IGBT作為功率半導(dǎo)體器件第三次技術(shù)革命的代表性產(chǎn)品，近年來，隨著新能源汽車以及軌道交通等市場的崛起，市場規(guī)模與日俱增。

數(shù)據(jù)顯示，2010年，全球IGBT市場規(guī)模僅為30.36億美元，到了2018年，增長到58.26億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到了9.8%。而在各大市場中，尤以中國市場的增速最快，高達(dá)18.2%。

這主要是歸因于中國軌道交通和電動(dòng)汽車市場的快速增長，這兩大市場不僅對(duì)于IGBT市場有著極大的需求，也因?yàn)槠湫枨笳粩嗟耐七M(jìn)IGBT市場和技術(shù)的快速發(fā)展。

以電動(dòng)汽車市場為例，中國政府的大力扶持和市場的高接受度正推動(dòng)IGBT市場的發(fā)展，數(shù)據(jù)顯示，2011年，中國電動(dòng)汽車年銷量僅為8000輛，而到了2018年，這一數(shù)字已經(jīng)達(dá)到了125.6萬輛。

IGBT市場面臨的問題

這一數(shù)字意味著IGBT市場蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展?jié)摿?，但是IGBT市場依然存在著諸多問題。

其中，IGBT市場的高集中度的問題尤為突出。金智創(chuàng)新行業(yè)研究中心的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2017年英飛凌占全球市場份額的27.1%、三菱市場占有率為16.4%、日本富士電機(jī)市場占有率為10.7%，2017年全球前五大生產(chǎn)商占據(jù)了市場總量的67.5%。

從電壓上分類，英飛凌占據(jù)了600-1700V范圍中IGBT的頭把交椅，而恩智浦則是占據(jù)了低壓 IGBT 的市場第一，2500V以上的高壓則主要由三菱提供，中國中車受益于高鐵對(duì)大功率IGBT的需求在4500V以上的產(chǎn)品上市場份額位列全球第五。整體來講，中國IGBT產(chǎn)業(yè)非常薄弱。

此外，在國內(nèi)市場，中高端IGBT產(chǎn)能嚴(yán)重不足，長期依賴國際巨頭，導(dǎo)致“一芯難求”。有業(yè)內(nèi)人士表示，國內(nèi)能真正做IGBT芯片的廠商總共也沒有幾家，真正做的比較好的，基本都是從封裝做起的，靠封裝在市場上站穩(wěn)了腳跟，逐漸一款一款地研發(fā)芯片。

而對(duì)于絕大多數(shù)國內(nèi)廠商而言，在IGBT技術(shù)方面依然與國外廠商有著不小的差距，在技術(shù)成熟度和先進(jìn)性上還存在不足。

要知道，IGBT芯片設(shè)計(jì)難度高。IGBT雖然是一個(gè)開關(guān)器件，但涉及到的參數(shù)多達(dá)十幾個(gè)，很多參數(shù)之間相互矛盾，需要根據(jù)應(yīng)用折衷考慮。此外，IGBT模塊設(shè)計(jì)難度也很大，需要考慮材料匹配、散熱、結(jié)構(gòu)、功率密度、外觀、重量等多項(xiàng)指標(biāo)。

但是這并不意味著國內(nèi)廠商就無法追趕上國外廠商，并不意味著中國的IGBT市場就無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。

如何解決國產(chǎn)IGBT難題

眾所周知，IDM模式是當(dāng)前IGBT生產(chǎn)制造的主流趨勢。

士蘭微董事長陳向東曾表示，近十年來，士蘭微電子在高壓電源電路、MEMS傳感器、電力電子器件在內(nèi)的產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域走特色工藝和產(chǎn)品技術(shù)緊密互動(dòng)的模式，已具備了持續(xù)的工藝技術(shù)和器件結(jié)構(gòu)開發(fā)能力，已能做到特色工藝技術(shù)和產(chǎn)品技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。

事實(shí)也正是如此，自1997年成立以來，士蘭微就堅(jiān)持自主研發(fā)，從MCU開始到HVIC、IGBT芯片，再到功率模塊的研發(fā)，目前已經(jīng)成長為國內(nèi)數(shù)一數(shù)二的IGBT廠商。

比如在專利方面，WIND統(tǒng)計(jì)顯示，自2012年以來，士蘭微研發(fā)費(fèi)用已連續(xù)6年增長，研發(fā)費(fèi)用占營收比重約9.8-14.9%。其中，公司2018年研發(fā)費(fèi)用3.14億元，占營業(yè)費(fèi)用比例為10.37%。年報(bào)數(shù)據(jù)顯示，2018年，士蘭微新增專利申請(qǐng)數(shù)為89項(xiàng)，新增專利數(shù)為136項(xiàng)。截至2018年底，公司累計(jì)專利數(shù)為957項(xiàng)。

在制造工藝方面，士蘭微已持續(xù)加大IGBT產(chǎn)品方面的投入，一方面在8英寸和12英寸芯片生產(chǎn)線上，不斷提升IGBT產(chǎn)品的工藝和設(shè)計(jì)水平，提升產(chǎn)品的品質(zhì)和性能，同時(shí)也會(huì)在IGBT產(chǎn)品的模塊封測業(yè)務(wù)上保持投入和發(fā)展，力爭持續(xù)保持IGBT產(chǎn)品的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先優(yōu)勢。

士蘭微電子杭州錢塘新區(qū)（下沙）制造基地

據(jù)介紹，士蘭微電子的IDM模式整合了從芯片設(shè)計(jì)、芯片工藝開發(fā)到模塊封裝的三大領(lǐng)域，同時(shí)，針對(duì)新能源汽車的應(yīng)用模塊，可以很好的進(jìn)行質(zhì)量管控以及技術(shù)迭代，快速響應(yīng)市場需求。

在此基礎(chǔ)之上，目前，士蘭微的IGBT器件已經(jīng)推進(jìn)到第五代Field-Stop工藝，采用了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的Narrow mesa元胞設(shè)計(jì)，將器件的功率密度較上一代產(chǎn)品提升了30%，最大單芯片電流提升至270A。

此外，士蘭微IGBT Modules憑借其IDM模式，充分發(fā)揮生產(chǎn)、制造、封裝一體化的優(yōu)勢，并結(jié)合行業(yè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品一經(jīng)推出就受到業(yè)內(nèi)認(rèn)可，現(xiàn)量產(chǎn)銷售市場包括變頻器、感應(yīng)加熱、電焊機(jī)等。

其中士蘭EV Modules采用的是國際先進(jìn)封裝工藝和低損耗芯片技術(shù)，該系列產(chǎn)品已通過汽車級(jí)可靠性試驗(yàn)，并取得諸多知名汽車廠商的認(rèn)可。

可以說，正是士蘭微在研發(fā)和制造方面積累的經(jīng)驗(yàn)，保證了其在IGBT市場的優(yōu)勢，這樣不僅僅能夠保證產(chǎn)品針對(duì)不同市場和應(yīng)用的需求提供穩(wěn)定質(zhì)量和優(yōu)異性能的產(chǎn)品，同時(shí)能夠控制成本，保證供貨，從而能讓產(chǎn)品在價(jià)格、供貨以及技術(shù)支持方面有著一定的優(yōu)勢。

差異化發(fā)展，補(bǔ)足市場需求短板

縱觀當(dāng)前的新能源汽車市場，新能源與智能化的發(fā)展趨勢火熱，我國新能源汽車用IGBT未來市場規(guī)模將有望達(dá)到百億級(jí)，全球市場就更是巨大。

而由于IGBT產(chǎn)品主要集中在幾家國外廠商手中，這就很難滿足全球市場對(duì)于IGBT的需求，以及不同應(yīng)用所提出的定制化要求。在這種情況之下，很多國內(nèi)廠商也都開始尋找國內(nèi)的供應(yīng)鏈。

全球范圍內(nèi)IGBT供貨周期的延長就是一個(gè)很好的例子，而隨著電動(dòng)汽車等新興市場的爆發(fā)，未來，這種供不應(yīng)求的情況將會(huì)愈加明顯。

而一個(gè)優(yōu)質(zhì)的國內(nèi)IGBT廠商將能夠很好的解決市場需求的短板。在士蘭微看來，自身的制造優(yōu)勢能夠極大的滿足市場的需求。

比如，士蘭微面向新能源汽車應(yīng)用開發(fā)了使用槽柵FS-IV/V工藝IGBT芯片的EV系列模塊，其可靠性完全符合最新的AQG-324標(biāo)準(zhǔn)。其中B1封裝針對(duì)物流車；B2和B3封裝針對(duì)乘用車；B4封裝針對(duì)電動(dòng)大巴。

Silan 400A 650V(B1)

Silan 820A 750V(B3)

Silan 600A 650V (B4)

Silan 160A 650V (TO-247P)

不僅如此，士蘭微的槽柵FS-V工藝也臻于成熟，它進(jìn)一步優(yōu)化了IGBT芯片的元胞設(shè)計(jì)，在提升電流密度的同時(shí)大幅降低其密勒電容，采用此款芯片的B3封裝雖然有比B2封裝更高的功率密度，表現(xiàn)卻能更勝一籌，從而滿足乘用車希望模塊更加緊湊的需求。

除此之外，士蘭微由于靠近中國市場，更加貼近客戶，就更能夠全方面了解不同市場的客戶需求，在把標(biāo)準(zhǔn)品做大做強(qiáng)的同時(shí)還可以針對(duì)性的提供差異化的產(chǎn)品，為終端制造商提供一站式服務(wù)，建立了長期的客戶資源優(yōu)勢。

據(jù)士蘭微半年度報(bào)顯示，2019 年上半年，士蘭微8英寸芯片生產(chǎn)線總計(jì)產(chǎn)出芯片 17.6 萬片，比去年同期增加 74.25%，并且已有大功率 IGBT、高壓集成電路、高壓超結(jié) MOS 管、高密度低壓溝槽柵 MOS 管、TRENCH 肖特基管等多個(gè)產(chǎn)品導(dǎo)入量產(chǎn)。2019 年下半年，士蘭微將進(jìn)一步加大對(duì)8英寸芯片生產(chǎn)線的投入，提高芯片產(chǎn)出能力。

按照此前工信部、國家發(fā)改委、科技部聯(lián)合發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，2020年年和2025年，中國新能源汽車的年產(chǎn)量將分別達(dá)到200萬輛和700萬輛。由此預(yù)測，2018-2020年和2020-2025年間，中國新能源汽車的增速將分別達(dá)到40%和28.47%。

在這樣的大背景下，主要依賴進(jìn)口的中國，IGBT的缺貨情況或?qū)⑤^全球市場更甚。而這對(duì)于國內(nèi)的IGBT廠商而言將會(huì)是巨大的機(jī)遇！