缺貨或持續(xù)至明年上半年，IGBT后，誰能成車用半導體廠商下一個風口？
不過，也有一例外，那就是功率半導體IGBT。近日，IGBT又爆出大缺貨，價格“漲翻天”。
據(jù)了解，由于IGBT產(chǎn)能有限，但太陽能電廠瘋狂建設(shè)，其逆變器對IGBT需求巨大，再加上電動車也高度需要IGBT，在瘋狂搶貨下，IGBT出現(xiàn)大缺貨，價格更是蹭蹭翻倍往上漲，甚至有價無貨，業(yè)界表示“現(xiàn)在不是價格多高的問題，而是根本買不到”。
IGBT又稱絕緣柵雙極性晶體管，是一種三端半導體開關(guān)器件，由BJT和MOS管組合而成，也可以看作BJT和MOS管的融合體，具有MOS的輸入特性和BJT管的輸出特性。IGBT在電路中作為電路開關(guān)，通過開關(guān)控制改變電壓。
IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷瑥V泛應用于工業(yè)制造和新能源領(lǐng)域。在電動車界，IGBT被稱為電動車的“CPU”，影響著電動車的充電效率和充電速度，直接決定電動車的性能優(yōu)劣。
一般來說，一輛電動車需要上百顆IGBT，電驅(qū)動系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、高壓充電機等部件都需要用到IGBT。從成本上看，IGBT的成本大概是一輛電動汽車整體生產(chǎn)成本的7-10%，是除了電池之外最貴的零部件。
在太陽能領(lǐng)域，IGBT則是搭在逆變器當中。逆變器作為一種電源轉(zhuǎn)換裝置，可將太陽能板儲存的電力轉(zhuǎn)換為一般可用的電，在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中具有舉足輕重的作用。建設(shè)太陽能電廠少不了逆變器，隨著逆變器采用IGBT的比重大幅提升，對IGBT的需求量也急速猛增。
IGBT的技術(shù)壁壘非常高，全球IGBT市場目前被英飛凌、富士電機、安森美、東芝、意法半導體等歐日大廠壟斷。其中，英飛凌市占率超過32%，是全球IGBT絕對龍頭。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，英飛凌不斷改進芯片結(jié)構(gòu)，已將IGBT技術(shù)迭代至第七代，IGBT產(chǎn)品向小型化、高功率、高可靠性發(fā)展。
隨著IGBT供需持續(xù)緊張，有關(guān)寬禁帶半導體材料碳化硅替代硅基IGBT的話題也在不斷升溫。TrendForce集邦咨詢預測，至2026年，碳化硅功率器件市場產(chǎn)值可望達到53.3億美元。主流應用仍倚重電動汽車及再生能源，電動汽車產(chǎn)值可達39.8億美元，年復合增長率約38%；再生能源達4.1億美元，年復合增長率約19%。
對此，英飛凌科技高級副總裁、汽車電子事業(yè)部大中華區(qū)負責人曹彥飛表示，碳化硅發(fā)展到現(xiàn)在，尤其在高壓比如800V的主逆變器上面有越來越多的客戶在布局、立項。硅基器件如IGBT將與碳化硅器件長期并存。當前硅基器件的占比仍然較高，但是碳化硅的中長期發(fā)展，仍然被非常看好。
缺貨現(xiàn)象持續(xù)數(shù)年
IGBT缺貨的問題此前就長期存在。有數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國IGBT的需求量為13000萬只，同比增長20.00%；生產(chǎn)量為2580萬只，同比增長27.72%；產(chǎn)需差值為10620萬只。
而據(jù)行業(yè)人士反映，2022年5月，市場上IGBT缺貨高達50周以上，供需缺口拉長到50%以上，甚至有頭部供應商表示車用IGBT訂單已滿，且不再承接新的訂單。
進入2023年后，IGBT缺貨情況仍未能好轉(zhuǎn)，目前車規(guī)IGBT產(chǎn)品供不應求，現(xiàn)有產(chǎn)能已基本售罄，保供壓力較大，新擴產(chǎn)訂單已被下游廠商提前鎖定。對于IGBT被瘋狂搶貨的現(xiàn)象，業(yè)內(nèi)人士更是形容為，“不是價格多高的問題，而是根本買不到”。
中國臺灣媒體報道稱，由于IGBT市場火熱，今年年初，臺灣代工大廠漢磊科技股份有限公司（以下簡稱“漢磊科技”），將IGBT產(chǎn)線代工價格提升了10%。資料顯示，漢磊科技是一家專注功率半導體代工生產(chǎn)的企業(yè)，手握IGBT芯片組件龍頭英飛凌的大量訂單。
分析人士認為，IGBT此番供不應求，主要是受電動車、光伏兩大主流應用需求大增的影響。
公開資料顯示，IGBT 是一種耐高壓的功率開關(guān)元件，是電力電子技術(shù)第三次革命中最具代表性的產(chǎn)品之一，有“電力電子CPU”的美譽，其最主要的功用，是將高壓直流電轉(zhuǎn)換成交流電，因而被廣泛應用在工業(yè)控制、新能源汽車、光伏風電等領(lǐng)域。
2020年，汽車行業(yè)出現(xiàn)了一波“缺芯潮”，此后IGBT開始受到車企的“瘋搶”。與此同時，國內(nèi)外太陽能電廠也在快速擴建，而光伏逆變器需要大量采用IGBT。兩大行業(yè)廠商的聯(lián)合搶購，導致了IGBT大幅短缺。
IGBT缺貨的問題何時能解決，也受到行業(yè)人士的高度關(guān)注。DIGITIMES機構(gòu)研究認為，2022年全球IGBT整體供需缺口達13.6%，在2023年，隨著全球IGBT業(yè)者產(chǎn)能持續(xù)擴張，電動車市場增速走緩，2023年全球IGBT供需缺口將收窄至-2.5%，當前短缺現(xiàn)象逐漸邁入尾聲。
IGBT后，SiC成車用半導體廠商下一個風口
當下SiC功率元件作為各家電動汽車性能致勝的一大依賴技術(shù)，整車廠們爭相綁定未來幾年的SiC供應，IGBT供應商也不例外。
TrendForce集邦咨詢分析師龔瑞驕指出，碳化硅擁有優(yōu)越的電氣特性，傳統(tǒng)的硅材料無法比擬。碳化硅取代硅基IGBT是不可逆的趨勢，尤其是在800V充電架構(gòu)之下，硅基IGBT已經(jīng)達到性能的極限，很難滿足主驅(qū)逆變器的技術(shù)需求。從下游應用來看，碳化硅組件是電動汽車制造商未來必須考慮的核心組件，另外光伏儲能場景也在加速導入，因此近幾年碳化硅市場將維持供不應求態(tài)勢，產(chǎn)業(yè)熱度不會降低。
TrendForce集邦咨詢在最新發(fā)布的調(diào)研報告中預測，隨著安森美、英飛凌等與汽車、能源企業(yè)合作項目的不斷增多，碳化硅功率器件的前兩大應用為新能源汽車與再生能源領(lǐng)域，分別在2022年已達到10.9億美元及2.1億美元，占碳化硅功率器件整體市場產(chǎn)值約67.4%和13.1%。到2023年，碳化硅功率器件整體市場產(chǎn)值將達到22.8億美元，年增長41.4%。
TrendForce集邦咨詢預測，至2026年，碳化硅功率器件市場產(chǎn)值可望達到53.3億美元。主流應用仍倚重電動汽車及再生能源，電動汽車產(chǎn)值可達39.8億美元，年復合增長率約38%；再生能源達4.1億美元，年復合增長率約19%。
當下，IGBT主要由歐日大廠主導，以英飛凌市占率最高，此外日本富士電機、安森美半導體、東芝、意法半導體等也是主要供貨商，這些大廠近年來紛紛加碼SiC布局。
2023年，英飛凌將SiC、BMS、MCU當作重點開拓市場。2月16日，其宣布將投資50億歐元，在德國德累斯頓建設(shè)一座12英寸晶圓廠。據(jù)悉，該模擬/混合信號技術(shù)和功率半導體新工廠計劃于2026年投產(chǎn)，其生產(chǎn)的模擬/混合信號零部件和功率半導體將主要應用于汽車和工業(yè)應用。
瑞薩電子方面，去年五月其宣布將向2014年10月關(guān)閉的甲府工廠（山梨縣甲斐市）投資900億日元，目標在2024年恢復其300mm功率半導體生產(chǎn)線，生產(chǎn)包括IGBT和功率MOSFET在內(nèi)的產(chǎn)品。
2022年8月，瑞薩電子宣布針對下一代電動汽車逆變器應用，AE5代IGBT產(chǎn)品將于2023年上半年在瑞薩位于日本那珂工廠的200mm和300mm晶圓線上開始批量生產(chǎn)。
意法半導體則在去年十月其宣布，將在意大利建造一座價值7.3億歐元的碳化硅晶圓廠。據(jù)介紹，這將是歐洲首家量產(chǎn)150mm SiC外延襯底的工廠，它整合了生產(chǎn)流程中的所有步驟。展望未來，ST致力于在未來開發(fā)200mm晶圓。
2月11日，安森美正式接手了格芯一座在紐約的12英寸廠，并承諾為之投資13億美元。安森美表示，該工廠將生產(chǎn)支持電動汽車、電動汽車充電和能源基礎(chǔ)設(shè)施的芯片，將推動公司能夠在汽車電氣化、ADAS、能源基礎(chǔ)設(shè)施和工廠自動化的大趨勢中加速增長。
安森美首席執(zhí)行官Hassane El-Khoury 指出，在未來三年內(nèi)，安森美將為SiC提供40億美元的承諾收入，2023年約為10億美元，并可能在2024年和2025年增長約30%，達到17億美元。為了達成目標，安森美已經(jīng)將生產(chǎn)SiC的晶圓廠產(chǎn)能翻了一番，并計劃在2023年再次翻番，然后在2024年再次翻番。
隨著IGBT供應商不斷加碼SiC，逐步緩解當下功率半導體缺貨現(xiàn)狀的同時，新的技術(shù)匯入將會將會給功率半導體市場帶來全新體驗。
