热点聚焦∣2022年中国IGBT产业发展现状：IGBT市场产需缺口较大，国产替代化进程加速[图]

IGBT 李深 2023-03-15 09:35 来源：

内容概要：近年来为了推动功率半导体行业尤其是 IGBT产业健康快速发展，国家相关部门不仅制定了相关的一系列政策措施，还不断加大金融扶持力度。在国家政策引导和市场需求持续增长和的双重刺激下，吸引了一批拥有丰富科研经验的IGBT技术人才回国，同时也为斯达半导、士兰微、比亚迪、时代电气等企业提供了掌握IGBT核心技术的机会，进一步推进IGBT国产化进程。

关键词：IGBT、IGBT产需、IGBT自给率、新能源产业

一、IGBT行业产业链日趋完善，第七代IGBT已经达到量产水平

功率半导体主要用于电力设备的电能变换和电路控制，是进行电能处理的核心器件，弱电控制与强电运行间的桥梁,细分产品主要有MOSFET、BJT、IGBT等，而IGBT是目前发展最快的功率半导体器件之一。IGBT也称绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT（双极型三极管）和 MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。一般MOSFET器件或模组可承受电压范围为20-800V，而IGBT可承受1000V以上的高电压，因而是电子领域较为理想的开关器件。

IGBT产业链的上游原材料主要为硅晶圆、光刻板、引线框架、新型宽禁带材料以及其他辅助材料等；中游包括产品的设计、研发生产和封装等工序，产品大致可以分为功率分立器件、功率IC和功率模组三大类，目前专业从事IGBT产品研发设计和销售的企业主要有英飞凌、三菱、富士电机、安森美、斯达半导、士兰微、时代电气等等；产业链的下游应用市场有消费电子、家用电器、轨道交通、工业控制、网络通信、军工航天以及新能源产业链。

从20世纪80年代至今，IGBT芯片共经历了7代更新升级发展历程，产品从平面栅型阶段发展至微沟槽栅型阶段，各代IGBT产品的发展趋势主要是降低损耗、节约生产成本，总体可以将其发展历程分为三大主要技术阶段。第一阶段是以第一代、第二代为代表的平面栅型IGBT，第一代由于工艺制造复杂，现已基本被市场淘汰。第二阶段是以第三代、第四代为代表的沟槽栅型IGBT，三、四代产品通过创新的沟槽设计，大幅度减少了IGBT的体积和使用功耗，从而得到广泛使用。随后在第二阶段出现了对沟槽栅型进行改进的第五代、六代IGBT，但总体结构并未发生较大的改变，同时还涌现出了向第三阶段过渡的产品Trench Stop5型。第三阶段是第七代微沟槽栅型IGBT，其进一步减少了产品的体积和使用功耗，目前，英飞凌等头部企业在第七代IGBT上已经达到量产水平。由于IGBT的生命周期较长，产品迭代速率不追求你摩尔定律，使用周期较长，虽然老一代产品的损耗较大，但其芯片的面积较大，稳定性较好，部分领域仍会选择使用旧代产品，因此，IGBT在市场上呈现多代共存的状态。

二、我国IGBT市场存在巨大的产需缺口，行业自给率逐年攀升

IGBT是国际上公认的电力电子技术第三次革命具代表性的产品，是工业控制及自动化领域的核心元器件，能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等，以实现精准调控的目的。近年来，全球IGBT市场规模保持连年增长的趋势，根据Markets and markets数据，全球IGBT市场规模从2012年的32亿美元增长至2021年的70.9亿美元，年均复合增长率为6.6%，2021年，全球IGBT的市场规模为70.9亿美元，同比增长6.6%。从2021年全球IGBT市场区域分布来看，亚太地区的市场占比为58%，占比超全球一半，远高于北美地区11%和欧洲地区23%的市场份额。

根据相关数据统计，2016-2021年，我国IGBT产量及需求量均呈现连年增长的趋势，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。我国IGBT行业存在巨大供需缺口，基于国家核心元器件国产化相关政策要求，“国产替代”将会是未来IGBT行业发展的主旋律之一。目前，我国的IGBT市场主要由外国企业占据，虽然我国IGBT市场需求增长迅速，但由于国内相关技术人才缺乏，工艺制造基础薄弱，国内企业产业化起步较晚，IGBT至今仍大量依赖进口，市场主要由欧洲、日本及美国企业占领。同时，国内企业由于芯片供应主要源于国外，供应链受到较强的制约，导致我国IGBT产业发展较为缓慢。

IGBT被称为电力电子行业里的“CPU”，广泛应用于新能源、新能源汽车、电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子等领域。随着全球制造业向我国的转移，我国已逐渐成为全球最大的IGBT市场，相关数据显示，2021 年，我国IGBT市场规模约为218.75亿元，同比增长37.23%。近年来，我国积极践行“碳达峰、碳中和”发展战略，在各行业推行节能减排目标，不断优化调整能源使用结构，大力发展新能源产业，叠加工业自动化进程加快，我国对于IGBT的市场需求不断扩大。受益于工业控制、新能源及新能源汽车等领域的需求大幅增加，中国IGBT市场规模将持续增长，预计到2025年，我国IGBT市场规模将达到600亿元左右。

据佰腾网，2009-2022年，我国IGBT专利申请量呈现先上升后下降的趋势，2009-2020年，我国IGBT专利申请量呈上升态势，202-2022年，IGBT专利申请量连续两年同比呈现下降的态势，2022年，我国IGBT专利申请量为2561件，同比下降36.69%。“行业求发展，技术要先行”，IGBT行业拥有极高的技术门槛，在国家政策的引导和市场需求的拉动下，国内多家以IGBT为主营业务的企业纷纷加大研发投入，组建高素质研发队伍，深耕IGBT行业的研发设计，加速追赶欧美大厂的步伐，进一步打破海外大厂对高端功率半导体市场的垄断。在技术方面，国内厂商积极创新迭代，坚持提升自主研发能力，实现核心技术突破，斯达半导公司已率先实现了第7代IGBT产品的研发；在产品方面，国内厂商IGBT 产品种类进一步增加，覆盖电压/电流范围进一步扩大，斯达半导公司基于第六代Trench Field Stop技术的车规级IGBT模块已获得多个平台/项目定点。

近年来为了推动功率半导体行业尤其是 IGBT产业健康快速发展，国家相关部门不仅制定了相关的一系列政策措施，还不断加大金融扶持力度。其中，IGBT曾被划为国家专项重点扶持项目实施长达15年，该项目已于2021年成功收官。同时，IGBT 国产化还是国家十四五规划中关键半导体器件的发展重点之一。在国家政策引导和市场需求持续增长和的双重刺激下，吸引了一批拥有丰富科研经验的IGBT技术人才回国，同时也为斯达半导、士兰微、比亚迪、时代电气等企业提供了掌握IGBT核心技术的机会，进一步推进IGBT国产化进程，早日摆脱IGBT产品进口依赖这一现状。据相关数据统计，2016-2021年，我国IGBT自给率逐年上升，2021年，我国IGBT的自给率为19.55%。2022年，国内如斯达半导、士兰微、时代电气等IGBT企业的产能扩建项目完工投产，公司年度产能得到进一步提升，预计2022年的自给率将达到26.50%。

三、下游新能源产业需求持续增长，推动IGBT市场规模逐步扩大

当前，新能源汽车在国内IGBT下游应用中占比31%左右，是IGBT最大的增量市场。据中国汽车工业协会，2015-2022年，我国汽车产销量上下波动，整体呈现出上涨趋势，而新能源汽车在政策的引导下，其产销量连年增长。2022年，我国新能源汽车的产量为705.8万辆，同比增长96.90%；销量688.7万辆，同比增长93.40%。IGBT是新能源汽车电控系统和充电桩的核心器件，决定了整车的能源利用率。同时，新能源车的车载空调、OBC、逆变器、DC/AC、发电机等也需大量应用IGBT器件。2017-2022年，我国汽车IGBT市场需求整体呈现上升的趋势，在新能源汽车的拉动下，2022年，我国IGBT的市场需求为147.32亿元，同比增长114.72%。

据国家能源局，2013-2022年，我国光伏新增装机容量整体呈现上扬的态势，2022年，我国光伏新增装机容量87.41GW，同比增长32.53GW。光伏逆变器是光伏系统的核心部件，可以将太阳能板产生的可变直流电转换为交流电，并反馈回输电系统或供离网的电网使用。伴随着新能源行业终端产出提升，作为逆变器中关键器IGBT的需求空间也将大幅提升，据信达证券统计，2017-2022年，我国光伏IGBT市场规模连年增长，2022年，我国光伏IGBT市场规模约41.49亿元，同比增长11.62%。