新能源汽车的核“芯”,车规级IGBT,国产化替代的好赛道!

行业分析 | 发布于2020-11-27

近日,我国主推的C-V2X成为全球车联网唯一的国际标准,而在车联网下,车规级芯片是实现联网的最基础物件之一。今天,贝壳投研(ID:Beiketouyan)就来介绍一下这个国产化替代的好赛道——车规级IGBT。 

一、新能源汽车的核“芯” 

1、什么是车规级IGBT? 

车规级IGBT是新能源汽车的核“芯”之一。IGBT芯片与动力电池电芯并称为电动车的“双芯”,是影响电动车性能的核心器件之一。 

车规级IGBT模块是新能源汽车的电机控制器、高压充电机、空调系统等电气组件的核心元器件,尤其IGBT直接控制驱动系统直、交流电的转换同时负责电机变频控制,因此IGBT的技术水平决定电动车驱动系统的扭矩(对应汽车的加速能力)和最大输出功率(对应汽车的最高时速)等。 

2、车规级IGBT的市场空间有多大? 

车规级IGBT主要应用于新能源汽车,所以采用公式“车规级IGBT市场规模=新能源汽车销量×IGBT单车价值量”来近似预测未来车规级IGBT的市场规模变化情况。预计2025年时,国内车规级IGBT的市场规模有望达到151.6亿元,对应的年复合增长率为27%左右。 

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二、“双寡头”竞争格局 

车规级IGBT行业集中度极高,英飞凌与比亚迪两者合计市占率已经达到76.2%,形成了以英飞凌与比亚迪为主导的“双寡头”格局 

2019年,英飞凌IGBT模块的装机量为62.8万套,市占率为58.2%,是市场上的绝对龙头;比亚迪依托自身快速发展的新能源汽车业务,比亚迪半导体成为国内市场上最有能力挑战英飞凌的本土厂商,但目前其市场份额为18%,仍比英飞凌低40%。斯达半导为IGBT行业国内龙头,深耕于工业级IGBT,但其在车规级IGBT领域处于起步阶段,市占率仅1.6%。 

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英飞凌主导国内车规级IGBT市场,进口替代亟待推进。前10名供应商中,三家中国企业(比亚迪、斯达半导、中车时代电气)的市场份额合计仅20.4%,国产化程度低。究其原因: 

1、技术壁垒:

国内IGBT产业化起步较晚,在芯片设计、晶圆制造、模块封装等技术水平上落后于国际,以晶圆制造为例,国内公司在大尺寸晶圆生产上工艺仍落后于全球龙头,目前国际水平是8英寸与12英寸,但国内大部分企业还停留在6英寸的水平,仅比亚迪、中车等几家公司实现了8英寸的量产。 

2、人才匮乏:

在国外公司对技术专利的封锁下,我国需要大量高端工艺开发人员来自主研发,但目前国内还缺少系统性掌握IGBT核心技术的人才。 

(一)比亚迪——车规级IGBT市场的后起之秀 

比亚迪拥有国内首个完整的车用IGBT产业链,涵盖材料研发、芯片设计、晶圆制造、模块封装、仿真测试、整车应用等全产业链环节。截至目前,比亚迪以IGBT为主(含少量最新装车的SiC)的车规级功率器件累计装车超过100万辆,单车行驶里程超过100万公里。 

比亚迪于2017年成功研发IGBT4.0芯片,将芯片厚度从原来的180um减薄至120um。比亚迪IGBT4.0在电流输出、芯片损耗、温度循环寿命等关键指标上达到国际一流水平: 

(1)电流输出:电流输出能力较市场主流IGBT高约15%,支持整车具有更强的加速能力和更大的功率输出能力。 

(2)芯片损耗:综合损耗相比市场主流IGBT降低约20%,使得整车耗电量降低。比亚迪唐通过搭载比亚迪IGBT4.0使得百公里耗电量降低约3%。 

(3)温度循环寿命:IGBT4.0模块的循环寿命可达当前市场主流产品的10倍以上。 

(二)斯达半导——国内IGBT龙头 

斯达半导成立于2005年4月,是一家专业从事功率半导体芯片和模块(尤其是IGBT芯片和模块)研发、生产和销售服务的国家级高新技术企业,公司愿景是成为全球领先的电力电子器件研发及制造商,以及电力电子创新解决方案提供商。斯达半导是国内IGBT龙头企业,尤其在工业控制及电源行业具有领先优势。根据有关数据显示,斯达半导在2018年全球IGBT模块市场中市占率为2.2%,排名第8。 

三、总结 

贝壳投研(ID:Beiketouyan)认为随着我国下游产业需求激增、华为等大厂入局以及国内龙头产能提升的影响下,国内将形成快速形成完整IGBT产业链,迎来进口替代的良好机遇,IGBT国产化空间巨大。(ty003)

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