2018年來，新能源汽車一直保持較為高速的發(fā)展。12月10日，全國(guó)乘用車市場(chǎng)信息聯(lián)席會(huì)(以下簡(jiǎn)稱“乘聯(lián)會(huì)”)發(fā)布了11月我國(guó)乘用車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)。11月的新能源車批發(fā)銷量達(dá)到13.6萬輛，環(huán)比增長(zhǎng)19.1%，同比增長(zhǎng)69%；其中插混同比增長(zhǎng)87%，純電動(dòng)同比增長(zhǎng)65%。1~11月新能源乘用車批發(fā)88萬輛。

然而，在新能源汽車高速發(fā)展的同時(shí)，其上游零部件的產(chǎn)能不足則容易造成“卡脖子”。比亞迪第六事業(yè)部兼太陽能事業(yè)部總經(jīng)理陳剛介紹道，在產(chǎn)能方面，新能源汽車的發(fā)展會(huì)受限于電池以及IGBT產(chǎn)品的產(chǎn)能現(xiàn)狀。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)IGBT市場(chǎng)一直被國(guó)際巨頭壟斷，90%的份額掌握在英飛凌、三菱等海外巨頭手中。中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)IC設(shè)計(jì)分會(huì)副理事長(zhǎng)周生明表示，國(guó)內(nèi)單一產(chǎn)品進(jìn)口最大的是芯片，企業(yè)對(duì)國(guó)外產(chǎn)品具有依賴性，但是這種依賴性并不可取，特別是當(dāng)產(chǎn)品形成競(jìng)爭(zhēng)時(shí)影響更甚。

車企“揮金”發(fā)展IGBT

據(jù)了解，IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)是一種大功率的電力電子器件，主要用于變頻器逆變和其他逆變電路，將直流電壓逆變成頻率可調(diào)的交流電，俗稱電力電子裝置的“CPU”。IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷捎肐GBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，是解決能源短缺問題和降低碳排放的關(guān)鍵技術(shù)。

12月10日，比亞迪股份有限公司(002594.SZ，以下簡(jiǎn)稱“比亞迪”)發(fā)布IGBT4.0技術(shù)。就在當(dāng)天下午，《中國(guó)經(jīng)營(yíng)報(bào)》記者到寧波比亞迪半導(dǎo)體有限公司，參觀了IGBT制造中重要的四大區(qū)：擴(kuò)散區(qū)、薄膜區(qū)、黃光區(qū)和蝕刻區(qū)。比亞迪第六事業(yè)部高級(jí)研發(fā)經(jīng)理吳海平向記者介紹時(shí)提到，IGBT4.0電流輸出能力較當(dāng)前市場(chǎng)主流的IGBT高15%；同等工況下IGBT4.0綜合損耗較當(dāng)前市場(chǎng)主流的IGBT降低了約20%。

對(duì)于比亞迪在IGBT上的發(fā)展，陳剛表示，2005年比亞迪就組建了IGBT研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并于2008年10月收購(gòu)寧波中緯半導(dǎo)體晶圓廠。“目前，比亞迪是中國(guó)唯一一家擁有完整產(chǎn)業(yè)鏈的車企：包含IGBT芯片設(shè)計(jì)和制造，模組設(shè)計(jì)和制造，大功率器件測(cè)試應(yīng)用平臺(tái)，電源及電控等。”

此外，陳剛介紹道，比亞迪已投入巨資布局性能更加優(yōu)異的第三代半導(dǎo)體材料SiC(碳化硅)，有望于2019年推出搭載SiC電控的電動(dòng)車。預(yù)計(jì)到2023年，比亞迪旗下的電動(dòng)車將全面搭載SiC電控。

據(jù)了解，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，僅有中車時(shí)代電氣、比亞迪等企業(yè)掌握IGBT的研發(fā)生產(chǎn)。近兩年來，上汽、北汽等整車企業(yè)開始通過與其他企業(yè)合作掌握相關(guān)技術(shù)。

國(guó)際巨頭壟斷嚴(yán)重

作為主流的新型電力電子器件之一，IGBT在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車、新能源裝備，以及工業(yè)領(lǐng)域(高壓大電流場(chǎng)合的交直流電轉(zhuǎn)換和變頻控制)等應(yīng)用極廣，是上述應(yīng)用中的核心技術(shù)。

然而，數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)IGBT市場(chǎng)一直被國(guó)際巨頭壟斷，90%的份額掌握在英飛凌、三菱等海外巨頭手中。周生明表示，國(guó)內(nèi)單一產(chǎn)品進(jìn)口最大的是芯片，對(duì)國(guó)外產(chǎn)品具有依賴性，但是這種依賴性并不可取，特別是當(dāng)產(chǎn)品形成競(jìng)爭(zhēng)時(shí)影響更甚。

中信建投的研究顯示，2017年，中國(guó)國(guó)內(nèi)的IGBT市場(chǎng)規(guī)模約121億元，約占全球總需求的50%。但我國(guó)IGBT起步較晚，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額主要被國(guó)際巨頭壟斷，國(guó)產(chǎn)化率只有11%，進(jìn)口依賴程度較高，國(guó)產(chǎn)替代空間巨大。

國(guó)內(nèi)研發(fā)IGBT的企業(yè)較少，或與IGBT研發(fā)生產(chǎn)的高難度有關(guān)。比亞迪相關(guān)技術(shù)人員表示，IGBT芯片僅有人的指甲大小，但卻要在其上蝕刻十幾萬乃至幾十萬的微觀結(jié)構(gòu)電路，僅能在顯微鏡下查看。

從IGBT芯片設(shè)計(jì)上，涉及到的參數(shù)多達(dá)十幾個(gè)，很多參數(shù)之間是相互矛盾的，需要根據(jù)應(yīng)用折中考慮。而在晶圓制造工藝上，采用最新的1200V FS技術(shù)的IGBT，需要將晶圓減薄到120um(約兩根頭發(fā)絲直徑)的厚度，再進(jìn)行10余道工序加工。“晶圓制造的廠房潔凈度要求非常高，需要一級(jí)凈化。一個(gè)零點(diǎn)幾微米的微塵掉落在晶圓上，就會(huì)造成一顆IGBT芯片失效。”上述技術(shù)人員如是說。

此外，IGBT模塊設(shè)計(jì)也有非常大的難度，需要考慮材料匹配、散熱、結(jié)構(gòu)、功率密度、外觀、重量等多項(xiàng)指標(biāo)。

陳剛表示，半導(dǎo)體研發(fā)的門檻較高，并非單靠資金就能做好，研發(fā)過程中也需要下游的拉動(dòng)。“如果上下游不能進(jìn)行良好的溝通融合，可能耗費(fèi)巨額資金生產(chǎn)的產(chǎn)品并不適用于應(yīng)用端，造成與下游脫節(jié)的可能性。”比亞迪第六事業(yè)部產(chǎn)品總監(jiān)楊欽耀也向記者表示，應(yīng)用拉動(dòng)、人才培養(yǎng)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化是IGBT生產(chǎn)中三個(gè)要素。

征戰(zhàn)IGBT市場(chǎng)

2018年來，新能源汽車產(chǎn)銷量爆發(fā)。2018~2020年，中國(guó)新能源汽車產(chǎn)量年復(fù)合增長(zhǎng)率將超過40%，2018年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)量有望達(dá)到100萬輛。

新能源汽車的高速發(fā)展或會(huì)帶動(dòng)IGBT的市場(chǎng)增長(zhǎng)。陳剛表示，IGBT和電池是當(dāng)今制約電動(dòng)車發(fā)展的兩大核心技術(shù)，而芯片是現(xiàn)代制造業(yè)的核心產(chǎn)業(yè)。據(jù)介紹，IGBT作為新能源汽車核心零部件，其在整車成本中的占比約5%。

據(jù)集邦咨詢分析，2018~2025年期間，中國(guó)新能源汽車及相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)的IGBT市場(chǎng)規(guī)模共計(jì)超過1200億元。其中，2025年單年，中國(guó)新能源汽車所用IGBT市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到210億元；2018~2025年，中國(guó)新能源汽車所用IGBT累計(jì)新增市場(chǎng)規(guī)模超過900億元。

但與此同時(shí)，新能源汽車增速或顯著高于車規(guī)級(jí)IGBT增速，導(dǎo)致IGBT供貨愈加緊張。從目前情況來看，根據(jù)富昌電子(Future Electronics LTD，世界三大電子元器件分銷商之一)對(duì)2018年上半年IGBT產(chǎn)品交貨周期的統(tǒng)計(jì)，IGBT交貨周期已經(jīng)大幅延長(zhǎng)，且在未來一段時(shí)間有延長(zhǎng)趨勢(shì)。

統(tǒng)計(jì)顯示，一般而言，IGBT的交貨周期在8~12周左右，然而2017年四季度大部分廠商的交貨周期已經(jīng)延長(zhǎng)至18~20周。而到2018年上半年，平均交貨周期又延長(zhǎng)至20~26周，應(yīng)用于汽車的IGBT模塊的交貨周期最長(zhǎng)需要52周，英飛凌、ON Semi、IXYS等主要IGBT產(chǎn)品供應(yīng)商的供貨周期均存在延長(zhǎng)現(xiàn)象。

國(guó)金證券分析道，預(yù)計(jì)2022年單年，全球新能源汽車的年產(chǎn)銷量將達(dá)到600萬輛，2018~2022年年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)30%。但同期車規(guī)級(jí)IGBT市場(chǎng)的年均復(fù)合增長(zhǎng)率僅為15.7%。