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缺货或持续至明年上半年,IGBT后,谁能成车用半导体厂商下一个风口?
2023-03-28 来源:网络整理
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关键词: 芯片 半导体 英飞凌

当下,芯片行业已进入降温期,大部分料号已经不缺了,价格正在迅速回落。


不过,也有一例外,那就是功率半导体IGBT。近日,IGBT又爆出大缺货,价格“涨翻天”。

据了解,由于IGBT产能有限,但太阳能电厂疯狂建设,其逆变器对IGBT需求巨大,再加上电动车也高度需要IGBT,在疯狂抢货下,IGBT出现大缺货,价格更是蹭蹭翻倍往上涨,甚至有价无货,业界表示“现在不是价格多高的问题,而是根本买不到”。

IGBT又称绝缘栅双极性晶体管,是一种三端半导体开关器件,由BJT和MOS管组合而成,也可以看作BJT和MOS管的融合体,具有MOS的输入特性和BJT管的输出特性。IGBT在电路中作为电路开关,通过开关控制改变电压。

IGBT是能源变换与传输的核心器件,广泛应用于工业制造和新能源领域。在电动车界,IGBT被称为电动车的“CPU”,影响着电动车的充电效率和充电速度,直接决定电动车的性能优劣。

一般来说,一辆电动车需要上百颗IGBT,电驱动系统、空调系统、高压充电机等部件都需要用到IGBT。从成本上看,IGBT的成本大概是一辆电动汽车整体生产成本的7-10%,是除了电池之外最贵的零部件。

在太阳能领域,IGBT则是搭在逆变器当中。逆变器作为一种电源转换装置,可将太阳能板储存的电力转换为一般可用的电,在太阳能发电系统中具有举足轻重的作用。建设太阳能电厂少不了逆变器,随着逆变器采用IGBT的比重大幅提升,对IGBT的需求量也急速猛增。

IGBT的技术壁垒非常高,全球IGBT市场目前被英飞凌、富士电机、安森美、东芝、意法半导体等欧日大厂垄断。其中,英飞凌市占率超过32%,是全球IGBT绝对龙头。经过几十年的发展,英飞凌不断改进芯片结构,已将IGBT技术迭代至第七代,IGBT产品向小型化、高功率、高可靠性发展。

随着IGBT供需持续紧张,有关宽禁带半导体材料碳化硅替代硅基IGBT的话题也在不断升温。TrendForce集邦咨询预测,至2026年,碳化硅功率器件市场产值可望达到53.3亿美元。主流应用仍倚重电动汽车及再生能源,电动汽车产值可达39.8亿美元,年复合增长率约38%;再生能源达4.1亿美元,年复合增长率约19%。

对此,英飞凌科技高级副总裁、汽车电子事业部大中华区负责人曹彦飞表示,碳化硅发展到现在,尤其在高压比如800V的主逆变器上面有越来越多的客户在布局、立项。硅基器件如IGBT将与碳化硅器件长期并存。当前硅基器件的占比仍然较高,但是碳化硅的中长期发展,仍然被非常看好。




缺货现象持续数年

IGBT缺货的问题此前就长期存在。有数据显示,2021年,我国IGBT的需求量为13000万只,同比增长20.00%;生产量为2580万只,同比增长27.72%;产需差值为10620万只。

而据行业人士反映,2022年5月,市场上IGBT缺货高达50周以上,供需缺口拉长到50%以上,甚至有头部供应商表示车用IGBT订单已满,且不再承接新的订单。

进入2023年后,IGBT缺货情况仍未能好转,目前车规IGBT产品供不应求,现有产能已基本售罄,保供压力较大,新扩产订单已被下游厂商提前锁定。对于IGBT被疯狂抢货的现象,业内人士更是形容为,“不是价格多高的问题,而是根本买不到”。

中国台湾媒体报道称,由于IGBT市场火热,今年年初,台湾代工大厂汉磊科技股份有限公司(以下简称“汉磊科技”),将IGBT产线代工价格提升了10%。资料显示,汉磊科技是一家专注功率半导体代工生产的企业,手握IGBT芯片组件龙头英飞凌的大量订单。

分析人士认为,IGBT此番供不应求,主要是受电动车、光伏两大主流应用需求大增的影响。

公开资料显示,IGBT 是一种耐高压的功率开关元件,是电力电子技术第三次革命中最具代表性的产品之一,有“电力电子CPU”的美誉,其最主要的功用,是将高压直流电转换成交流电,因而被广泛应用在工业控制、新能源汽车、光伏风电等领域。

2020年,汽车行业出现了一波“缺芯潮”,此后IGBT开始受到车企的“疯抢”。与此同时,国内外太阳能电厂也在快速扩建,而光伏逆变器需要大量采用IGBT。两大行业厂商的联合抢购,导致了IGBT大幅短缺。

IGBT缺货的问题何时能解决,也受到行业人士的高度关注。DIGITIMES机构研究认为,2022年全球IGBT整体供需缺口达13.6%,在2023年,随着全球IGBT业者产能持续扩张,电动车市场增速走缓,2023年全球IGBT供需缺口将收窄至-2.5%,当前短缺现象逐渐迈入尾声。




IGBT后,SiC成车用半导体厂商下一个风口

当下SiC功率元件作为各家电动汽车性能致胜的一大依赖技术,整车厂们争相绑定未来几年的SiC供应,IGBT供应商也不例外。

TrendForce集邦咨询分析师龚瑞骄指出,碳化硅拥有优越的电气特性,传统的硅材料无法比拟。碳化硅取代硅基IGBT是不可逆的趋势,尤其是在800V充电架构之下,硅基IGBT已经达到性能的极限,很难满足主驱逆变器的技术需求。从下游应用来看,碳化硅组件是电动汽车制造商未来必须考虑的核心组件,另外光伏储能场景也在加速导入,因此近几年碳化硅市场将维持供不应求态势,产业热度不会降低。

TrendForce集邦咨询在最新发布的调研报告中预测,随着安森美、英飞凌等与汽车、能源企业合作项目的不断增多,碳化硅功率器件的前两大应用为新能源汽车与再生能源领域,分别在2022年已达到10.9亿美元及2.1亿美元,占碳化硅功率器件整体市场产值约67.4%和13.1%。到2023年,碳化硅功率器件整体市场产值将达到22.8亿美元,年增长41.4%。

TrendForce集邦咨询预测,至2026年,碳化硅功率器件市场产值可望达到53.3亿美元。主流应用仍倚重电动汽车及再生能源,电动汽车产值可达39.8亿美元,年复合增长率约38%;再生能源达4.1亿美元,年复合增长率约19%。

当下,IGBT主要由欧日大厂主导,以英飞凌市占率最高,此外日本富士电机、安森美半导体、东芝、意法半导体等也是主要供货商,这些大厂近年来纷纷加码SiC布局。

2023年,英飞凌将SiC、BMS、MCU当作重点开拓市场。2月16日,其宣布将投资50亿欧元,在德国德累斯顿建设一座12英寸晶圆厂。据悉,该模拟/混合信号技术和功率半导体新工厂计划于2026年投产,其生产的模拟/混合信号零部件和功率半导体将主要应用于汽车和工业应用。

瑞萨电子方面,去年五月其宣布将向2014年10月关闭的甲府工厂(山梨县甲斐市)投资900亿日元,目标在2024年恢复其300mm功率半导体生产线,生产包括IGBT和功率MOSFET在内的产品。

2022年8月,瑞萨电子宣布针对下一代电动汽车逆变器应用,AE5代IGBT产品将于2023年上半年在瑞萨位于日本那珂工厂的200mm和300mm晶圆线上开始批量生产。

意法半导体则在去年十月其宣布,将在意大利建造一座价值7.3亿欧元的碳化硅晶圆厂。据介绍,这将是欧洲首家量产150mm SiC外延衬底的工厂,它整合了生产流程中的所有步骤。展望未来,ST致力于在未来开发200mm晶圆。

2月11日,安森美正式接手了格芯一座在纽约的12英寸厂,并承诺为之投资13亿美元。安森美表示,该工厂将生产支持电动汽车、电动汽车充电和能源基础设施的芯片,将推动公司能够在汽车电气化、ADAS、能源基础设施和工厂自动化的大趋势中加速增长。

安森美首席执行官Hassane El-Khoury 指出,在未来三年内,安森美将为SiC提供40亿美元的承诺收入,2023年约为10亿美元,并可能在2024年和2025年增长约30%,达到17亿美元。为了达成目标,安森美已经将生产SiC的晶圆厂产能翻了一番,并计划在2023年再次翻番,然后在2024年再次翻番。

随着IGBT供应商不断加码SiC,逐步缓解当下功率半导体缺货现状的同时,新的技术汇入将会将会给功率半导体市场带来全新体验。



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