2018年來，新能源汽車一直保持較為高速的發展。12月10日，全國乘用車市場信息聯席會（以下簡稱“乘聯會”）發佈了11月我國乘用車產銷數據。11月的新能源車批發銷量達到13.6萬輛，環比增長19.1%，同比增長69%；其中插混同比增長87%，純電動同比增長65%。1~11月新能源乘用車批發88萬輛。
然而，在新能源汽車高速發展的同時，其上游零部件的產能不足則容易造成“卡脖子”。比亞迪第六事業部兼太陽能事業部總經理陳剛介紹道，在產能方面，新能源汽車的發展會受限於電池以及IGBT產品的產能現狀。
相關數據顯示，中國IGBT市場一直被國際巨頭壟斷，90%的份額掌握在英飛凌、三菱等海外巨頭手中。中國半導體行業協會IC設計分會副理事長周生明表示，國內單一產品進口最大的是芯片，企業對國外產品具有依賴性，但是這種依賴性並不可取，特別是當產品形成競爭時影響更甚。
車企“揮金”發展IGBT
據瞭解，IGBT (Isulated 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，主要用於變頻器逆變和其他逆變電路，將直流電壓逆變成頻率可調的交流電，俗稱電力電子裝置的“CPU”。IGBT是能源變換與傳輸的核心器件，採用IGBT進行功率變換，能夠提高用電效率和質量，是解決能源短缺問題和降低碳排放的關鍵技術。
12月10日，比亞迪股份有限公司(002594.SZ，以下簡稱“比亞迪”)發佈IGBT4.0技術。就在當天下午，《中國經營報》記者到寧波比亞迪半導體有限公司，參觀了IGBT製造中重要的四大區：擴散區、薄膜區、黃光區和蝕刻區。比亞迪第六事業部高級研發經理吳海平向記者介紹時提到，IGBT4.0電流輸出能力較當前市場主流的IGBT高15%；同等工況下IGBT4.0綜合損耗較當前市場主流的IGBT降低了約20%。
對於比亞迪在IGBT上的發展，陳剛表示，2005年比亞迪就組建了IGBT研發團隊，並於2008年10月收購寧波中緯半導體晶圓廠。“目前，比亞迪是中國唯一一家擁有完整產業鏈的車企：包含IGBT芯片設計和製造，模組設計和製造，大功率器件測試應用平臺，電源及電控等。”
此外，陳剛介紹道，比亞迪已投入巨資佈局性能更加優異的第三代半導體材料SiC（碳化硅），有望於2019年推出搭載SiC電控的電動車。預計到2023年，比亞迪旗下的電動車將全面搭載SiC電控。
據瞭解，在國內市場，僅有中車時代電氣、比亞迪等企業掌握IGBT的研發生產。近兩年來，上汽、北汽等整車企業開始通過與其他企業合作掌握相關技術。
國際巨頭壟斷嚴重
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、航空航天、電動汽車、新能源裝備，以及工業領域（高壓大電流場合的交直流電轉換和變頻控制）等應用極廣，是上述應用中的核心技術。
然而，數據顯示，中國IGBT市場一直被國際巨頭壟斷，90%的份額掌握在英飛凌、三菱等海外巨頭手中。周生明表示，國內單一產品進口最大的是芯片，對國外產品具有依賴性，但是這種依賴性並不可取，特別是當產品形成競爭時影響更甚。
中信建投的研究顯示，2017年，中國國內的IGBT市場規模約121億元，約佔全球總需求的50%。但我國IGBT起步較晚，國內市場份額主要被國際巨頭壟斷，國產化率只有11%，進口依賴程度較高，國產替代空間巨大。
國內研發IGBT的企業較少，或與IGBT研發生產的高難度有關。比亞迪相關技術人員表示，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構電路，僅能在顯微鏡下查看。
從IGBT芯片設計上，涉及到的參數多達十幾個，很多參數之間是相互矛盾的，需要根據應用折中考慮。而在晶圓製造工藝上，採用最新的1200V FS技術的IGBT，需要將晶圓減薄到120um（約兩根頭髮絲直徑）的厚度，再進行10餘道工序加工。“晶圓製造的廠房潔淨度要求非常高，需要一級淨化。一個零點幾微米的微塵掉落在晶圓上，就會造成一顆IGBT芯片失效。”上述技術人員如是說。
此外，IGBT模塊設計也有非常大的難度，需要考慮材料匹配、散熱、結構、功率密度、外觀、重量等多項指標。
陳剛表示，半導體研發的門檻較高，並非單靠資金就能做好，研發過程中也需要下游的拉動。“如果上下游不能進行良好的溝通融合，可能耗費鉅額資金生產的產品並不適用於應用端，造成與下游脫節的可能性。”比亞迪第六事業部產品總監楊欽耀也向記者表示，應用拉動、人才培養、產品標準化是IGBT生產中三個要素。
征戰IGBT市場
2018年來，新能源汽車產銷量爆發。2018~2020年，中國新能源汽車產量年複合增長率將超過40%，2018年中國新能源汽車產量有望達到100萬輛。
新能源汽車的高速發展或會帶動IGBT的市場增長。陳剛表示，IGBT和電池是當今制約電動車發展的兩大核心技術，而芯片是現代製造業的核心產業。據介紹，IGBT作為新能源汽車核心零部件，其在整車成本中的佔比約5%。
據集邦諮詢分析，2018~2025年期間，中國新能源汽車及相關產業帶動的IGBT市場規模共計超過1200億元。其中，2025年單年，中國新能源汽車所用IGBT市場規模將達到210億元；2018~2025年，中國新能源汽車所用IGBT累計新增市場規模超過900億元。
但與此同時，新能源汽車增速或顯著高於車規級IGBT增速，導致IGBT供貨愈加緊張。從目前情況來看，根據富昌電子（Future Electronics LTD，世界三大電子元器件分銷商之一）對2018年上半年IGBT產品交貨週期的統計，IGBT交貨週期已經大幅延長，且在未來一段時間有延長趨勢。
統計顯示，一般而言，IGBT的交貨週期在8~12周左右，然而2017年四季度大部分廠商的交貨週期已經延長至18~20周。而到2018年上半年，平均交貨週期又延長至20~26周，應用於汽車的IGBT模塊的交貨週期最長需要52周，英飛凌、ON Semi、IXYS等主要IGBT產品供應商的供貨週期均存在延長現象。
國金證券分析道，預計2022年單年，全球新能源汽車的年產銷量將達到600萬輛，2018~2022年年均複合增長率達30%。但同期車規級IGBT市場的年均複合增長率僅為15.7%。
往期精彩回顧
閱讀更多 中國經營報車視界 的文章
