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              老玩家發力新面孔借勢,國內19家企業搶跑車規級IGBT黃金賽道

              來源:愛集微

              #IGBT#

              #汽車#

              05-07 17:45

              集微網消息,“十四·五”規劃綱要七大“科技前沿領域攻關”項目之一的“集成電路”,明確將絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)列為未來重點攻關技術之一,IGBT的發展由此也上升到國家戰略層面,與之相關的攻堅還有碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體技術。

              IGBT在軌道交通、消費電子、智能電網、航空航天等領域擁有廣泛應用,同時是我國正在大力發展的電動汽車、新能源裝備的重要核心器件,主要應用于汽車電機電控系統、車載充電器(OBC)、電空調驅動等環節,對汽車的駕駛性能有重大影響;根據TrendForce統計數據,新能源汽車相關市場已成為IGBT的最大應用市場,占國內IGBT總市場規模的30%以上。

              另外,IGBT還是新能源汽車除電池之外成本第二高的元器件。東方財富調研顯示,車規級IGBT模塊成本已占到新能源整車成本的8-10%,占到充電樁成本的20%;中信證券進一步分析認為,IGBT目前在插電混動車型上的成本約為2500~3500元,純電動車單車IGBT成本為2000~4000元,豪華車的IGBT用量價值則在5000元以上。

              IGBT對汽車的重要性已不言而喻,隨著汽車電動化、網聯化、智能化、共享化的持續推進,全球對車規級IGBT產品的需求仍在持續擴大。中汽協數據顯示,今年一季度我國新能源汽車產銷量分別為53.3萬輛和51.5萬輛,同比分別增長3.2倍和2.8倍;全年銷量預計達到200萬臺左右,同比預計增長70%;良好的市場環境,將加速車規級IGBT放量。

              不過長期以來,我國的IGBT器件市場主要由英飛凌、三菱、富士電機、安森美、ABB等國際廠商所供應。NE時代數據顯示,我國新能源乘用車電控用IGBT模塊僅英飛凌一家,2019年裝機量就高達62.75萬套,占據58.2%的市場份額。

              更嚴峻的是,芯片缺貨漲價潮已傳導到功率器件領域,富昌電子2021年一季度報告顯示,目前英飛凌、安森美等IGBT大廠的供貨期已從正常的8-12周拉長到18-26周,加劇了汽車產業的缺芯情況。

              面對這些市場變化,國內IGBT企業一直在奮起直追,希望能借助“十四·五”政策利好加速國產替代。截止目前,國內已經形成比亞迪半導體、中車時代電氣、斯達半導體3大本土車規級IGBT企業供應格局;同時,士蘭微、宏微科技、華微電子、華大半導體、中科君芯、達新半導體、深圳芯能、東風公司(智新半導體)等企業也終于形成了自己的產品布局并放量,有望隨著新能源汽車市場的爆發,加速推進車規級市場應用。

              不僅如此,無錫新潔能、揚杰科技、華潤微、芯派科技、西安中車永電、威海新佳、芯聚能半導體、賽晶電力電子等企業歷經多年籌備,也呼之欲出。

              不過這些本土企業中,能真正形成國產替代競爭力的還不多,它們具體表現如何?面對“十四·五”的全新發展機遇,各企業又有哪些新動作?請看下文逐一分析。

              一、IGBT國產替代三大支柱

              1.比亞迪半導體

              比亞迪是國內新能源汽車的領先企業,擁有完整的“三電”系統,也是國內唯一能完全自主生產車用IGBT的車企。

              比亞迪布局IGBT始于2008年,以1.71億元收購寧波中緯六英寸生產線開始打造汽車電子功率半導體產業鏈,目前已形成IGBT芯片設計和制造、模組設計和制造、大功率器件測試應用平臺、電源及電控等環節的完整布局,推出有全球首款大批量應用于雙?;靹榆囆偷?200 V大功率IGBT模塊等產品,打破了國際壟斷。

              2018年,比亞迪成功研發出全新的車規級產品IGBT 4.0芯片(國際第五代技術),該產品在芯片損耗、模塊溫度循環能力、電流輸出能力等關鍵指標上,均達到行業領先水平。

              截止目前,比亞迪IGBT產品主要用于自家新能源汽車上。數據顯示,2019年,比亞迪供應的IGBT模塊達到19.4萬套,其中約77%為自用,大約有4萬多套為對外供應。目前比亞迪的計劃是,成立“比亞迪半導體有限公司”后,逐步將IGBT外供比例提升至50%以上。

              為滿足市場需求,比亞迪已在加快產能布局。20203月,比亞迪總投資10億元的IGBT長沙項目正式動工,計劃建成年產25萬片8英寸新能源汽車電子芯片生產線,投產后可滿足年裝車50萬輛新能源汽車的產能需求。

              不僅如此,比亞迪還在布局第三代半導體材料SiC(碳化硅),預計2023年采用SiC基半導體全面替代硅基半導體(如硅基IGBT)。

              2.斯達半導體

              斯達半導體主營IGBT業務,2019年在全球IGBT模塊市場排名第八,是唯一進入全球前十的中國企業;其IGBT模塊超過600種,電壓等級涵蓋100-3300V,電流等級涵蓋10-3600A;主要以1200V IGBT模塊為主,并成功在超過20家車企中得到配套應用。

              從2015年起,斯達半導體布局碳化硅模塊,近年來其產品在機車牽引輔助供電系統、新能源汽車電控、光伏等得到推廣應用;2020年,斯達半導體SiC汽車級模塊通過宇通客車定點,計劃于2021年開始大批量裝車。因應市場發展需求,斯達半導體募投擴產項目投產后可達年產120萬個新能源汽車用IGBT模塊;同時通過子公司StarPower Europe AG進行全球化布局。

              在先進技術上,斯達半導體已經發展到了第六代技術,基于其第六代Trench Field Stop技術的650V/750V IGBT芯片及配套的快恢復二極管芯片,已在新能源汽車行業實現應用。

              2020年斯達半導體車規級IGBT模塊合計配套超過20萬輛新能源汽車,同時新增多個國內外知名車型平臺定點。在行業利好驅動下,2020年斯達半導體實現營收9.63億元,同比增長23.55%;凈利潤1.81億元,同比增長33.6%。今年一季度斯達半導體營收、凈利潤再創歷史新高,分別為3.25億元、0.75億元,分別同比增長135.7%、177.2%,其中來自新能源車、工控等的旺盛需求成為主要驅動力。

              3.中車時代電氣

              中車時代電氣是國內軌交牽引系統龍頭,在功率半導體領域,自主設計并建造全球首條8英寸高壓IGBT芯片專業生產線,并完成了國內IGBT“芯片—模塊—裝置—應用”的完整產業鏈布局,產品已從650V覆蓋至6500V。

              2018年,中車時代電氣建成國內首條6英寸SiC芯片生產線;20209月,中車時代電氣又下線了國內首條8英寸車規級IGBT芯片生產線,基于其第6IGBT技術的8英寸IGBT產能可達24萬片/年。在今年4月上海車展上,中車時代電氣正式發布助力汽車電動化、輕量化、智能網聯化的C-Car平臺,平臺產品之一的C-Power220即使用自研IGBT芯片。

              目前,中車時代電氣兩條IGBT業務IDM產線中,第一條線主要定位于軌交、電網、風電等高壓領域;第二條IGBT產線主要投向中低壓的電動車等市場,預計2021年年底實現批量供貨。

              二、八大企業IGBT布局顯現

              1.東風公司(智新半導體)

              2018年,東風汽車集團公司攜手中國中車成立智新半導體有限公司,開始自主研發生產車規級IGBT芯片模塊,以替代進口,構建安全穩定的“三電”供應鏈。其中智新科技持股48%,中車時代持股47%。

              據了解,東風三電供應鏈的產線分布在東風新能源產業權內,逐步將80萬套電控、28萬套電機及驅動總成、10萬套電池系統、30萬套IGBT產線投入運營;其中IGBT產線已于今年4月開始量產,據東風公司介紹,其自研產品完全具備替代進口水平,而價格只有進口的一半,且已順利通過測試并拿下聯合汽車電子等企業訂單。

              2.士蘭微

              士蘭微是國內少數幾家IDM企業之一,擁有5吋、6吋、8吋、12吋等多座芯片廠,并建立有符合車規級IGBT模塊產品封裝要求的自動化封裝廠;現已發展成為國內規模最大的集成電路芯片設計與制造一體(IDM)的企業之一,其IGBT產品在工業變頻的各個應用行業細分市場得到廣泛應用,

              目前士蘭微電子正從民用市場切入汽車專用市場,計劃為新能源汽車廠商提供LED驅動、IPM、IGBT、HVIC、MCU、DCDC、MOS、傳感器、音視頻等多維度產品和服務;已面向新能源汽車應用開發有使用槽珊FS-IV工藝IGBT芯片的EV系列模塊,產品可靠性符合AQE-324標準,其中B1封裝主要針對物流車,B2B3封裝主要針對乘用車,B4封裝針對電動大巴。

              3.宏微科技

              宏微科技是國家高技術產業化示范工程基地,同時為國家IGBT和FRED標準起草單位,其核心業務包括設計、研發、生產和銷售新型電力半導體芯片、分立器件及模塊,如FRED、VDMOS、IGBT芯片、分立器件、標準模塊及用戶定制模塊(CSPM)等。

              2017年12月12日,宏微科技與北汽新能源簽署“新能源聯合實驗室合作協議”,宣布成立“宏微-北汽新能源IGBT聯合實驗室”,計劃從芯片設計到模塊設計與封裝再到電機控制器設計與生產。

              目前,宏微科技具有從600-1700V IGBT芯片設計、模塊封裝、特性分析及可靠性研究完整的設計研發和生產能力,自產600-1200V IGBT芯片已在工業電機控制器領域大批量應用;研發的車用MOSFET、IGBT模塊,已在國內外應用于電動叉車、高爾夫球車、電動物流車及低速電動車;研發的IGBT DCDC電源模塊,已大規模應用于電動大巴。

              4.華微電子

              華微電子主要生產功率半導體器件及IC,應用于消費電子、節能照明、計算機、PC、汽車電子、通訊保護與工業控制等領域;擁有4英寸、5英寸與6英寸等多條功率半導體分立器件及IC芯片生產線,芯片加工能力為400萬片/年,封裝資源為24億只/年,模塊封裝1800萬塊/年。

              華微電子早在2016年就已經啟動新能源汽車電機控制器用IGBT產品研發,產品于2017年獲得下游客戶認證,并于2018年順利實現小批量生產。

              5.華大半導體

              華大半導體是中國電子信息產業集團有限公司(CEC)整合旗下集成電路企業而組建的專業子集團。

              20207月,華大半導體發布國內首款車規級隔離型IGBT柵極驅動芯片,填補了國內隔離型柵極驅動芯片的空白。該產品采用磁隔離技術,具備更低的延遲,更低功耗和更高可靠性,適用于新能源車電驅、電力輸配電、光伏發電、大型電機控制等領域的IGBT驅動。

              目前該產品已經通過電驅動公司和一些新能源車公司的測試。

              6.中科君芯

              中科君芯是一家專注于IGBT及配套FRD等新型電力電子芯片研發的設計公司,目前,已形成極具市場競爭力的650V、1200V、1700V系列產品布局,同時在3300V及以上超高壓等級IGBT芯片上也取得了重要突破,是國內少有全面掌握650V到6500V全電壓IGBT芯片技術的企業之一,產品已批量應用于感應加熱、逆變焊機、工業變頻、新能源等領域。

              2016年10月,中科君芯在2016屆世界物聯網博覽會上展示了具備國際領先技術優勢的高性能超大電流密度IGBT(DCS-IGBT)芯片產品,主要應用于新能源汽車、新能源發電以及智能電網等戰略新興產業。目前,中科君芯已將獨創的DCS技術應用于最新的車規級IGBT芯片中。

              7.達新半導體

              達新半導體是由海歸博士創立的一家中外合資的國家級高新技術企業,建有一條制造手段先進的IGBT模塊產線,具備芯片設計、晶圓制造、模塊制造及應用的完整IGBT產業鏈,在IGBT芯片開發,模塊制造和產品應用方面具有自己的獨特優勢。

              基于8英寸及6英寸晶圓制造平臺,達新半導體成功開發出600V-3300V IGBT芯片產品,芯片電流等級涵蓋10A~200A;采用自主IGBT芯片,推出了系列化的滿足工業應用、消費電子、新能源的IGBT模塊,模塊電壓涵蓋600V1700V,電流等級涵蓋10A800A;可廣泛應用于白色家電、逆變焊機、工業變頻、新能源汽車、太陽能/風力發電、SVG等領域。

              8.深圳芯能

              深圳芯能成立于2013年,致力于IGBT芯片、IGBT驅動芯片以及大功率智能功率模塊的研發、應用和銷售;擁有一支經驗豐富、作風務實的團隊,主要人員都有十多年的行業積累,在國內率先成功量產基于FST工藝的IGBT產品。目前深圳芯能聚焦600V和1200V中小功率IGBT產品,在IGBT單管、IPM、IGBT模塊和HVIC四個領域都有完善的產品序列。

              深圳芯能從2015年開始涉足汽車IGBT的研發,經過多年的多次優化、反復驗證,在201912月成功研發出了完全自主的車規級750V200A IGBT芯片。

              三、八家公司IGBT呼之欲出

              1.無錫新潔能

              無錫新潔能專業從事半導體功率器件的研發與銷售,是華虹宏力最大的功率器件代工客戶。

              目前其IGBT產品主要有600V~1350V溝槽柵場截止型IGBT,該產品于2020年開始放量,借助超結/屏蔽柵MOSFET通過16949車規級認證體系以及英飛凌缺貨契機,無錫新潔能正計劃大力拓展功率器件用量最大的汽車領域,不斷尋求導入新能源汽車核心部件的機會。

              2.揚杰科技

              揚杰科技是國內少數集半導體分立器件芯片設計制造、器件封裝測試、終端銷售與服務等產業鏈垂直一體化(IDM)的杰出廠商;產品廣泛應用于電源、家電、照明、安防、網通、消費電子、新能源、工控、汽車電子等多個領域。

              目前揚杰科技已在銷售整流/快恢復二極管、TVS管、ESD、三極管、MOSFET等車規級功率分立器件,車規級IGBT相關產品正積極規劃與研發中。

              3.華潤微

              華潤微是中國領先的擁有芯片設計、晶圓制造、封裝測試等全產業鏈一體化運營能力的半導體企業,目前主營業務可分為產品與方案、制造與服務兩大業務板塊,產品聚焦于功率半導體、智能傳感器領域,為客戶提供系列化的半導體產品與服務。

              華潤微現有IGBT產品主要是以單管的形式進行銷售,應用場景以工業級為主,背面薄片工藝達50um的IGBT芯片尚未量產;另外,車規級產品已經在測試中。

              4.芯派科技

              芯派科技是一家集研發、生產和銷售為一體的高新技術企業,產品包含:MOSFET、IGBT、二極管、橋堆以及電源管理IC等。

              2018年,芯派科技投資建設了西安芯派新能源汽車動力控制研發中心和西安寬禁帶半導體器件應用中心。西安芯派新能源汽車動力控制研發中心是為了配合西安的千億級汽車集群產業,針對國內新能源汽車供應鏈短板,建立的與國際一流團隊緊密合作,涵蓋新能源汽車動力驅動系統,車載及固定充電系統、電池保護及管理系統,集研發、應用、銷售為一體的創新中心。

              5.西安中車永電

              西安中車永電是中車永濟電機有限公司全資控股的專門從事電力電子產品的研發、生產、銷售、服務的高技術企業;主要產品有:IGBT 模塊、IPM模塊、整流管、晶閘管、組合元件等電力半導體器件;變流器、功率模塊、城軌地面整流裝置、地鐵單向導通裝置、充電機等裝置。

              西安中車永電產品主要應用于高速鐵路、風力發電、冶金工業、城市軌道交通、太陽能光伏發電等領域。

              6.威海新佳

              威海新佳專注于新型功率半導體器件和應用產品的研發及生產,是擁有多項專利技術和獨立知識產權的國家高新技術企業,2006年建成第一條IGBT模塊封裝生產線,是國家IGBT和交流固態繼電器標準起草單位之一。

              目前,威海新佳主要有3條產品線,涵蓋IGBT、MOSFET、FRD、可控硅、整流模塊、固態繼電器和智能模塊等產品,形成了以IGBT為核心器件,應用于變頻控制、電能質量管理、電動汽車等域的功率半導體器件一體化解決方案。

              7.芯聚能半導體

              芯聚能半導體是一家車規級功率半導體元器件研發、生產和銷售的高新技術企業,主營業務包括:面向新能源電動汽車(EV、HEV)主驅動器的核心功率半導體芯片設計、器件與模塊產品的研發、生產、銷售與服務支持。同時也提供工業、民用級功率半導體相關產品,可廣泛應用于變頻家電、工業變頻器、光伏發電、智能電源裝備等領域。

              20199月,芯聚能半導體啟動25億元的投資項目。根據計劃,該項目第一階段將建設用于新能源汽車的IGBTSiC功率器件與模塊生產基地,同時實現工業級功率器件規?;a。第二階段將面向新能源汽車和自動駕駛的汽車功率模塊、半導體器件和系統產品,延伸并形成從芯片到封裝、模塊的產業鏈聚集。

              8.賽晶電力電子

              賽晶電力電子是賽晶集團旗下的全資子公司,主營業務是代理分銷,中國中車、中國電力科學研究院、南瑞集團等均是其客戶。

              2019年初,賽晶集團啟動IGBT研發及生產項目,并成立瑞士SwissSEM Technologies AG公司及賽晶亞太半導體科技(浙江)有限公司,其中,由SwissSEM公司負責IGBT芯片的研發設計工作,賽晶半導體公司負責IGBT模塊制造工作。

              2020年6月,賽晶生產基地落地浙江嘉興,規劃建設2條IGBT芯片背面工藝生產線、5條IGBT模塊封裝測試生產線,建成后年產能達200萬件IGBT模塊產品。2021年一季度第一條生產線試生產、第二條生產線投資啟動,預計未來3至5年完成全部生產線建設。

              2020928日,賽晶電力電子發布首款自主研發的1200V國產IGBT芯片及模塊產品;并表示后續還將推出600V1700V的中低壓領域產品,目標市場為電動汽車、光伏風電、工業變頻等市場。

              小結

              以上就是本期給大家帶來的19家國內車規級IGBT關聯企業技術、產品及供應進度概況分享。

              從如上介紹中我們不難發現,雖然國內一直在呼吁加速車規級IGBT國產替代進程,但截至目前,真正實現國產替代的企業并不多,引領者仍是比亞迪半導體、斯達半導體、中車時代電氣3家企業,其中比亞迪半導體去年年底宣布拆分上市后廣受資本熱捧。

              相比此前,本次統計最大的變化是,出現了不少新面孔,如已開始量產的東風公司(智新半導體)、重金押注的芯聚能半導體等;而士蘭微、宏微科技、華微電子、華大半導體等已經在車規級IGBT領域完成0-1積累的企業,則伺機撕開市場缺口;當然,揚杰科技、華潤微等老牌功率器件企業則加速研發,隨時迎接市場的爆發。

              可以說,“十四·五”規劃綱要的出臺,提供了絕佳發展契機,車規級IGBT國產替代氛圍日益濃烈,至于產業何時爆發,就要看各家本土車規級IGBT企業如何各顯神通了。(校對/Arden)

              責編: wenbiao

              Andy

              作者

              微信:ren378087210

              郵箱:huangrg@lunion.com.cn

              作者簡介

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