的黄金赛道
2020年8月26日至8月28日,2020(第二届)世界半导体大会在南京国际博览中心举行,大会开幕式及高峰论坛邀请国内外政要、半导体领域行业协会领导、知名专家、顶尖企业家,以及业内精英出席,聚焦半导体及相关应用领域的前沿技术与产品动态,同时就后疫情时代全球与中国半导体产业市场前景和产业发展进行深度探讨。IGBT模块作为重要的功率半导体器件,其发展受益于半导体行业红利。伴随“新基建”建设提速,新兴场景的爆发将为IGBT模块行业的发展增添动力。
IGBT模块现已广泛应用于电机节能、轨道交通等领域
IGBT模块是由IGBT芯片与FWD芯片(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品,具有节能、安装维修方便,散热稳定特点。根据电压等级划分,IGBT模块可分为低压IGBT模块(电压<600V)、中压IGBT模块(电压为600-1,700V)和高压IGBT模块(电压>1,700V)。低压IGBT模块常应用于消费电子领域,中压IGBT模块应用于新能源汽车、家电、工业控制等领域,高压IGBT模块应用于轨道交通、智能电网、风力发电等领域。
下游应用领域需求释放,推动IGBT模块厂商加大投融资和生产布局
中国IGBT模块行业由上游基础资源提供商,中游IGBT模块厂商及下游应用领域构成。上游市场主体为设计工具供应商、晶圆制造厂商、封装测试厂商、IGBT芯片等基础资源提供商,负责为中游IGBT模块厂商提供EDA软件产品、晶圆制造服务、封测服务和IGBT芯片。中游市场主体为IGBT模块厂商,负责为下游用户提供IGBT模块等产品及服务。产业链下游市场由IGBT模块应用领域构成,应用领域包括轨道交通、特高压、新能源汽车、工业控制、家电。
在中国IGBT模块应用市场中,工控、汽车、家电为最大的三个应用市场。工控和家电用IGBT的技术要求常低于汽车级IGBT,工业和家电类客户对价格较敏感,且注重供货稳定性和服务响应速度,中国本土厂商在价格上更具优势,且可就近为客户服务,在未来的竞争中有望不断挤压海外厂商的市场份额。
“新基建”多板块建设提速,为IGBT模块市场的发展增添动力
中国“新基建”建设提速,其中5G基站、特高压、轨道交通和充电桩等多个“新基建”板块建设需求增长,“新基建”各板块的建设需求为IGBT市场迎来增量。2019年中国IGBT模块行业市场规模为82.9亿元,2015年至2019年,中国IGBT模块行业市场规模的年复合增长率为20.2%。
受限于技术壁垒、资金及品牌壁垒,中国IGBT模块产能不足,市场供给缺口较大,产品及核心元件的对外依存度较高。伴随中国产业结构的优化升级,智能电网、精密控制、信息通信等领域发展提速,对IGBT的需求不断扩大,为IGBT模块市场的发展增添动力。
IGBT模块厂商芯片自研程度持续提升,可有效降低其采购成本
1988年至今,IGBT芯片已完成第6代升级,从平面穿通型从平面穿通型(PT)到沟槽型电场—截止型(FS-Trench),芯片面积、工艺线宽、通态饱和压降、关断时间、功率损耗等各项指标经历了不断的优化,断态电压也从600V提高到6,500V以上。但目前市面上应用程度较高的芯片是英飞凌定义的IGBT4代,受限于技术壁垒较高,产品验证周期较长等因素,IGBT芯片迭代速度较慢。
芯片是IGBT模块中最核心的原材料,芯片的性能直接决定了IGBT模块的性能。部分企业自主研发IGBT芯片,试图打破海外企业长期以来对IGBT芯片的垄断,如斯达半导、比亚迪、华虹、中车时代等。其中中国知名IGBT模块厂商——斯达半导已基本攻克IGBT模块所用芯片的技术壁垒,企业成功研发全系列FS-Trench型IGBT芯片已实现量产。
深度见解:新兴市场的爆发驱动IGBT产业链企业布局升级
2019年中国新能源汽车销量为120.6万辆,占汽车行业渗透率为4%,新能源汽车成长空间较大。此外,伴随新能源汽车发展,新能源汽车充电桩规模同步增长。根据中国充电联盟数据,中国新能源汽车充电桩数量由2014年的3万个增长至2019年121.9万个,预计2020年增长至174.3万个。按照一个充电桩需要4个IGBT模块测算,预计至2020年,新能源汽车充电桩将带动IGBT模块需求697.2万个。
受益于下游爆发式增长的新能源汽车市场,头部中国本土IGBT模块厂商积极进行产能扩张升级。如斯达半导实施新能源汽车用IGBT模块扩产项目;比亚迪半导体的宁波IGBT工厂于2020年底将实现年产120万片的产能,为外部新能源汽车厂商供应。