每年交給外商超百億,現又漲價斷貨,車用IGBT國產有多難?

每年交給外商超百億,現又漲價斷貨,車用IGBT國產有多難?

《高工新汽車評論》獲悉,受全球疫情影響,IGBT產品漲價+缺貨的情況持續惡化,中高端IGBT產品甚至還出現了“一芯難求”的窘境。

IGBT是新能源汽車的“CPU”,漲價對終端廠商而言,只是利潤降低,但拿不到貨就是致命打擊。

目前,英飛凌、三菱等IGBT供貨商的供貨週期普遍是13-30周,比之前交貨期延長了6-22周,最長延長至52周。

業內人士表示,如果國產IGBT技術仍然不能突破,未來三到五年,車用IGBT產品將面臨大缺貨。屆時,我國新能源汽車產業的發展也將受到“大影響”。

每年付給外商超百億

當前,中國已成為全球最大的新能源汽車市場,但國內車用IGBT技術尚開始起步,每年都要付給外商超百億元。

數據顯示,我國已經成為全球最大的IGBT市場,其中2018年中國IGBT市場就規模達到161.9億元,佔全球市場份額的40%;2019年市場規模接近200億元。

目前我國車用IGBT產品90%都是依賴國外進口,也就是說百億級IGBT市場基本由英飛凌、三菱、西門子等國外巨頭把控,其中單是英飛凌就佔了近6成的市場份額。而國內僅有少數幾家企業生產。

由於車規級IGBT產品對功率密度、安全性、穩定性等要求較高,加上國內IGTB產品水平大部分還在第3、4代水平,而國際先進水平已經發展到了第七代。為此,國內新能源汽車廠商對IGBT國產化替代的意願並不強烈。

《高工新汽車評論》獲悉,一輛普通的純電動車IGBT單車成本大約在1500元左右,而A級以上純電動車IGBT單車價值量在2000~4000元,豪華車甚至高達5000元以上。

每年交給外商超百億,現又漲價斷貨,車用IGBT國產有多難?

以特斯拉Model S車型為例,其使用的三相異步電機驅動系統,其中每一相的驅動控制都需要使用28顆IGBT芯片,三相共需要使用84顆IGBT芯片,IGTBT成本大約是5000元左右。

如今IGBT產品漲價,不僅電機驅動系統企業的成本壓力凸顯,整車廠商的採購成本也會大幅提升。然而,除了漲價之外,IGBT還面臨了斷供危機,這必然會影響了新能源汽車的生產與製造。

到2025年,我國IGBT市場規模還將提升至522億元。難道,百億級市場,還要繼續拱手讓給外國人?

IGBT難在哪?

《高工新汽車評論》獲悉,IGBT芯片和模塊的技術門檻較高,並且難度大、週期長、投入高,涉及到芯片設計、晶圓製造、模塊與封裝、測試等環節,其中最難的就是晶圓製造和芯片製造環節,是IGBT產品難度係數最高的環節。


每年交給外商超百億,現又漲價斷貨,車用IGBT國產有多難?

晶圓是芯片的載體,其製造過程是從砂子到晶圓的過程,對技術、工藝、設備等要求比較高,單是產線投入就需要數億元,國內廠商還根本買不到先進的生產設備。

IGBT晶圓所需的生產、測試設備基本需要國外進口,不但設備成本高,而且真正好的設備並不會對外出售,國內晶圓廠根本買不到。”有業內人士透露,比如,在英飛凌的工廠中,很多設備都是專門針對其開發的。

每年交給外商超百億,現又漲價斷貨,車用IGBT國產有多難?

其次芯片的製造環節。晶圓製造完成後,需要將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,最後還需用刻蝕機多餘的硅片部分刻蝕掉。

這個過程需要極為精細化的工藝和技術,還需要用到光刻機、感光材料、刻蝕機等等設備和材料,這些都源於國外進口。國外沒有任何一家國際芯片巨頭願意轉讓該領域的相關技術,就連先進的生產設備也很難買到。

每年交給外商超百億,現又漲價斷貨,車用IGBT國產有多難?

比亞迪相關技術人員曾表示,IGBT芯片僅人的指甲大小,卻要蝕刻十幾萬甚至幾十萬的微觀結構電路,並只能在顯微鏡下查看。

最後是IGBT模塊設計與封裝環節,不僅需要考慮材料匹配、散熱、結構、功率密度、重量等諸多指標,車規級IGBT還需要額外添加高溫、高溼、高振動等等測試指標。

總體來看,IGBT是技術壁壘高且又“燒錢”的領域,加上國外對這一塊的工藝、技術、設備有一定程度的保護,加上我國起步較晚,導致我國在IGBT產品方面始終處於弱勢地位。

例如,我國普遍可以將晶圓減薄到110-175μm,而英飛凌最低可減薄到40μm,還有很大的差距

國產IGBT“快跑”

經過了多年的快速發展,國產IGBT在工業控制、變頻白色家電、逆變器等中低端市場國產化程度已經很高了,但在汽車電子、新能源、光伏等要求較高的領域還較少國內IGBT廠商參與。其中在新能源汽車領域,國內僅有比亞迪、中車時代(軌道交通為主)等極少數廠商可以通過車規級認證。

目前,國內涉及IGBT產業的企業共有四大類:第一類是專門做IGBT芯片設計的廠商,有中科君芯、西安芯派、無錫紫光微等;第二類是專門做晶圓製造的廠商,有中芯國際、上海先進等;第三類是最多的模塊封裝廠商,斯達半導等等;

而第四類是IDM模式廠商,如比亞迪、中車時代等等,這類廠商掌握著從單晶、外延、芯片到封裝的整個IGBT模塊誕生的每個環節,英飛凌等國際巨頭也是這類廠商。

每年交給外商超百億,現又漲價斷貨,車用IGBT國產有多難?

根據相關數據顯示,我國IGBT企業在全球排名較前的是斯達半導,這是國內最大的IGBT廠商,但僅做芯片設計和IGBT模塊封裝,其晶圓板塊由於上海先進、華虹宏力負責,同時其IGBT產品在新能源汽車的佔比還不高。

每年交給外商超百億,現又漲價斷貨,車用IGBT國產有多難?

從市場層面來看,目前,包括聯合電子、上海電驅動在內的大多數電機控制器廠商均採用英飛凌的IGBT模塊。而國產IGBT廠商僅有比亞迪、中車時代(軌道交通為主)等少數幾家企業,其中比亞迪憑藉自身的造車優勢,其IGBT在中國車規市場的份額已高達22.1%。

“比亞迪最早在2004年開始涉足IGBT領域,而英飛凌於1999年從西門子拆分出來,已經有很深的技術積累,技術差距短期內很難追平。”業內人士補充表示。不過國內揚傑科技、士蘭微等等都在進行車用IGBT的研發和生產。

短期內國際半導體巨頭們的地位仍難撼動,但不可否認的是,中國已經有一批半導體企業正在快速成長。


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