本文來自格隆匯專欄：半導體行業觀察，作者：瘋狂的芯片

本週，一則中國本土IGBT新鋭量產的消息吸引了不少眼球，7月7日，智新半導體車規級IGBT模塊實現量產，這是東風公司和中國中車戰略合作成立智新半導體公司後結出的第一個碩果。

據報道，此次投產的IGBT模塊，具有良好的散熱性和抗電磁干擾性，能夠滿足車規級產品的高可靠性要求。這樣一來，中國新能源汽車企業又多了一個選擇，為本土汽車功率半導體供應鏈增添了砝碼。

近期，不僅智新半導體，在剛剛過去的6月份，以及7月上旬，短短一個多月時間內，中國本土的IGBT芯片和模塊，特別是車用產品，不約而同地冒了出來，呈現出集體爆發的態勢。

6月，華虹與斯達半導簽訂戰略合作協議，雙方共同宣佈，攜手打造的高功率車規級12英寸IGBT芯片實現量產，已通過終端車企產品驗證，廣泛進入了以汽車應用為代表的動力單元市場。

6月21日，士蘭微公吿稱，公司擬通過控股子公司成都集佳科技有限公司投資建設“汽車級和工業級功率模塊和功率集成器件封裝生產線建設項目一期”。該項目總投資為7.58億元。該項目建設期2年，達產期2年。投產後，IGBT模塊將是主力產品。

6月23日，賽晶科技首條IGBT生產線正式竣工投產，IGBT生產線進入試生產階段。據悉，該公司IGBT項目規劃建設2條IGBT芯片背面工藝生產線、5條IGBT模塊封裝測試生產線，建成後年產能達200萬件IGBT模塊產品。其IGBT產品應用將涵蓋600V至1700V的中低壓領域，面向電動汽車、光伏風電、工業變頻等市場。

7月5日，聞泰科技宣佈通過荷蘭子公司安世半導體收購英國半導體廠商Newport Wafer Fab的全部股票。Newport Wafer Fab成立於1982年，主要生產車用高能效功率半導體，而安世半導體是車用芯片和元器件的重要廠商，對於該收購案，聞泰科技董事長張學政表示，Newport的加入，將會有效提升安世半導體在車規級IGBT、MOSFET、Analog和化合物半導體等產品領域的能力。

無論是工廠開工，還是開始量產，或是併購，以上這些廠商都是聚焦在以車用為主的IGBT產品市場，體現出了該市場的火爆程度。

IGBT需求旺盛

未來幾年，電動汽車的銷量增速有望超過50%。受益於政策支持及銷售補助，預計全球及中國新能源電動車銷量的複合年增長率將達到32%，這將帶動相關半導體，電子產業鏈的快速發展，汽車作為拉動半導體產業發展的三駕馬車之一絕非虛言（5G、物聯網和汽車電子被認為是下一波帶動半導體產業發展的三大引擎）。

在汽車應用中，功率半導體用量僅次於MCU，其市場份額巨大。

新能源汽車新增半導體用量中大部分是功率半導體。在傳統汽車中，功率半導體主要應用在啟動與發電、安全等領域，佔傳統汽車半導體總量的20%，單車價值約為60美元。

由於新能源汽車普遍採用高壓電路，當電池輸出高電壓時，需要頻繁進行電壓變換，這時電壓轉換電路（DC-DC）用量大幅提升，此外，還需要大量的DC-AC逆變器、變壓器、換流器等，這些對IGBT、MOSFET、 二極管等半導體器件的需求量也有大幅增加。以上這些極大帶動了汽車電子系統對功率器件需求的增加。

根據麥肯錫的統計，純電動汽車的半導體成本為704美元，比傳統汽車的350美元增加了1倍，其中功率器件成本高達387美元，佔55%。純電動汽車相比傳統汽車新增的半導體成本中，功率器件成本約為269 美元，佔新增成本的76%。

新能源電動車動力產生和傳輸過程與汽油發動機有較大差異，需要頻繁進行電壓變換和直流-交流轉換。加之純電動車對續航里程的高需求，使得電能管理需求更精細化，這些對IGBT、MOSFET、二極管等功率分立器件的需求遠高於傳統汽車。而IGBT在汽車需求的帶動下，將出現爆發式增長。

車用功率模塊（當前的主流是IGBT）決定了車用電驅動系統的關鍵性能，同時佔電機逆變器成本的40%以上，是核心部件。

IGBT約佔電機驅動器成本的三分之一，而電機驅動器約佔整車成本的15~20%，也就是説，IGBT佔整車成本的5~7%。

在技術層面，IGBT芯片經歷了一系列的迭代過程，包括從PT向NPT，再到FS的升級，這些使芯片變薄，降低了熱阻，並提升了Tj；IEGT、CSTBT和MPT的引入，持續降低了Vce，並提高了功率密度；通過表面金屬及鈍化層優化，可滿足車用的高可靠性要求。

近些年，IGBT在結構上也一直在創新，如出現了RC-IGBT，以及將FWD與IGBT集成到一起的設計；此外，在功能上也有集成，如集成電流、温度傳感器等。

IGBT 廣泛運用於汽車電機控制系統，目前，汽車電機控制系統需要用到數十個IGBT。以特斯拉為例，特斯拉後三相交流異步電機每相要用到28個IGBT，總計要用84個IGBT，加上電機其他部位的IGBT，特斯拉共計使用了96個IGBT（雙電機還要加前電機的36個）。按照 4~5美元/個的價格計算，雙電機IGBT價值大概在650美元左右。

雖然SiC MOSFET比IGBT更先進，且市場發展潛力很好（特斯拉已經採用SiC MOSFET，蔚來汽車也將陸續採用）。但就目前來看，SiC功率器件還存在着一些問題，具體表現在：成品率低，成本高；SiC和SiO2界面缺陷多，柵氧長期可靠性是個問題；SiC MOSFET缺少長期可靠性數據。

另外，SiC器件載流能力低，而成本過高，同等級別的SiC MOSFET芯片，其成本是硅基IGBT的8~12倍。功耗方面，SiC MOSFET先於硅基IGBT開通，後於IGBT關斷，而IGBT可以實現ZVS（零電壓開關），可大幅降低損耗。

總體來看，IGBT的電氣特性接近SiC MOSFET芯片的90%，而成本則是SiC MOSFET的25%。因此，SiC和硅混合開關模塊會有很大的市場應用前景，而純SiC器件要想在汽車功率系統當中普及，還需要時間。IGBT依然是市場主力。

中國市場在成長

中國是新能源汽車最重要的市場之一， 中國新能源車銷售量佔全球銷量一半以上。

在這樣的市場背景下，國際半導體大廠紛紛與國內汽車主機廠建立戰略合作關係，例如，在2018年3月，上汽集團與英飛凌成立合資企業——上汽英飛凌半導體公司。據悉，上汽英飛凌半導體聚焦IGBT模塊封裝業務，旨在服務上汽集團及其他國內新能源汽車廠商，計劃實現100萬套的年產能。

另外，聞泰科技取得安世半導體控股權，後者在汽車功率半導體器件領域有着深厚的積累，其超過50%的產品應用在汽車領域，按照規劃，安世半導體將在中國大陸逐步擴產。

對比汽車半導體的競爭格局和國外廠商的發展史，中國國內廠商主要有兩種發展路徑：一是在傳統芯片領域通過收購獲得技術和客户資源；二是在新能源汽車功率半導體和智能汽車芯片上發力。

電動化為汽車半導體市場帶來新增需求的同時，也為國內汽車半導體廠商提供了不少機遇。目前，越來越多的國內廠商開始在新能源汽車功率半導體上佈局，代表廠商包括比亞迪、中國中車、士蘭微電子，以及前文提到的那幾家廠商等。

不過，中國本土的汽車功率半導體廠商還比較弱，市佔率比較低，短時間內難以與國際大廠形成真正的競爭關係，還需要不斷成長。