ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टरों के लिए अगले 5 वर्षों में लगभग 7 गुना अधिक संभावनाएं हैं, जिनमें से IGBT को सबसे अधिक लाभ मिलेगा।

नीतिगत समर्थन और ऊर्जा संरक्षण एवं उत्सर्जन में कमी के कारण, नई ऊर्जा वाहनों का प्रचलन तेजी से बढ़ रहा है। अनुमान है कि घरेलू स्तर पर नई ऊर्जा वाहनों की प्रचलन दर 2025 तक 20% और यूरोपीय संघ में 2030 तक 40% तक पहुंच जाएगी। ऑटोमोबाइल के विद्युतीकरण के इस रुझान ने ऑटोमोबाइल में उपयोग होने वाले पावर सेमीकंडक्टर के मूल्य में भारी वृद्धि की है। इन्फिनियन के आंकड़ों के अनुसार, पावर सेमीकंडक्टर का औसत बिक्री मूल्य (एएसपी) पारंपरिक ईंधन वाहनों के लिए 71 अमेरिकी डॉलर से बढ़कर पूर्ण प्लग-इन हाइब्रिड/शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए 330 अमेरिकी डॉलर हो जाएगा, जो पारंपरिक ईंधन वाहनों की तुलना में 4.6 गुना अधिक है। हमारे अनुमानों के अनुसार, वैश्विक ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टर बाजार 2025 तक 8 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है। वैश्विक नई ऊर्जा वाहन पावर सेमीकंडक्टर बाजार 2025 तक 5.3 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंच जाएगा, जो 2020 की तुलना में 7.3 गुना अधिक है, और इसकी वार्षिक चक्रवृद्धि वृद्धि दर 48.8% होगी। अगले दस वर्षों में, चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप में नई ऊर्जा वाहनों के चार्जिंग पाइल्स के लिए IGBT बाजार में 9.4 बिलियन अमेरिकी डॉलर की वृद्धि की संभावना है। वर्तमान में, IGBT और MOSFET का उपयोग मुख्य रूप से ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टर्स में किया जाता है। IGBT नई ऊर्जा वाहनों में इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम के मुख्य इन्वर्टर का मूल घटक है और इसका उपयोग सहायक इन्वर्टर सर्किट, DC/DC चॉपर सर्किट, OBC (चार्जिंग/इन्वर्टर) आदि में किया जा सकता है। एक वाहन में इसकी कीमत 273 अमेरिकी डॉलर तक पहुंचती है, जो ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टर्स के औसत बिक्री मूल्य (ASP) का 83% है, यानी इसका कुल मूल्य (ASP) 83% है। हमारा अनुमान है कि वैश्विक नई ऊर्जा वाहन IGBT बाजार 2025 तक 4.4 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंच जाएगा, जिसकी वार्षिक वृद्धि दर लगभग 48.8% होगी। विद्युतीकरण की प्रवृत्ति के तहत यह ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टर का सबसे लाभदायक प्रकार है।

उत्पाद, प्रक्रिया और प्रथम-प्रवर्तक लाभ की तीन प्रमुख बाधाएं एक मजबूत सुरक्षा कवच का निर्माण करती हैं।

1) उत्पाद संबंधी बाधाएँ: ऑटोमोटिव-ग्रेड आईजीबीटी के लिए दीर्घ सेवा जीवन, कम विफलता दर और उच्च भूकंप प्रतिरोध जैसी सख्त आवश्यकताएँ होती हैं। इन्हें अत्यधिक गर्म और अत्यधिक ठंडे, उच्च और निम्न तापमान, धूल और नमक-क्षार जैसी कठोर कार्य परिस्थितियों के अनुकूल होना चाहिए। इन्हें बार-बार चालू और बंद होने के कारण होने वाले करंट में लगातार बदलाव को सहन करना चाहिए और इनकी उत्पाद संबंधी आवश्यकताएँ अत्यंत उच्च होती हैं।

2) प्रक्रिया संबंधी बाधाएँ: ऑटोमोटिव-ग्रेड आईजीबीटी डिज़ाइन करते समय, चालू और बंद होने के समय, शॉर्ट-सर्किट प्रतिरोध और चालन वोल्टेज ड्रॉप के बीच संतुलन सुनिश्चित करना आवश्यक है, और पैरामीटर अनुकूलन विशेष रूप से जटिल होता है। निर्माण के दौरान, पतली शीट प्रक्रिया में विखंडन की संभावना होती है, और सामने की धातु के सीमित गलनांक के कारण एनीलिंग तापमान को नियंत्रित करना कठिन होता है। इसके अलावा, आईजीबीटी मॉड्यूल पैकेजिंग की वेल्डिंग और बॉन्डिंग के लिए तकनीकी आवश्यकताएँ भी उच्च होती हैं।

3) प्रमाणन चक्र लंबा है, प्रतिस्थापन लागत अधिक है, और इसमें अनुभव वक्र का प्रभाव है। उद्योग में इसे स्पष्ट रूप से प्रथम-प्रवेशकर्ता का लाभ प्राप्त है।

क) ऑटोमोटिव-ग्रेड आईजीबीटी को प्रथम श्रेणी के ऑटोमोबाइल निर्माताओं की आपूर्ति श्रृंखला में प्रवेश करने के लिए विश्वसनीयता मानकों, गुणवत्ता प्रबंधन मानकों और कार्यात्मक सुरक्षा मानकों को पूरा करना आवश्यक है। प्रमाणन अवधि सामान्यतः कम से कम 2 वर्ष होती है।

b) चूंकि IGBT मॉड्यूल ऑटोमोबाइल के प्रमुख घटक हैं, इसलिए सुरक्षा और विश्वसनीयता संबंधी चिंताओं के कारण डाउनस्ट्रीम निर्माता इन्हें बदलते समय अक्सर सतर्क रहते हैं। व्यापक सत्यापन परीक्षणों और विस्तृत आकलन के बाद ही बड़े पैमाने पर खरीद संबंधी निर्णय लिए जाते हैं। प्रतिस्थापन लागत अधिक होती है।

ग) आईजीबीटी व्यवसाय में अच्छे ज्ञान स्तर तक पहुंचने के लिए दीर्घकालिक अनुभव संचय की आवश्यकता होती है।

घ) आईजीबीटी उद्योग एक पूंजी-प्रधान उद्योग है, और उत्पादन एवं परीक्षण उपकरण अनिवार्यतः आयात किए जाते हैं। इसके अतिरिक्त, आईजीबीटी विनिर्माण कंपनियों के लिए कार्यशील पूंजी की मांग भी अधिक होती है। नए प्रवेशकों को अक्सर प्रारंभिक चरण में भारी निवेश और कम उत्पादन का सामना करना पड़ता है। उन्हें उत्पाद अनुसंधान एवं विकास, उत्पादन एवं बिक्री जारी रखने के लिए मजबूत वित्तीय सहायता की आवश्यकता होती है। कुल मिलाकर, आईजीबीटी उद्योग में अग्रणी कंपनियों को स्पष्ट रूप से प्रथम-प्रवेश का लाभ मिलता है।

प्रतिस्पर्धी परिदृश्य विकासशील उद्योगों के लिए एक "उच्च-गुणवत्ता वाला मार्ग" बन गया है, लेकिन वर्तमान स्थानीयकरण दर अभी भी कम है।

ओम्डिया के 2019 के आंकड़ों के अनुसार, शीर्ष दस वैश्विक आईजीबीटी मॉड्यूल निर्माताओं की बाजार हिस्सेदारी 76% है। बाजार हिस्सेदारी कुछ चुनिंदा कंपनियों तक ही सीमित है और प्रतिस्पर्धा का पैटर्न अच्छा है। ऑटोमोटिव-ग्रेड आईजीबीटी के संदर्भ में, उद्योग में मौजूद उच्च बाधाओं के कारण, चीन के नए ऊर्जा वाहनों के आईजीबीटी मॉड्यूल सीआर4 की हिस्सेदारी 2019 में कुल 81% रही, जो एक अल्पाधिकार पैटर्न को दर्शाती है। इनमें, इन्फिनियन 58.2% बाजार हिस्सेदारी के साथ पहले स्थान पर, बीवाईडी 18% बाजार हिस्सेदारी के साथ दूसरे स्थान पर, मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक और सेमीक्रॉन क्रमशः तीसरे और चौथे स्थान पर हैं। ऑटोमोटिव आईजीबीटी अपने व्यापक विकास अवसर और अच्छी प्रतिस्पर्धा के कारण बढ़ते उद्योग में एक "उच्च-गुणवत्ता वाला क्षेत्र" बन गया है। हालांकि, 2019 में चीन के नए ऊर्जा वाहनों के शीर्ष दस आईजीबीटी निर्माताओं में से केवल तीन घरेलू निर्माता - बीवाईडी, स्टार सेमीकंडक्टर और सीआरआरसी टाइम्स इलेक्ट्रिक - ही शामिल थे, जिनकी कुल बाजार हिस्सेदारी 20.4% थी। घरेलू स्तर पर प्रतिस्थापन की व्यापक गुंजाइश है।

कई कारक घरेलू उत्पादों के प्रतिस्थापन को गति दे रहे हैं, और घरेलू निर्माताओं के पास भविष्य के विकास की अपार संभावनाएं हैं।

कई कारक घरेलू प्रतिस्थापन को गति प्रदान करते हैं: 1) चीन पहले से ही विश्व का सबसे बड़ा ऑटोमोबाइल उपभोक्ता बाजार है, और भविष्य में ऑटोमोबाइल उपभोक्ता मांग में लगातार वृद्धि होगी, जिससे घरेलू आईजीबीटी निर्माताओं के लिए विकास के अच्छे अवसर मिलेंगे। 2) व्यापारिक तनाव बढ़ने के साथ, स्वतंत्र और नियंत्रणीय अर्धचालकों की आवश्यकता तेजी से बढ़ती जा रही है। 3) घरेलू निर्माता नई ऊर्जा वाहन उद्योग को आगे बढ़ाने में अग्रणी भूमिका निभा रहे हैं और पहले प्रवेश करने का लाभ उठा रहे हैं। घरेलू नई ऊर्जा वाहन निर्माताओं की हिस्सेदारी बढ़ने के साथ, आपूर्ति श्रृंखला सुरक्षा संबंधी चिंताओं के कारण घरेलू अर्धचालक निर्माताओं के उत्पादों का अधिक उपयोग होने की उम्मीद है। 4) घरेलू आईजीबीटी निर्माताओं के पास उच्च लागत दक्षता और त्वरित प्रतिक्रिया गति जैसी स्थानीय सेवा संबंधी लाभ हैं, जो नई ऊर्जा वाहनों की लागत कम करने और दक्षता बढ़ाने की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, और उनकी हिस्सेदारी बढ़ने की उम्मीद है। 5) नीतिगत प्रोत्साहन और वित्तीय सहायता घरेलू आईजीबीटी उद्योग के तेजी से विकास में सहायक हैं। घरेलू बाजार की बात करें तो, हमारे अनुमान के अनुसार, चीन के नए ऊर्जा वाहन पावर सेमीकंडक्टर बाजार के 2025 में 17.7 अरब युआन तक पहुंचने की उम्मीद है, जो 2020 की तुलना में 6 गुना अधिक है, और इसकी वार्षिक वृद्धि दर 44% तक होगी। अनुमान है कि चीन का नए ऊर्जा वाहन आईजीबीटी बाजार 2025 में 14.7 अरब युआन तक पहुंच जाएगा, जिसकी वार्षिक वृद्धि दर लगभग 44% होगी। 2025 में, चार्जिंग पाइलों के लिए चीन का आईजीबीटी बाजार 10.9 अरब युआन तक पहुंच जाएगा, जिसकी वृद्धि दर 35% होगी। उपरोक्त विश्लेषण के आधार पर, हमारा मानना ​​है कि घरेलू स्तर पर ऑटोमोटिव आईजीबीटी के प्रतिस्थापन की प्रक्रिया में तेजी आएगी। वर्तमान में कम बाजार हिस्सेदारी और उद्योग में विकास की व्यापक संभावनाओं को देखते हुए, घरेलू आईजीबीटी निर्माताओं के पास भविष्य में अपार विकास क्षमता है।

उत्पादन क्षमता की कमी को अल्पावधि में दूर करना मुश्किल है, और पावर सेमीकंडक्टर क्षेत्र में तेजी जारी है।

5G का व्यावसायिक उपयोग और महामारी के दौरान घर पर रहने की अर्थव्यवस्था समाज के डिजिटल परिवर्तन को गति दे रही है। नई ऊर्जा वाहनों, घरेलू उपकरणों, डिजिटल और अन्य टर्मिनल उपकरणों के बाज़ार गर्म हो रहे हैं, जिससे सेमीकंडक्टर की मांग बढ़ रही है। इसके अलावा, आपूर्ति श्रृंखला की सुरक्षा के लिए सेमीकंडक्टर निर्माताओं को सुरक्षा भंडार बढ़ाने की आवश्यकता है। कई कारकों के प्रभाव से सेमीकंडक्टर उत्पादन क्षमता सीमित हो गई है। वर्तमान में, सभी प्रमुख वेफर फाउंड्री पूरी क्षमता से उत्पादन कर रही हैं। वैश्विक परिप्रेक्ष्य से, ICinsight का अनुमान है कि 2021 में दुनिया में 20.8 मिलियन समतुल्य 8-इंच वेफर उत्पादन क्षमता में वृद्धि होगी। घरेलू परिप्रेक्ष्य से, निर्माणाधीन समतुल्य 8-इंच वेफर निर्माण क्षमता लगभग 27.96 मिलियन वेफर/वर्ष है, जिनमें से अधिकांश का उत्पादन 2022 में शुरू हो जाएगा। हालांकि, यह देखते हुए कि नई उत्पादन लाइन के चालू होने के बाद उत्पादन को बढ़ाने में लगभग 3-5 साल लगेंगे, अल्पावधि में उत्पादन क्षमता की कमी को दूर करना मुश्किल है। नई ऊर्जा वाहनों और चार्जिंग पाइलों की बढ़ती मांग से लाभ उठाते हुए, यह अनुमान लगाया जा रहा है कि ऑटोमोटिव-ग्रेड आईजीबीटी मॉड्यूल के लिए 8-इंच वेफर्स की वैश्विक मांग अकेले 2025 में 1.69 मिलियन यूनिट तक पहुंच जाएगी, जो 2020 की तुलना में 5.4 गुना अधिक है। वेफर निर्माण की मांग में भारी अंतर है। वर्ष की शुरुआत से ही, देश-विदेश के प्रमुख चिप निर्माताओं ने उत्पादों की कीमतें बढ़ा दी हैं या डिलीवरी का समय बढ़ा दिया है। उम्मीद है कि सेमीकंडक्टर उद्योग श्रृंखला की समृद्धि में निरंतर वृद्धि होगी।

  1    नई ऊर्जा से चलने वाले वाहनों का प्रचलन तेजी से बढ़ रहा है, और ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टर का क्षेत्र 5 वर्षों में दोगुना हो गया है।

1.1. नई ऊर्जा वाहनों का प्रचलन तेजी से बढ़ रहा है, और ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टरों की मात्रा और कीमत दोनों में वृद्धि हो रही है।

नीतिगत समर्थन, ऊर्जा संरक्षण और उत्सर्जन में कमी से नई ऊर्जा वाहनों की बढ़ती पैठ को बल मिलता है। देश की "नई ऊर्जा वाहन उद्योग विकास योजना (2021-2035)" नई ऊर्जा वाहनों के विकास के लिए एक दृष्टिकोण प्रस्तुत करती है। योजना के अनुसार, 2025 तक घरेलू स्तर पर नई ऊर्जा वाहनों की पैठ दर 20% तक पहुंच जाएगी।

अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर, कई यूरोपीय देशों ने वैश्विक तापमान वृद्धि के दबाव से निपटने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन प्रतिबंध और नई ऊर्जा वाहनों पर सब्सिडी देने जैसी दोहरी नीतियां अपनाई हैं, और ऑटोमोबाइल के विद्युतीकरण का मार्ग तेजी से स्पष्ट होता जा रहा है। यूरोपीय संघ में, ACEA वाहन ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन समझौते के तहत यह निर्धारित किया गया है कि 2030 तक वाहनों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन 59 ग्राम प्रति किलोमीटर से कम होना चाहिए। इन्फिनियन की गणना के अनुसार, यूरोपीय संघ में नई ऊर्जा वाहनों की पैठ दर 2030 तक 40% तक पहुंच जाएगी।

विद्युतीकरण के कारण पावर सेमीकंडक्टर साइकिलों के मूल्य में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है। पूरी तरह से इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए पावर सेमीकंडक्टर का औसत बिक्री मूल्य (एएसपी) 330 अमेरिकी डॉलर तक पहुंच गया है, जो पारंपरिक ईंधन वाहनों की तुलना में 4.6 गुना अधिक है। विद्युत ऊर्जा प्रणाली को अपने ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग करने वाले नए ऊर्जा वाहन इलेक्ट्रॉनिक घटकों की ऊर्जा प्रबंधन और ऊर्जा रूपांतरण क्षमताओं के लिए उच्चतर आवश्यकताएं प्रस्तुत करते हैं।

परंपरागत ऑटोमोबाइल में, पावर सेमीकंडक्टर मुख्य रूप से वाहन स्टार्ट करने, बिजली उत्पादन और सुरक्षा क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं, और कम वोल्टेज और कम पावर वाले इलेक्ट्रॉनिक घटक इनकी कार्य आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं। नई ऊर्जा वाहनों में, बैटरी द्वारा उत्पन्न उच्च वोल्टेज के लिए बार-बार वोल्टेज रूपांतरण और करंट व्युत्क्रमण की आवश्यकता होती है। इन सर्किटों ने IGBT और MOSFET जैसे पावर सेमीकंडक्टर की मांग को काफी बढ़ा दिया है। इन्फिनियन के आंकड़ों के अनुसार, परंपरागत ईंधन वाहनों में पावर सेमीकंडक्टर की लागत 71 अमेरिकी डॉलर है, जबकि पूर्ण प्लग-इन हाइब्रिड/शुद्ध बैटरी इलेक्ट्रिक वाहनों में पावर सेमीकंडक्टर की लागत 330 अमेरिकी डॉलर है, जो परंपरागत ईंधन वाहनों की तुलना में 4.6 गुना अधिक है।

योले के अनुसार, वैश्विक ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टर बाजार 2025 में 8 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंच जाएगा। ज़ियान कंसल्टिंग के आंकड़ों के अनुसार, 2019 में वैश्विक पावर सेमीकंडक्टर बाजार में ऑटोमोटिव क्षेत्र की हिस्सेदारी 35.4% थी। यदि यह अनुपात अपरिवर्तित रहता है, तो वैश्विक ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टर बाजार के 2025 में 7.965 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है।

वैश्विक नई ऊर्जा वाहन पावर सेमीकंडक्टर बाजार के 2025 में 5.3 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है, जो 2020 की तुलना में 7.3 गुना अधिक है, और इसकी वृद्धि दर 48.8% रहेगी। एलिक्सपार्टनर्स के पूर्वानुमान के अनुसार, वैश्विक कार बिक्री 2020 में 70.5 मिलियन यूनिट से बढ़कर 2025 में 94 मिलियन यूनिट हो जाएगी। ईवीटैंक का अनुमान है कि वैश्विक नई ऊर्जा वाहनों की बिक्री 2019 में 2.21 मिलियन यूनिट से बढ़कर 2025 में 12 मिलियन यूनिट हो जाएगी। वैश्विक नई ऊर्जा वाहन पैठ दर 2025 में 13% तक पहुंच जाएगी, जो 2019 की तुलना में 10.36% की वृद्धि है।

जैसा कि ऊपर बताया गया है, इनफिनियन के 2020 के नवीनतम आंकड़ों के अनुसार, नई ऊर्जा से चलने वाले सेमीकंडक्टर वाहनों के लिए साइकिल का मूल्य 330 अमेरिकी डॉलर है। वैश्विक सेमीकंडक्टर वेफर फाउंड्री की उत्पादन क्षमता की मौजूदा सीमितता को देखते हुए, यह अनुमान लगाया जा रहा है कि इस वर्ष नई ऊर्जा से चलने वाले सेमीकंडक्टर वाहनों की कीमत उच्च स्तर पर बनी रहेगी, और भविष्य में विद्युतीकरण के रुझान और दोहरे मोटर वाले वाहनों की बढ़ती संख्या के साथ साइकिल का मूल्य धीरे-धीरे बढ़ेगा। उपरोक्त आंकड़ों के आधार पर, हमारा अनुमान है कि वैश्विक नई ऊर्जा से चलने वाले सेमीकंडक्टर वाहनों का बाजार 2025 में 5.3 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंच जाएगा, जो 2020 की तुलना में 7.3 गुना अधिक है, और इसकी वार्षिक वृद्धि दर 48.8% होगी।

1.2. वैश्विक वाहन चार्जिंग पाइल आईजीबीटी बाजार तेजी से बढ़ रहा है।

नई ऊर्जा वाहनों के लिए महत्वपूर्ण सहायक सुविधाओं में चार्जिंग पाइलों की संख्या में तेजी से वृद्धि होगी, जिससे एक प्रमुख घटक, आईजीबीटी की मांग में भी तेजी से वृद्धि होगी। जैसे-जैसे नई ऊर्जा वाहनों की पैठ दर धीरे-धीरे बढ़ती है, चार्जिंग पाइलों की संख्या, जो नई ऊर्जा वाहनों के लिए महत्वपूर्ण सहायक सुविधाएं हैं, को भी साथ-साथ बढ़ाने की आवश्यकता है। मैकिन्से के आंकड़ों के अनुसार, चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप में नई ऊर्जा वाहनों के लिए चार्जिंग की मांग 2020 में लगभग 18 अरब किलोवाट घंटे थी। यह अनुमान है कि 2030 तक, नई ऊर्जा वाहनों के लिए चार्जिंग की मांग 271 अरब किलोवाट घंटे तक पहुंच जाएगी, जिसकी वार्षिक चक्रवृद्धि वृद्धि दर 31.2% होगी। नई ऊर्जा वाहन चार्जिंग सुविधाओं की मांग में तेजी से वृद्धि से चार्जिंग पाइलों के एक प्रमुख घटक, आईजीबीटी के उपयोग में भी उल्लेखनीय वृद्धि होगी।

अनुमान है कि चीन, अमेरिका और यूरोप में 2020 से 2030 तक दस वर्षों में चार्जिंग पाइल आईजीबीटी बाजार में 9.4 अरब अमेरिकी डॉलर की वृद्धि होगी। मैकिन्से के अनुमानों के अनुसार, नई ऊर्जा वाहनों की चार्जिंग मांग में अंतर को पूरा करने के लिए चीन, अमेरिका और यूरोपीय संघ को 2020-2030 के दशक में क्रमशः 19 अरब अमेरिकी डॉलर, 11 अरब अमेरिकी डॉलर और 17 अरब अमेरिकी डॉलर का निवेश करके 20 मिलियन, 20 मिलियन और 25 मिलियन नए ऊर्जा वाहन चार्जिंग पाइल बनाने होंगे। एक चार्जिंग पाइल में आईजीबीटी की लागत कुल लागत का लगभग 20% होती है। इससे यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि चीन, अमेरिका और यूरोप में नए ऊर्जा वाहन चार्जिंग पाइल के लिए आईजीबीटी बाजार में अगले दस वर्षों में 9.4 अरब अमेरिकी डॉलर की वृद्धि होगी।

  2  ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टरों में, IGBT को सबसे अधिक लाभ होता है।

IGBT और MOSFET ऑटोमोटिव पावर सेमीकंडक्टर के मुख्य घटक हैं। कारों में IGBT के चार अलग-अलग अनुप्रयोग हैं। पहला, मुख्य इन्वर्टर का मूल घटक। मुख्य इन्वर्टर बैटरी से प्राप्त DC आउटपुट को AC में परिवर्तित करके कार के मोटर को चलाता है; दूसरा, सहायक इन्वर्टर सर्किट में अन्य ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स को पावर देने के लिए उपयोग किया जाता है; तीसरा, DC/DC चॉपर सर्किट में विभिन्न वोल्टेज के साथ करंट आउटपुट करने के लिए उपयोग किया जाता है; चौथा, OBC (चार्जिंग/इन्वर्टर) में बाहरी इनपुट AC पावर को DC पावर में परिवर्तित करके नई ऊर्जा वाहन बैटरी को चार्ज करने के लिए उपयोग किया जाता है।

कम विद्युतीकरण वाली कारों में, कम बैटरी आउटपुट वोल्टेज और पावर उपकरणों की कम पावर रेंज के कारण, लागत को नियंत्रित करने के लिए ओबीसी में सहायक इन्वर्टर सर्किट, डीसी/डीसी चॉपर सर्किट और आईजीबीटी को MOSFET से प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

2.1. आईजीबीटी नई ऊर्जा वाहन मोटर ड्राइव प्रणाली का मुख्य उपकरण है।

उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ, यह नई ऊर्जा वाहनों में पावर सेमीकंडक्टर्स का मुख्य घटक है। IGBT, इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर का संक्षिप्त रूप है, जो एक इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर है। यह BJT और MOSFET से मिलकर बना एक मिश्रित पावर सेमीकंडक्टर उपकरण है। यह MOSFET की तीव्र स्विचिंग गति, उच्च इनपुट प्रतिबाधा, कम नियंत्रण शक्ति, सरल ड्राइव सर्किट, कम स्विचिंग हानि और BJT के कम चालन वोल्टेज, उच्च ऑन-स्टेट करंट और कम हानि के लाभों को जोड़ता है। नई ऊर्जा वाहनों में, IGBT मॉड्यूल मुख्य रूप से उच्च-शक्ति इनवर्टर में प्रत्यक्ष धारा को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करके वाहन के मोटर को चलाने के लिए उपयोग किए जाते हैं; इनका उपयोग सहायक पावर इनवर्टर में वाहन एयर कंडीशनर जैसे ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बिजली प्रदान करने के लिए भी किया जाता है।

विभिन्न अनुप्रयोग परिवेशों के अनुसार IGBT को IGBT सिंगल ट्यूब, IGBT मॉड्यूल और IPM इंटेलिजेंट मॉड्यूल में विभाजित किया जा सकता है। IGBT मोनो ट्यूब एक N-चैनल एन्हांसमेंट-टाइप इंसुलेटेड-गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर है जो PNP-टाइप ट्रांजिस्टर को बेस करंट प्रदान करके पूरे सर्किट को संचालित करता है। इसकी अनुपयोगी धारा कम होने के कारण, आमतौर पर 100A से कम, इसकी अनुपयोगी शक्ति भी कम होती है। हालांकि, IGBT सिंगल ट्यूब का बाहरी सर्किट जटिल होता है और इसे पैकेज करना कठिन होता है, जो IGBT निर्माता की प्रौद्योगिकी और प्रक्रिया स्तर को दर्शाता है।

आईजीबीटी मॉड्यूल एक मॉड्यूलर सेमीकंडक्टर उत्पाद है जो एक आईजीबीटी चिप और एक एफडब्ल्यूडी (फास्ट रिकवरी डायोड) से मिलकर बना होता है, जिसे एक विशिष्ट सर्किट ब्रिज के माध्यम से पैक किया जाता है। मॉड्यूल में कई चिप्स को इन्सुलेशन के माध्यम से एकीकृत और पैक किया जाता है। इसकी सुरक्षा और विश्वसनीयता में काफी सुधार होता है, और यह उच्च वोल्टेज और उच्च करंट वाले वातावरण में काम करने के लिए अधिक उपयुक्त है। आईपीएम स्मार्ट मॉड्यूल आईजीबीटी उपकरणों, ड्राइव सर्किट और सुरक्षा सर्किट को एक ही मॉड्यूल में एकीकृत करता है। इसमें स्व-सर्किट निदान और सुरक्षा की क्षमता होने के कारण, यह सामान्य आईजीबीटी मॉड्यूल की तुलना में अधिक बुद्धिमान है और अक्सर आवृत्ति रूपांतरण घरेलू उपकरणों में उपयोग किया जाता है।

वर्तमान में, इन्फिनियन आईजीबीटी सातवीं पीढ़ी के उत्पादों तक विकसित हो चुका है, और घरेलू निर्माता धीरे-धीरे विश्व के उन्नत स्तर के बराबर पहुँच रहे हैं। 1988 से 2019 तक 30 से अधिक वर्षों में, इन्फिनियन ने आईजीबीटी उत्पादों की कुल 7 पीढ़ियाँ जारी की हैं। तकनीकी स्तर में चिप क्षेत्र, प्रक्रिया लाइन की चौड़ाई, ऑन-स्टेट संतृप्ति वोल्टेज ड्रॉप, ऑफ-टाइम, बिजली की हानि को कम करने और ऑफ-स्टेट वोल्टेज को बढ़ाने की दिशा में विकास हुआ है। यद्यपि घरेलू आईजीबीटी बाजार में वर्तमान में मुख्य रूप से विदेशी कंपनियों का दबदबा है, लेकिन घरेलू निर्माताओं द्वारा अनुसंधान एवं विकास में निरंतर निवेश के साथ, उत्पाद प्रौद्योगिकी विश्व के उन्नत स्तर के बराबर पहुँच रही है।

उदाहरण के लिए, स्टार सेमीकंडक्टर द्वारा स्वतंत्र रूप से विकसित दूसरी पीढ़ी की आईबीबीटी चिप की तुलना इनफिनियन की छठी पीढ़ी की आईबीबीटी चिप (एफएस-ट्रेंच) से की गई है, और इसका बड़े पैमाने पर उत्पादन 2016 में शुरू हुआ था। 2019 में ऑटोमोटिव-ग्रेड आईबीबीटी मॉड्यूल के कुल 160,000 सेट असेंबल किए गए थे; बीवाईडी के आईबीबीटी 4.0 उत्पादों में बाजार में प्रचलित इनफिनियन की चौथी पीढ़ी की आईबीबीटी की तुलना में कम स्विचिंग लॉस, मजबूत करंट आउटपुट क्षमता और लंबी तापमान चक्र जीवन क्षमता है।

वैश्विक नई ऊर्जा वाहन IGBT बाजार 2025 तक 48.8% की CAGR के साथ 4.4 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंच जाएगा। योले के आंकड़ों के अनुसार, 2019 में वैश्विक नई ऊर्जा वाहन IGBT बाजार का आकार 600 मिलियन अमेरिकी डॉलर था। EVSalesBlog के आंकड़ों के अनुसार, 2019 में प्लग-इन हाइब्रिड वाहनों और पूरी तरह से बैटरी से चलने वाले इलेक्ट्रिक वाहनों की वैश्विक बिक्री लगभग 2.2 मिलियन थी। इससे यह अनुमान लगाया जा सकता है कि IGBT साइकिलों का औसत मूल्य 273 अमेरिकी डॉलर है (जो साइकिल पावर सेमीकंडक्टर के मूल्य का 83% है)। वर्तमान में वैश्विक सेमीकंडक्टर वेफर फाउंड्री की सीमित उत्पादन क्षमता को देखते हुए, यह उम्मीद की जाती है कि इस वर्ष नई ऊर्जा वाहन पावर सेमीकंडक्टर का उपयोग अधिक रहेगा। कीमतें अभी भी उच्च स्तर पर बनी रहेंगी, और विद्युतीकरण के रुझान और दोहरे मोटर के बढ़ते उपयोग के साथ भविष्य की साइकिलों का मूल्य धीरे-धीरे बढ़ेगा। ईवीटैंक के अगले कुछ वर्षों के लिए वैश्विक नई ऊर्जा वाहन बिक्री पूर्वानुमान से गुणा करने पर, वैश्विक नई ऊर्जा वाहन आईजीबीटी बाजार के 2020 में लगभग 600 मिलियन से बढ़कर 2025 में 4.4 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है, जिसमें लगभग 48.8% की चक्रवृद्धि वृद्धि दर होगी।

2.2. SiC का प्रदर्शन बेहतर है और इसके अगली पीढ़ी की तकनीक बनने की उम्मीद है।

तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थों पर आधारित विद्युत उपकरणों में बेहतर प्रदर्शन संबंधी लाभ हैं। सिलिकॉन-आधारित अर्धचालक पदार्थों की तुलना में, GaN और SiC जैसे तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थों में व्यापक बैंडगैप, उच्चतर ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र, उच्चतर तापीय चालकता, उच्चतर इलेक्ट्रॉन संतृप्ति दर और उच्चतर विकिरण प्रतिरोध होता है, और ये उच्च तापमान, उच्च आवृत्ति, विकिरण-प्रतिरोधी और उच्च-शक्ति वाले उपकरणों के निर्माण के लिए अधिक उपयुक्त हैं।

इनफिनियन के आंकड़ों के अनुसार, SiC सामग्री से बने इनवर्टर आकार में Si-आधारित सामग्री से बने इनवर्टर से क्रमशः 3 गुना और वजन में 4 गुना छोटे होते हैं; रोहम के आंकड़ों से पता चलता है कि व्यावहारिक उपयोग में, SiC-आधारित MOSFET की स्विचिंग आवृत्ति 50 किलोहर्ट्ज़ से अधिक तक पहुंच सकती है (जबकि मुख्यधारा के IGBT की स्विचिंग आवृत्ति 20 किलोहर्ट्ज़ तक होती है), और ऊर्जा हानि Si-आधारित IGBT की तुलना में 73% कम होती है। SiC-आधारित MOSFETs में IGBT की तुलना में बेहतर प्रदर्शन और छोटे आकार के फायदे हैं।

कुछ उच्च-स्तरीय मॉडलों में SiC-आधारित MOSFETs का उपयोग किया गया है, जिसके भविष्य में विकास की दिशा बनने की उम्मीद है। टेस्ला मॉडल 3 पहला मॉडल है जिसमें पूर्ण SiC पावर मॉड्यूल एकीकृत किया गया है। इसे टेस्ला के इंजीनियरिंग डिज़ाइन विभाग ने STMicroelectronics के सहयोग से पूरा किया। इसके तुरंत बाद, इन्फिनियन भी टेस्ला मॉडल 3 के SiC पावर मॉड्यूल का आपूर्तिकर्ता बन गया। इसके अतिरिक्त, BYD हान EV का चार-पहिया ड्राइव संस्करण SiCMOSFET घटकों से लैस होने वाला पहला घरेलू मॉडल बन गया है, और इसकी SiC इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण की समग्र दक्षता 97% से अधिक है।

वर्तमान में, घरेलू निर्माता भी SiC उत्पादन अनुप्रयोगों को सक्रिय रूप से अपना रहे हैं। उदाहरण के लिए, चाइना रिसोर्सेज माइक्रो ने जुलाई 2020 में चीन की पहली वाणिज्यिक 6-इंच SiC उत्पादन लाइन का बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू किया, जिसकी नियोजित उत्पादन क्षमता 1,000 यूनिट प्रति माह है। न्यू क्लीन एनर्जी के पास तीसरी पीढ़ी के सेमीकंडक्टर से संबंधित कई पेटेंट भी हैं और भविष्य में यह SiC डायोड उत्पादों की एक श्रृंखला लॉन्च करने की उम्मीद है। भविष्य में, इसका ध्यान नई ऊर्जा वाहनों के अनुप्रयोगों पर केंद्रित होगा।

वर्तमान में, SiC की लागत और उत्पादन क्षमता सीमित है, और बड़े पैमाने पर इसे अपनाने में समय लगेगा। फिलहाल, अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रचलित SiC सबस्ट्रेट के आकार 4 इंच और 6 इंच हैं। वेफर का क्षेत्रफल कम होने और चिप काटने की दक्षता कम होने के कारण SiC सबस्ट्रेट की लागत अधिक है। बाद की प्रक्रियाओं में उत्पादन और पैकेजिंग की कम उत्पादन क्षमता के कारण SiC उपकरणों की लागत अधिक बनी रहती है।

चीनी विज्ञान अकादमी के आंकड़ों के अनुसार, समान स्तर पर SiCMOSFET की कीमत SiIGBT की तुलना में 4 गुना अधिक है। ऑटोमोटिव-ग्रेड इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण उपकरणों को अधिक कठोर प्रदर्शन मानकों को पूरा करना होता है और उन्हें अत्यधिक तापमान और तीव्र कंपन वाले वातावरण में स्थिर संचालन बनाए रखना आवश्यक है। इसलिए, अंतिम उत्पादों में शामिल होने से पहले, SiCMOSFET को दीर्घकालिक विश्वसनीयता प्रमाणन से गुजरना पड़ता है। सामान्यतः, ऑटोमोटिव-ग्रेड IGBT मॉड्यूल के लिए प्रमाणन अवधि लगभग 2 वर्ष होती है।

  3  उत्पाद, प्रक्रिया और प्रथम-प्रवर्तक लाभ की तीन प्रमुख बाधाएँ एक मजबूत सुरक्षा कवच का निर्माण करती हैं।

3.1. जटिल कार्य वातावरण ऑटोमोटिव-ग्रेड आईजीबीटी की सुरक्षा और विश्वसनीयता पर अत्यधिक उच्च मांग रखता है।

1) अत्यधिक गर्म और अत्यधिक ठंडे उच्च और निम्न तापमान की कार्य स्थितियों के अनुकूल होने की आवश्यकता: ऑटोमोटिव-ग्रेड आईजीबीटी में एक विस्तृत ऑपरेटिंग तापमान सीमा होती है, और विभिन्न स्थापना स्थानों में अलग-अलग तापमान सीमाएं होती हैं, जैसे इंजन डिब्बे की आवश्यकताएं -40℃-155℃, बॉडी कंट्रोल की आवश्यकताएं -40℃-125℃, जबकि पारंपरिक उपभोक्ता चिप्स और घटकों को केवल 0℃-70℃ तक पहुंचने की आवश्यकता होती है।

2) बार-बार चालू और बंद होने के कारण धारा में होने वाले लगातार बदलावों को सहन करने की क्षमता: भीड़भाड़ वाली सड़कों पर वाहन अक्सर बार-बार चालू और बंद होते हैं। ऐसे में, बूस्टर और इन्वर्टर के आईजीबीटी मॉड्यूल की परिचालन धारा में लगातार उतार-चढ़ाव होता रहता है, जिसके परिणामस्वरूप आईजीबीटी के जंक्शन तापमान में तेजी से बदलाव होता है। इसलिए, आईजीबीटी में उच्च तापमान प्रतिरोध और ऊष्मा अपव्यय क्षमता होनी चाहिए।

3) उच्च भूकंप प्रतिरोधक क्षमता आवश्यक: पहाड़ों, कीचड़, बजरी वाली सड़कों आदि जैसी वाहन स्थितियों की अनिश्चितता के कारण, वाहन चलाते समय ऑटोमोटिव आईजीबीटी को तीव्र कंपन और झटकों का सामना करना पड़ सकता है। आईजीबीटी मॉड्यूल के प्रत्येक लीड टर्मिनल में इतनी मजबूत यांत्रिक शक्ति होनी चाहिए कि वह तीव्र कंपन की स्थिति में भी सामान्य रूप से कार्य कर सके।

4) कठोर कार्य वातावरण के अनुकूल: फफूंद, धूल, पानी, खारे-क्षारीय प्राकृतिक वातावरण (समुद्र तट, बर्फ, बारिश आदि), ईएमसी और हानिकारक गैस क्षरण को ध्यान में रखते हुए, आईजीबीटी के सुरक्षा प्रदर्शन जैसे जलरोधक, धूलरोधक और संक्षारणरोधी गुणों पर अत्यंत उच्च आवश्यकताएं रखी जाती हैं। इन बाधाओं के बावजूद, आईजीबीटी न तो अनियंत्रित रूप से अपना कार्य प्रभावित कर सकता है और न ही वाहन में मौजूद अन्य उपकरणों (कंट्रोल बस, एमसीयू, सेंसर) में हस्तक्षेप कर सकता है।

5) इसकी सेवा अवधि लंबी और विफलता दर कम होनी चाहिए। एक सामान्य ऑटोमोबाइल का डिज़ाइन जीवन लगभग 15 वर्ष या 600,000 लाख किलोमीटर होता है। पूरे जीवन चक्र के दौरान, ऑटोमोबाइल निर्माताओं की ऑटोमोटिव सेमीकंडक्टर विफलता दर के लिए बुनियादी आवश्यकता एकल-अंकीय पीपीएम (प्रति मिलियन एक भाग) होती है। अधिकांश ऑटोमोबाइल निर्माता इसे पीपीबी (प्रति अरब भाग) स्तर पर चाहते हैं, जिससे विफलता के प्रति लगभग शून्य सहनशीलता प्राप्त हो जाती है।

3.2. ऑटोमोटिव ग्रेड आईजीबीटी की डिजाइन, निर्माण और पैकेजिंग प्रक्रिया कठिन है।

ऑटोमोटिव-ग्रेड IGBT के डिज़ाइन में ऑन और ऑफ होने, शॉर्ट-सर्किट प्रतिरोध और कंडक्शन वोल्टेज ड्रॉप के बीच संतुलन सुनिश्चित करना आवश्यक है, और पैरामीटर ऑप्टिमाइज़ेशन बेहद विशिष्ट और जटिल है। ऑटोमोटिव-ग्रेड IGBT चिप्स आमतौर पर उच्च-धारा, उच्च-वोल्टेज और उच्च-आवृत्ति वाले वातावरण में काम करते हैं। चिप डिज़ाइन में यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि ऑन और ऑफ होने, शॉर्ट-सर्किट प्रतिरोध और कंडक्शन वोल्टेज ड्रॉप (ऊष्मा नियंत्रण) संतुलित अवस्था में हों। चिप डिज़ाइन और पैरामीटर समायोजन एवं ऑप्टिमाइज़ेशन बेहद विशिष्ट और जटिल हैं।

चिप डिजाइन प्रक्रिया में मुख्य कठिनाइयाँ निम्नलिखित हैं:

(1) टर्मिनल डिजाइन को छोटे आकार और उच्च सहन वोल्टेज प्राप्त करते हुए उच्च विश्वसनीयता सुनिश्चित करनी चाहिए;

(2) सेल डिजाइन को एक विस्तृत सुरक्षित कार्य क्षेत्र सुनिश्चित करते हुए उच्च वर्तमान घनत्व प्राप्त करना चाहिए, जिसके लिए अत्यधिक उच्च ताप अपव्यय क्षमताओं की आवश्यकता होती है;

(3) सेल डिजाइन को पर्याप्त शॉर्ट-सर्किट क्षमता सुनिश्चित करते हुए उच्च धारा घनत्व प्राप्त करना चाहिए;

उत्पादन प्रक्रिया कठिन है: शीट आसानी से टूट जाती हैं, और सामने की धातु का गलनांक सीमित होता है, जिससे एनीलिंग तापमान को नियंत्रित करना मुश्किल हो जाता है। IGBT चालू होने पर, इसे एक तार माना जा सकता है, और धारा IGBT के ऊपर से नीचे की ओर लंबवत रूप से प्रवाहित होती है जब तक कि यह ड्राइव मोटर तक नहीं पहुंच जाती।

1) चिप जितनी पतली होगी, उसका तापीय प्रतिरोध उतना ही कम होगा, लेकिन वह आसानी से टूट सकती है। पतला करने की प्रक्रिया: चिप जितनी पतली होगी, धारा प्रवाह का मार्ग उतना ही छोटा होगा, जिससे चिप पर ऊर्जा की हानि कम होगी और वाहन की बैटरी का जीवनकाल बढ़ेगा। 2018 के अंत में, BYD ने घोषणा की कि वह वेफर्स को 120μm तक पतला कर सकती है, जबकि Infineon की IGBT चिप्स को 40μm तक पतला किया जा सकता है। इस मोटाई के वेफर्स और चिप्स पर आगे की प्रक्रिया तकनीकी रूप से बहुत कठिन है और आसानी से टूट सकती है।

2) बैकसाइड प्रक्रिया कम तापमान पर की जानी चाहिए, अन्यथा इससे फ्रंटसाइड धातु आसानी से पिघल जाएगी। बैकसाइड प्रक्रिया में बैकसाइड आयन इम्प्लांटेशन, एनीलिंग सक्रियण, बैकसाइड मेटलाइज़ेशन और अन्य प्रक्रिया चरण शामिल हैं। फ्रंट धातु के गलनांक की सीमा और आईजीबीटी चिप्स के लगातार पतले होने के कारण, इन बैकसाइड प्रक्रियाओं को कम तापमान (450°C से अधिक नहीं) पर किया जाना चाहिए, अन्यथा इससे फ्रंट धातु आसानी से पिघल जाएगी और एनीलिंग सक्रियण अत्यंत कठिन हो जाएगा।

आईजीबीटी मॉड्यूल पैकेजिंग की वेल्डिंग और बॉन्डिंग में तकनीकी बाधाएं काफी अधिक हैं। ऑटोमोटिव आईजीबीटी का उपयोग अधिकतर मॉड्यूल के रूप में किया जाता है। मॉड्यूल पैकेजिंग संरचना में अलग-अलग सेमीकंडक्टर उपकरणों को किसी एकीकृत विधि के माध्यम से मॉड्यूल में पैक किया जाता है। बाजार में आने से पहले एक आईजीबीटी मॉड्यूल को आमतौर पर पैचिंग, वेल्डिंग, प्लाज्मा क्लीनिंग, एक्स-रे डिटेक्शन, बॉन्डिंग, ग्लू फिलिंग और क्योरिंग, मोल्डिंग, टेस्टिंग और मार्किंग जैसी नौ प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है। इनमें से वेल्डिंग और बॉन्डिंग मॉड्यूल पैकेजिंग तकनीक के सबसे कठिन पहलू हैं।

(1) वेल्डिंग: नवीनतम निम्न-तापमान सिल्वर सिंटर्ड पैच इंटरकनेक्शन प्रक्रिया के मापदंडों को समझना कठिन है, और सामग्री और उपकरणों की लागत अधिक होने के कारण यह एक बाधा बन गई है। वर्तमान में, मुख्य वेल्डिंग तकनीक सोल्डरिंग है। लेकिन यह तकनीक कम सुसंगत और विश्वसनीय परिणाम देती है। इस समस्या को दूर करने के लिए, एक निम्न-तापमान सिल्वर सिंटर्ड पैच इंटरकनेक्शन प्रक्रिया विकसित की गई है। इस प्रक्रिया की सोल्डरिंग परत में उच्च तापीय चालकता, उच्च विद्युत चालकता और उच्च विश्वसनीयता के लाभ हैं। हालांकि, यह तकनीक बहुत कठिन है। प्रक्रिया मापदंडों का निर्धारण, उपकरणों की खरीद की उच्च लागत और उत्पादन में प्रयुक्त सिल्वर पाउडर की उच्च लागत निर्माताओं को इस तकनीक का उपयोग करने से रोकती है। वर्तमान में, केवल इन्फिनियन और मित्सुबिशी जैसी उन्नत कंपनियों ने ही अपने कुछ उच्च-प्रदर्शन IGBT मॉड्यूल पर वेल्डिंग के लिए निम्न-तापमान सिल्वर सिंटरिंग का उपयोग किया है।

(2) बॉन्डिंग: यह प्रक्रिया काफी जटिल है। वर्तमान में, आईजीबीटी मॉड्यूल के आंतरिक चिप सतह इंटरकनेक्शन के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले बॉन्डिंग तार एल्यूमीनियम और तांबे के तार हैं। तांबे के तार में कम प्रतिरोधकता, उच्च तापीय चालकता और कम विस्तार गुणांक होता है, जो इसे उच्च शक्ति घनत्व और कुशल ऊष्मा अपव्यय वाले ऑटोमोटिव मॉड्यूल के लिए अधिक उपयुक्त बनाता है। हालांकि, तांबे के तार की बॉन्डिंग प्रक्रिया की कठिनाई यह है कि इसमें चिप की सतह पर तांबे के धातुकरण उपचार की आवश्यकता होती है और उच्च अल्ट्रासोनिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे आईजीबीटी चिप को नुकसान पहुंचने की संभावना रहती है। 1) तांबे में ऑक्सीजन के प्रति प्रबल आकर्षण होता है और इसके लिए सख्त सीलिंग और त्वरित संचालन की आवश्यकता होती है। तांबे के तार हवा के संपर्क में आते ही तुरंत ऑक्सीकृत हो जाते हैं। सिद्धांत रूप में, पैकेजिंग को अनपैकिंग के 48 घंटों के भीतर पूरा किया जा सकता है। ऑक्सीकृत तांबे के तार अधिक कठोर होते हैं, बॉन्डिंग में कठिनाई होती है और सोल्डर जोड़ के उखड़ने या कम तन्यता शक्ति होने की संभावना रहती है। 2) बॉन्डिंग प्रक्रिया के दौरान, सुरक्षात्मक अक्रिय गैस के प्रवाह को नियंत्रित करना कठिन होता है। कॉपर के ऑक्सीकरण की मात्रा को कम करने के लिए, ऑक्सीकरण की संभावना वाले चिप हीटिंग क्षेत्र में सुरक्षात्मक गैस मिलानी आवश्यक है। बहुत अधिक प्रवाह से हीटिंग तापमान प्रभावित होगा, और बहुत कम प्रवाह से सुरक्षात्मक प्रभाव कमजोर हो जाएगा। 3) प्रेशर वेल्डिंग फिक्स्चर बनाने के लिए सामग्री की आवश्यकताएं सख्त हैं। फिक्स्चर की सतह चिकनी होनी चाहिए ताकि कैरियर और पिन ढीले न हों, अन्यथा उत्पाद वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान इससे वेल्डिंग तार की कई समस्याएं जैसे खराब बॉल बर्निंग, छोटे तार और मुड़े हुए तार सीधे प्रभावित होंगे। 4) बॉन्डिंग उपकरण पैरामीटर सेटिंग्स में वेल्डिंग बल, स्टैंडबाय पावर और क्रेटर की संभावना जैसे कारकों पर व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है, जिन्हें संतुलित और नियंत्रित करना कठिन है। किसी भी चरण में समस्या होने पर बॉन्डिंग विफल हो जाएगी।

3.3. स्पष्ट प्रथम-प्रवेशक लाभ: लंबा प्रमाणन चक्र और उच्च प्रतिस्थापन लागत

ऑटोमोटिव आईजीबीटी की उच्च विश्वसनीयता आवश्यकताओं के कारण, उनका प्रमाणीकरण चक्र लंबा होता है और प्रतिस्थापन लागत अधिक होती है। अग्रणी कंपनियों को स्पष्ट रूप से पहले आने का लाभ मिलता है।

1) प्रमाणन प्रक्रिया सख्त है और इसमें लंबा समय लगता है। प्रथम श्रेणी के ऑटोमोबाइल निर्माताओं की आपूर्ति श्रृंखला में प्रवेश करने से पहले, IGBT डिस्क्रीट डिवाइस या मॉड्यूल को विश्वसनीयता मानक AECQ100 (IC)/101 (डिस्क्रीट डिवाइस), गुणवत्ता प्रबंधन मानक ISO/TS1649 और कार्यात्मक सुरक्षा मानक ISO26262ASILB (D) को पूरा करना आवश्यक है। प्रमाणन प्रक्रिया आम तौर पर कम से कम 2 वर्ष की होती है।

2) उच्च प्रतिस्थापन लागत। आईबीबीटी मॉड्यूल, सर्किट में वोल्टेज, करंट, आवृत्ति, फेज आदि को नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार, डाउनस्ट्रीम उत्पादों का एक प्रमुख घटक है। इसका प्रदर्शन, स्थिरता और विश्वसनीयता डाउनस्ट्रीम ग्राहकों के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। ग्राहक नए आईबीबीटी आपूर्तिकर्ताओं के प्रति सतर्क रहते हैं। वे न केवल सैद्धांतिक रूप से आपूर्तिकर्ता की क्षमता का व्यापक मूल्यांकन करते हैं, बल्कि व्यक्तिगत उत्पाद परीक्षण, संपूर्ण मशीन परीक्षण, कई छोटे बैच परीक्षण आदि के बाद ही बड़ी मात्रा में खरीदारी का निर्णय लेते हैं। प्रतिस्थापन लागत अधिक है और खरीदारी का निर्णय लेने की प्रक्रिया लंबी होती है।

3) आईजीबीटी व्यवसाय में अच्छी विशेषज्ञता हासिल करने के लिए दीर्घकालिक अनुभव की आवश्यकता होती है। आईजीबीटी चिप्स और फास्ट रिकवरी डायोड चिप्स आईजीबीटी मॉड्यूल की प्रमुख कड़ी हैं। इनमें कई उत्पादन चरण होते हैं और बहुत सारे उत्पादन उपकरणों का उपयोग होता है। उत्पादन संगठन, नियंत्रण, उपकरण डिबगिंग और अन्य कार्य जटिल होते हैं। उदाहरण के लिए, ऊष्मा अपव्यय सामग्री का चयन और प्रसंस्करण, थिनिंग की डिग्री, फास्फोरस आयनों के दो इंजेक्शनों की सांद्रता, मात्रा और गति, बैकसाइड प्रक्रिया तापमान का नियंत्रण और प्रत्येक चरण में उपकरण, इन सभी के लिए चिप डिजाइन और उत्पादन प्रक्रिया में महारत हासिल करने के लिए दीर्घकालिक संबंधित अनुभव की आवश्यकता होती है।

नई ऊर्जा वाहन अनुप्रयोगों में अक्सर उच्च विश्वसनीयता और स्थिरता वाले आईजीबीटी मॉड्यूल के बड़े पैमाने पर उत्पादन की आवश्यकता होती है। उपकरण और सामग्री की विशेषताओं को समझने और उत्पादन प्रक्रिया में महारत हासिल करने के लिए लंबे समय तक अनुभव संचय की आवश्यकता होती है। पैच प्रक्रिया को उदाहरण के तौर पर लें, तो इसमें चिप की स्थिति, विभिन्न सामग्रियों के तापीय विस्तार गुणांक और विशेषताओं का निर्धारण, रिफ्लो फर्नेस के रिफ्लो वक्र की सेटिंग और अन्य मापदंडों का निर्धारण शामिल है। इन उत्पादन प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त समाधान खोजने हेतु दीर्घकालिक अनुसंधान और विकास प्रयोगों की आवश्यकता होती है।

4) उच्च वित्तीय बाधाएँ। आईजीबीटी उद्योग एक पूंजी-प्रधान उद्योग है। इसकी औद्योगिक श्रृंखला में चिप डिजाइन, चिप निर्माण, मॉड्यूल निर्माण और परीक्षण शामिल हैं। इसके उत्पादन और परीक्षण उपकरण अनिवार्य रूप से आयात किए जाते हैं, और इनकी लागत अधिक होती है। साथ ही, उत्पाद अनुसंधान एवं विकास और बाजार विकास में लंबा समय लगता है। इसके अतिरिक्त, आईजीबीटी विनिर्माण कंपनियों के लिए कार्यशील पूंजी की मांग भी अधिक होती है। नए प्रवेशकों को अक्सर प्रारंभिक चरण में भारी निवेश और कम उत्पादन का सामना करना पड़ता है। उन्हें उत्पाद अनुसंधान एवं विकास, उत्पादन और बिक्री जारी रखने के लिए मजबूत वित्तीय सहायता की आवश्यकता होती है।

कुल मिलाकर, भले ही कोई नई कंपनी आईजीबीटी उत्पाद बनाए, उसे ग्राहकों की पहचान हासिल करने और विशेषज्ञता के अच्छे स्तर तक पहुंचने में लंबा समय लगेगा। साथ ही, उसे बड़े पैमाने पर पूंजी निवेश और बाजार विकास जैसी दीर्घकालिक चुनौतियों का भी सामना करना पड़ेगा। पहले बाजार में आने वाली कंपनियों को स्पष्ट रूप से शुरुआती लाभ मिलता है।

  4  ऑटोमोटिव आईजीबीटी उद्योग का प्रतिस्पर्धी परिदृश्य उत्कृष्ट है, लेकिन स्थानीयकरण की दर अभी भी कम है।

प्रतिस्पर्धा का परिदृश्य केंद्रित है, जिसमें CR4 की कुल हिस्सेदारी 81% है; हालांकि, स्थानीयकरण दर कम है, शीर्ष 10 में केवल तीन घरेलू कंपनियां शामिल हैं। ओम्डिया के 2019 के आंकड़ों के अनुसार, शीर्ष दस वैश्विक IGBT मॉड्यूल आपूर्तिकर्ताओं की बाजार हिस्सेदारी 75.6% है। बाजार संरचना केंद्रित है और प्रतिस्पर्धा का पैटर्न अनुकूल है।

एनई टाइम्स के आंकड़ों के अनुसार, 2019 में चीन में ऑटोमोटिव आईजीबीटी मॉड्यूल के कुल 1.08 मिलियन सेट असेंबल किए गए, जिनमें से इनफिनियन की हिस्सेदारी 58.2% (628,000 सेट) थी और वह बाजार में अग्रणी रही। बीवाईडी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स 194,000 यूनिट असेंबल करके दूसरे स्थान पर रही, जिसकी हिस्सेदारी 18% थी। मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक और सेमिक्रॉन क्रमशः तीसरे और चौथे स्थान पर रहीं, जिनकी हिस्सेदारी 5.2% और 3% थी। स्टार सेमीकंडक्टर 1.6% हिस्सेदारी के साथ पांचवें स्थान पर रही। एक अन्य घरेलू निर्माता, सीआरआरसी टाइम्स इलेक्ट्रिक, 0.8% हिस्सेदारी के साथ नौवें स्थान पर रही। 2019 में, नई ऊर्जा वाहनों के आईजीबीटी मॉड्यूल के शीर्ष चार निर्माताओं की संयुक्त हिस्सेदारी 81.4% थी, जो एक अल्पाधिकार का पैटर्न दर्शाती है। घरेलू निर्माताओं में, बाजार हिस्सेदारी के मामले में शीर्ष 10 में केवल तीन कंपनियां, बीवाईडी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, स्टार सेमीकंडक्टर और सीआरआरसी टाइम्स इलेक्ट्रिक शामिल हैं, जिनकी हिस्सेदारी 20.4% है, और इनमें स्थानीयकरण की दर कम है।

वोल्टेज कवरेज के परिप्रेक्ष्य से, घरेलू उद्यमों की आईजीबीटी उत्पाद श्रृंखला का विस्तार लगातार बढ़ता जा रहा है। घरेलू निर्माता स्टार सेमीकंडक्टर के पास वर्तमान में देश में सबसे व्यापक आईजीबीटी मॉड्यूल उत्पाद श्रृंखलाओं में से एक है, जो उच्च वोल्टेज (3300V) से लेकर मध्यम और निम्न वोल्टेज (600V) तक के अनुप्रयोग क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करती है; सीआरआरसी टाइम्स इलेक्ट्रिक मुख्य रूप से हाई-स्पीड रेल, हाई-स्पीड ट्रेनों और अन्य उप-क्षेत्रों पर केंद्रित है, और वर्तमान में मुख्य रूप से 4500V से ऊपर के उच्च वोल्टेज क्षेत्र में इसकी अच्छी प्रतिस्पर्धात्मकता है।

इनफिनियन के उत्पाद सभी वोल्टेज स्तरों के डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोग क्षेत्रों को पूरी तरह से कवर करते हैं, जबकि एबीबी मुख्य रूप से उच्च-वोल्टेज और उच्चतम वोल्टेज स्तर के उत्पादों पर ध्यान केंद्रित करती है। कुल मिलाकर, घरेलू वित्त पोषित उद्यमों के आईजीबीटी उत्पाद कम वोल्टेज से लेकर उच्च वोल्टेज तक के पूरे बाजार को कवर करते हैं, और कम वोल्टेज क्षेत्र में उनका विस्तार अपेक्षाकृत व्यापक है। हालांकि, विदेशी निर्माताओं की तुलना में, हमारे देश के पावर डिस्क्रीट डिवाइसों को उच्च वोल्टेज क्षेत्र में अभी भी सुधार की आवश्यकता है।

  5    कई कारक घरेलू प्रतिस्थापन को गति देते हैं और हिस्सेदारी में वृद्धि को बढ़ावा देते हैं।

व्यापारिक तनाव बढ़ने के साथ-साथ स्वायत्त और नियंत्रणीय अर्धचालकों की आवश्यकता और भी अधिक जरूरी हो जाती है। हाल के वर्षों में, चीन-अमेरिका व्यापारिक तनाव में तेजी से वृद्धि देखी गई है।

मार्च 2016 और अप्रैल 2018 में, ZTE को दो बार अमेरिकी "संस्था सूची" में शामिल किया गया था। 15 मई 2019 को, Huawei को "संस्था सूची" में शामिल किया गया और उसे अमेरिकी कंपनियों के साथ व्यापारिक सहयोग करने या उनसे दूरसंचार उपकरण खरीदने से प्रतिबंधित कर दिया गया। इससे प्रभावित होकर, Google ने Huawei को सेवाएं देना बंद कर दिया है।

15 मई, 2020 को, संयुक्त राज्य अमेरिका ने एक बार फिर हुआवेई पर नया प्रतिबंध जारी किया, जिसके तहत अमेरिकी तकनीक और उपकरणों का उपयोग करके उत्पादित चिप्स को हुआवेई को बेचने से पहले संयुक्त राज्य अमेरिका से अनुमोदन प्राप्त करना अनिवार्य हो गया। 17 अगस्त, 2020 को, हुआवेई की 38 सहायक कंपनियों को इस सूची में शामिल किया गया और उसी वर्ष 15 सितंबर को यह प्रतिबंध पूरी तरह से लागू हो गया।

दिसंबर 2020 में, एसएमआईसी को संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा चीनी सैन्य-संबंधी कंपनियों की सूची में शामिल किया गया था। चीन के खिलाफ संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा तीव्र किए गए तकनीकी प्रतिबंध के संदर्भ में, चीन को व्यापारिक तनाव बढ़ने, आपूर्ति बाधित होने और अंतरराष्ट्रीय सहयोग में कमी आने के जोखिमों का सामना करना पड़ रहा है। एक स्वतंत्र और नियंत्रणीय सेमीकंडक्टर आपूर्ति श्रृंखला स्थापित करना और घरेलू स्तर पर इसके प्रतिस्थापन को गति देना अत्यंत आवश्यक हो गया है।

चीन दुनिया का सबसे बड़ा ऑटोमोबाइल उपभोक्ता बाजार बन गया है, जिससे ऑटोमोबाइल उद्योग के लिए विकास के अच्छे अवसर मौजूद हैं। 2019 में, चीन में नई कारों की बिक्री 25.75 मिलियन यूनिट तक पहुंच गई, जो वैश्विक नई कार बिक्री का लगभग 28.5% है, जिससे यह दुनिया का सबसे बड़ा ऑटोमोबाइल उपभोक्ता बाजार बन गया है। हालांकि मेरे देश में वर्तमान में 260 मिलियन से अधिक कारें हैं, लेकिन प्रति व्यक्ति कार स्वामित्व अभी भी विकसित देशों से काफी पीछे है।

विश्व बैंक के आंकड़ों के अनुसार, 2019 में मेरे देश में प्रति व्यक्ति कार स्वामित्व 0.173 था; अमेरिका में यह 0.837 था, जो चीन से 4.8 गुना अधिक था; जापान में यह 0.591 था, जो चीन से 3.4 गुना अधिक था। उम्मीद है कि भविष्य में चीन में कार बिक्री में वृद्धि जारी रहेगी। विशाल ऑटोमोबाइल उपभोक्ता बाजार मेरे देश की आईजीबीटी कंपनियों के विकास के लिए व्यापक अवसर प्रदान करता है और विकास के लिए एक मजबूत आधार तैयार करता है।

घरेलू स्तर पर उत्पादित नई ऊर्जा ईंधन निर्माताओं की हिस्सेदारी बढ़ी है, जिससे घरेलू स्तर पर उत्पादित आईजीबीटी (इंट्रा-इंजेक्टेड बैटरी) के प्रतिस्थापन में तेजी आई है। ईंधन से चलने वाले वाहनों के संदर्भ में, इस क्षेत्र में देर से शुरुआत करने के कारण, पारंपरिक ईंधन से चलने वाले वाहन उद्योग में हमारे देश की प्रतिस्पर्धात्मकता कमजोर है। 2020 की पहली तीन तिमाहियों में, हमारे देश में यात्री वाहनों की बिक्री 13.38 मिलियन यूनिट रही, जिसमें से चीनी ब्रांड के यात्री वाहनों की बिक्री लगभग 36% ही थी। नई ऊर्जा से चलने वाले वाहन उद्योग में, हमारा देश अग्रणी भूमिका निभा रहा है और उसने महत्वपूर्ण तकनीकी और बाजारगत लाभ स्थापित कर लिए हैं।

2020 की पहली तीन तिमाहियों में, चीन में नई ऊर्जा से चलने वाले यात्री वाहनों की 620,000 इकाइयाँ बिकीं, जिनमें से स्वतंत्र ब्रांडों/नई कार निर्माता कंपनियों/विदेशी संयुक्त उद्यमों की हिस्सेदारी क्रमशः 55%, 15% और 30% रही। घरेलू निर्माताओं की हिस्सेदारी कुल 70% थी, जो पारंपरिक ईंधन से चलने वाले वाहनों की तुलना में काफी अधिक है। भविष्य में, नई ऊर्जा से चलने वाले वाहनों की पैठ धीरे-धीरे बढ़ने के साथ, घरेलू ऑटोमोबाइल निर्माताओं की बाजार हिस्सेदारी में भी वृद्धि होने की उम्मीद है, जिससे वे अन्य क्षेत्रों में आगे निकल सकेंगे। बढ़ते व्यापारिक तनाव के संदर्भ में, आपूर्ति श्रृंखला सुरक्षा संबंधी चिंताओं के कारण घरेलू नई ऊर्जा निर्माताओं द्वारा घरेलू आईजीबीटी का अधिक उपयोग किए जाने की उम्मीद है, जिससे घरेलू आईजीबीटी की हिस्सेदारी में वृद्धि होगी।

घरेलू निर्माताओं को लागत-प्रभाविता और त्वरित प्रतिक्रिया के लाभ प्राप्त हैं, जो नई ऊर्जा वाहनों की लागत में कमी और दक्षता में सुधार के रुझान के अनुरूप हैं। विदेशी प्रतिस्पर्धियों की तुलना में, घरेलू आईजीबीटी निर्माताओं की वाहन निर्माताओं के साथ संचार लागत कम है, डिलीवरी तेज़ है, सेवा क्षमताएं मजबूत हैं और वे ग्राहकों की जरूरतों को तुरंत पूरा करने में सक्षम हैं, जिससे उन्हें त्वरित प्रतिक्रिया का लाभ मिलता है। इसके अलावा, घरेलू पावर सेमीकंडक्टर निर्माताओं को उच्च लागत प्रदर्शन और कम लॉजिस्टिक्स और श्रम लागत के लाभ भी प्राप्त हैं, जो नई ऊर्जा वाहन निर्माताओं की बाजार में पैठ और हिस्सेदारी बढ़ाने के साथ-साथ लागत कम करने और दक्षता बढ़ाने की जरूरतों को पूरा करते हैं।

नीतियां और निधियां घरेलू आईजीबीटी उद्योग के विकास को समर्थन प्रदान करती हैं। आईजीबीटी का घरेलू और अंतरराष्ट्रीय बाजार विशाल है, और औद्योगिक संरचना उन्नयन, ऊर्जा संरक्षण और उत्सर्जन में कमी, नई ऊर्जा और अन्य क्षेत्रों में इसकी अपरिहार्य और महत्वपूर्ण भूमिका है। हाल के वर्षों में, देश ने औद्योगिक विकास, अनुसंधान और विकास, और वित्तीय एवं कर निवेश के पहलुओं से आईजीबीटी सहित अर्धचालक उद्योग के विकास को समर्थन देने के लिए कई नीतियां शुरू की हैं।

अगस्त 2020 में, राज्य परिषद ने "नए युग में एकीकृत सर्किट उद्योग और सॉफ्टवेयर उद्योग के उच्च गुणवत्ता वाले विकास को बढ़ावा देने के लिए कई नीतियां" जारी कीं, ताकि वित्त और कराधान, निवेश और वित्तपोषण, अनुसंधान और विकास आदि के माध्यम से अर्धचालक उद्योग के विकास को व्यापक रूप से समर्थन दिया जा सके। व्यापक नीतिगत समर्थन आईजीबीटी उद्योग के तीव्र विकास को प्रभावी रूप से बढ़ावा देगा।

इसके अतिरिक्त, राज्य वित्तीय स्तर पर भी सक्रिय सहायता प्रदान करता है। राष्ट्रीय एकीकृत सर्किट उद्योग कोष (जिसे बिग फंड कहा जाता है) के पहले और दूसरे चरण की स्थापना क्रमशः 2014 और 2019 में की गई थी। बिग फंड के पहले चरण में 138.7 बिलियन युआन जुटाए गए थे, जबकि बिग फंड के दूसरे चरण की पंजीकृत पूंजी 204.15 बिलियन युआन थी।

Jiwei.com के आंकड़ों के अनुसार, बड़े फंड के पहले चरण के निवेश क्षेत्रों में एकीकृत सर्किट निर्माण 67%, डिजाइन 17%, पैकेजिंग और परीक्षण 10%, और उपकरण सामग्री 6% शामिल हैं। बड़े फंडों के निवेश और उनके द्वारा समर्थित सामाजिक पूंजी के बल पर, आईजीबीटी सहित एकीकृत सर्किट उद्योग ने अच्छा विकास हासिल किया है।

संक्षेप में, घरेलू स्तर पर ऑटोमोबाइल आईजीबीटी के प्रतिस्थापन में तेजी आने की उम्मीद है, जिससे घरेलू निर्माताओं को अपनी हिस्सेदारी बढ़ाने में मदद मिलेगी। पहला: हमारा देश विश्व का सबसे बड़ा ऑटोमोबाइल उपभोक्ता बाजार है, और भविष्य में ऑटोमोबाइल उपभोक्ता मांग में लगातार वृद्धि होगी, जिससे घरेलू ऑटोमोबाइल आईजीबीटी निर्माताओं के विकास के लिए एक अच्छा अवसर मिलेगा। दूसरा: व्यापारिक टकराव बढ़ गए हैं, और स्वायत्त और नियंत्रणीय अर्धचालकों की आवश्यकता तेजी से बढ़ रही है। तीसरा: नई ऊर्जा वाहन उद्योग में घरेलू निर्माता अग्रणी भूमिका निभा रहे हैं और प्रतिस्पर्धा में आगे निकलने की उम्मीद है। घरेलू नई ऊर्जा वाहन कंपनियों की हिस्सेदारी बढ़ने और आपूर्ति श्रृंखला सुरक्षा संबंधी चिंताओं के कारण, यह उम्मीद की जाती है कि अधिक घरेलू अर्धचालक निर्माता उत्पादों का उपयोग करेंगे, और घरेलू आईजीबीटी की हिस्सेदारी में वृद्धि होगी। चौथा: घरेलू आईजीबीटी निर्माताओं के पास उच्च लागत दक्षता और त्वरित प्रतिक्रिया गति जैसे स्थानीय सेवा लाभ हैं, जो नई ऊर्जा वाहनों की लागत कम करने और दक्षता बढ़ाने की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, और भविष्य की प्रतिस्पर्धा में बाजार हिस्सेदारी बढ़ाने की उम्मीद है। पांचवां: राष्ट्रीय नीतियां और निधि आईजीबीटी उद्योग के विकास का समर्थन करते हैं। उपरोक्त विश्लेषण के आधार पर, हमारा मानना ​​है कि ऑटोमोटिव आईजीबीटी की घरेलू प्रतिस्थापन प्रक्रिया में तेजी आएगी और बाजार में इसकी हिस्सेदारी में वृद्धि होगी।

घरेलू आईजीबीटी निर्माता न केवल अपनी हिस्सेदारी बढ़ाएंगे, बल्कि घरेलू ऑटोमोटिव आईजीबीटी बाजार की तीव्र वृद्धि से भी पूरी तरह लाभान्वित होंगे। हमारे अनुमानों के अनुसार, चीन के नए ऊर्जा वाहन आईजीबीटी बाजार के 2025 तक 17.7 अरब युआन तक पहुंचने की उम्मीद है, जिसकी चक्रवृद्धि वृद्धि दर 43.45% होगी। इसी प्रकार, चीन के नए ऊर्जा वाहन चार्जिंग पाइल आईजीबीटी बाजार के 2025 तक 14.7 अरब युआन तक पहुंचने की उम्मीद है, जिसकी चक्रवृद्धि वृद्धि दर 43.45% होगी।

चीन में नई ऊर्जा वाहनों का आईजीबीटी बाजार 2025 तक 17.7 अरब युआन तक पहुंचने की उम्मीद है, जो 2020 की तुलना में 6 गुना अधिक है, और इसकी चक्रवृद्धि वृद्धि दर 43.45% है। चीन ऑटोमोबाइल एसोसिएशन के आंकड़ों के अनुसार, 2020 में चीन में वाहनों की बिक्री 25.3 मिलियन थी। यह अनुमान है कि 2025 तक चीन में वाहनों की बिक्री 30 मिलियन तक पहुंच जाएगी, जिसमें से 2020 में नई ऊर्जा वाहनों की बिक्री 1.32 मिलियन यूनिट होगी, और नई ऊर्जा वाहनों की पैठ दर 5.22% होगी।

यदि चीन में नई ऊर्जा वाहनों की पैठ दर 2025 तक "नई ऊर्जा वाहन उद्योग विकास योजना (2021-2035)" में प्रस्तावित 20% तक पहुंच जाती है, तो 2025 में चीन में नई ऊर्जा वाहनों की बिक्री 2020 के 1.32 मिलियन यूनिट से बढ़कर 6 मिलियन यूनिट हो जाएगी। ऊपर गणना किए गए नई ऊर्जा वाहन पावर सेमीकंडक्टर के चक्र मूल्य के अनुसार, यह अनुमान है कि चीन का नई ऊर्जा वाहन पावर सेमीकंडक्टर बाजार 2025 में 17.7 बिलियन युआन तक पहुंच जाएगा, जो 2020 के मुकाबले 6 गुना अधिक है, और इसकी चक्रवृद्धि वृद्धि दर 43.45% होगी।

अनुमान है कि चीन में नई ऊर्जा वाहनों के लिए आईजीबीटी बाजार 2025 तक 14.7 अरब युआन तक पहुंच जाएगा, जिसकी चक्रवृद्धि वृद्धि दर 43.45% होगी और आईजीबीटी को इसका सबसे अधिक लाभ मिलेगा। योले के आंकड़ों के अनुसार, 2019 में वैश्विक नई ऊर्जा वाहन आईजीबीटी बाजार का आकार 600 मिलियन अमेरिकी डॉलर था। ईवीसेल्सब्लॉग के आंकड़ों के अनुसार, 2019 में प्लग-इन हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों और शुद्ध बैटरी इलेक्ट्रिक वाहनों की वैश्विक बिक्री लगभग 2.2 लाख थी। इससे यह अनुमान लगाया जा सकता है कि आईजीबीटी साइकिलों का औसत मूल्य 273 अमेरिकी डॉलर है (जो साइकिल पावर सेमीकंडक्टर के मूल्य का 83% है), जो वेफर फाउंड्री की सीमित उपलब्धता से प्रभावित है। वर्तमान में वैश्विक सेमीकंडक्टर वेफर फाउंड्री की सीमित उत्पादन क्षमता को ध्यान में रखते हुए, यह उम्मीद की जाती है कि इस वर्ष नई ऊर्जा वाहन पावर सेमीकंडक्टर की कीमत उच्च स्तर पर बनी रहेगी और भविष्य में विद्युतीकरण के रुझान और दोहरे मोटर वाले वाहनों की बढ़ती संख्या के साथ साइकिलों का मूल्य धीरे-धीरे बढ़ेगा। मेरे देश में 2025 में नई ऊर्जा वाहनों की 6 मिलियन यूनिट की बिक्री से गुणा करने पर, चीन के नए ऊर्जा वाहन आईजीबीटी बाजार का आकार 2020 में लगभग 2.4 बिलियन से बढ़कर 2025 में 14.7 बिलियन होने की उम्मीद है, जिसमें 43.45% की चक्रवृद्धि वृद्धि दर होगी।

अनुमान है कि चीन में नई ऊर्जा वाहनों के चार्जिंग पाइल (IGBT) का बाजार 2025 तक 10.9 अरब युआन तक पहुंच जाएगा, जिसमें 35% की चक्रवृद्धि वृद्धि दर होगी। वर्तमान में, नई ऊर्जा वाहनों का स्क्रैपिंग चक्र 8 से 10 वर्ष का है। ऊपर उल्लिखित प्रत्येक वर्ष में नई ऊर्जा वाहनों की बिक्री के अनुमानों के अनुसार, यह अनुमान है कि 2025 तक नई ऊर्जा वाहनों की संख्या 22.46 मिलियन तक पहुंच जाएगी।

नए बुनियादी ढांचे के विकास के साथ, यह मानते हुए कि 2025 तक वाहन-से-चार्जिंग पाइल्स का अनुपात बढ़कर 2:1 हो जाएगा, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि 2025 में चार्जिंग पाइल्स की संख्या लगभग 11.23 मिलियन होगी। चूंकि नई बुनियादी ढांचा नीति सार्वजनिक चार्जिंग पाइल्स के निर्माण पर केंद्रित है, इसलिए सार्वजनिक चार्जिंग पाइल्स का अनुपात 2020 में 48% से बढ़कर 2025 में 50% होने की उम्मीद है। इसके अलावा, फास्ट चार्जिंग की बढ़ती मांग के कारण, सार्वजनिक चार्जिंग पाइल्स में डीसी चार्जिंग पाइल्स का अनुपात 2020 में 38% से बढ़कर 2025 में 50% होने की उम्मीद है।

स्टेट ग्रिड के चार्जिंग व्हीकल पाइल प्रोजेक्ट की बोली घोषणा के वर्षों के आंकड़ों के अनुसार, हमने गणना की है कि 60 किलोवाट के सार्वजनिक डीसी चार्जिंग पाइल (जो मुख्य बोलीदाता था) की औसत प्रति वाट कीमत 2017 में 1.15 युआन/वाट से घटकर 2019 में 0.9 युआन/वाट हो गई (एक मशीन की कीमत 2017 में 69,000 युआन से घटकर 2019 में 54,000 युआन हो गई); सार्वजनिक एसी चार्जिंग पाइलों पर एक मशीन की औसत कीमत 2017 में 9,500 युआन से घटकर 2019 में 5,400 युआन हो गई।

बाजार में प्रमुख नई ऊर्जा वाहन निर्माताओं के निजी चार्जिंग पाइल की कीमतों पर हमारे शोध के आधार पर, हमने गणना की है कि निजी चार्जिंग पाइल की कीमत 2017 में 12,700 युआन/यूनिट से घटकर 2020 में 7,800 युआन/यूनिट हो गई है। यह मानते हुए कि चार्जिंग पाइल की लागत का लगभग 20% हिस्सा आईजीबीटी का है, यह अनुमान लगाया गया है कि चार्जिंग पाइल के लिए घरेलू आईजीबीटी बाजार का आकार 2025 में 10.9 बिलियन युआन तक पहुंच जाएगा, जो 2020 में 2.5 बिलियन युआन से 3.4 गुना अधिक है, और इसकी वार्षिक चक्रवृद्धि वृद्धि दर 34.5% होगी।

  6    उत्पादन क्षमता की कमी को अल्पावधि में दूर करना मुश्किल है, और पावर सेमीकंडक्टर क्षेत्र में तेजी जारी है।

8 इंच की उत्पादन क्षमता सीमित है और फाउंड्री पूरी क्षमता से काम कर रही है। 2020 में, 5G के व्यावसायीकरण और महामारी के कारण उत्पन्न "घर पर रहने की अर्थव्यवस्था" ने समाज के डिजिटल परिवर्तन को गति दी है। ऑटोमोबाइल, घरेलू उपकरण और डिजिटल उपकरणों जैसे टर्मिनल उपकरणों के बाजार में लगातार सुधार हो रहा है, जिससे सेमीकंडक्टर की मांग में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है।

इसके अलावा, यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका में महामारी अभी तक पूरी तरह से नियंत्रण में नहीं आई है, और चीन-अमेरिका व्यापार संबंधों के अनिश्चित भविष्य जैसे कारकों ने चिप निर्माताओं को सुरक्षा भंडार बढ़ाने के लिए प्रेरित किया है। कई कारकों के प्रभाव से वेफर फाउंड्री उत्पादन क्षमता की आपूर्ति मांग से अधिक हो गई है, और प्रमुख वेफर फाउंड्री निर्माताओं की 8-इंच उत्पादन क्षमता लगभग पूर्ण क्षमता पर है। दुनिया की सबसे उन्नत कंपनियों में से एक, हुआहोंग होंगली की क्षमता उपयोग दर 2020 की तीसरी तिमाही में 100% से अधिक थी, और यूएमसी और एसएमआईसी की क्षमता उपयोग दर भी 95% के उच्च स्तर पर थी।

वैश्विक स्तर पर नई वेफर उत्पादन क्षमता के पूर्ण उत्पादन स्तर तक पहुंचने का समय मुख्य रूप से 2023-2025 के दौरान है, और अल्पावधि में उत्पादन क्षमता की कमी को दूर करना मुश्किल है। वैश्विक उत्पादन क्षमता के परिप्रेक्ष्य से, ICInsights के आंकड़ों के अनुसार, यह अनुमान लगाया गया है कि 2020 में विश्व की नई (8-इंच समतुल्य) वेफर उत्पादन क्षमता लगभग 17.9 मिलियन यूनिट होगी, और 2021 में इसमें 20.8 मिलियन यूनिट की वृद्धि होगी। हालांकि, उपकरण खरीद, डिबगिंग, ग्राहक सत्यापन और अन्य कारणों से, वेफर विनिर्माण संयंत्रों की उत्पादन क्षमता में वृद्धि की अवधि अपेक्षाकृत लंबी है, आमतौर पर लगभग 3-5 वर्ष। नई उत्पादन क्षमता के इस हिस्से के 2023-2025 में पूर्ण उत्पादन स्तर तक पहुंचने की उम्मीद है, जिससे अल्पावधि में उत्पादन क्षमता की कमी को दूर करना मुश्किल हो जाता है।

घरेलू सेमीकंडक्टर उत्पादन की निर्माणाधीन क्षमता लगभग 27.96 मिलियन 8-इंच वेफर्स प्रति वर्ष के बराबर है, जिनमें से अधिकांश का उत्पादन 2022 में शुरू हो जाएगा। हालांकि, नई उत्पादन लाइन के चालू होने के बाद उत्पादन क्षमता में वृद्धि की लंबी अवधि को देखते हुए, अल्पावधि में उत्पादन क्षमता की कमी को दूर करना मुश्किल है। हमारे अपूर्ण आंकड़ों के अनुसार, वर्तमान घरेलू सेमीकंडक्टर उत्पादन क्षमता लगभग 2.88 मिलियन पीस/माह (सिलिकॉन-आधारित वेफर्स और कंपाउंड सेमीकंडक्टर बेस वेफर्स सहित 8-इंच वेफर्स के बराबर) है, और निर्माणाधीन कुल घरेलू सेमीकंडक्टर उत्पादन क्षमता लगभग 2.33 मिलियन पीस/माह (27.96 मिलियन पीस/वर्ष) है। अधिकांश नई उत्पादन लाइनें 2022 में चालू हो जाएंगी। हालांकि, नई उत्पादन लाइनों के चालू होने के बाद भी उत्पादन क्षमता में वृद्धि की 3-5 साल की अवधि को देखते हुए, पूर्ण उत्पादन शीघ्रता से प्राप्त नहीं किया जा सकता है। यह अनुमान लगाया जा रहा है कि अल्पावधि में उत्पादन क्षमता की कमी को दूर करना अभी भी कठिन होगा।

अनुमान है कि 2025 तक वैश्विक ऑटोमोटिव-ग्रेड IGBT मॉड्यूल के लिए आवश्यक 8-इंच वेफर्स की संख्या 1.69 मिलियन हो जाएगी, जो 2020 की तुलना में 5.4 गुना अधिक है। वर्तमान में, बाजार में दो प्रकार के इलेक्ट्रिक वाहन उपलब्ध हैं: सिंगल-मोटर और ड्यूल-मोटर। फिलहाल, मुख्यधारा के नए ऊर्जा वाहन सिंगल-मोटर कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते हैं। हालांकि, भविष्य में नए ऊर्जा वाहन निर्माण तकनीक में सुधार के साथ, उच्च प्रदर्शन प्रदान करने वाले ड्यूल-मोटर नए ऊर्जा वाहनों की पैठ दर में वृद्धि होगी।

नई ऊर्जा से चलने वाले वाहनों में, प्रत्येक मोटर में एक इन्वर्टर लगा होता है, और प्रत्येक इन्वर्टर में एक IGBT मॉड्यूल का उपयोग होता है। दोहरी मोटरों के उत्कृष्ट प्रदर्शन को देखते हुए, हमारा अनुमान है कि 2025 तक इसकी पैठ दर 20% तक पहुँच जाएगी। अनुमान है कि 2025 तक, विश्व को 12 मिलियन इलेक्ट्रिक वाहनों और 14.4 मिलियन मोटरों के लिए IGBT मॉड्यूल असेंबल करने की आवश्यकता होगी। वर्तमान में, एक ऑटोमोटिव-ग्रेड IGBT मॉड्यूल में 10-18 IGBT चिप्स पैक किए जाते हैं (IGBT मॉड्यूल के विभिन्न वोल्टेज स्तरों के कारण चिप्स की संख्या भिन्न होती है)। औसतन 15,216 मिलियन IGBT चिप्स की आवश्यकता होगी। इस गणना के आधार पर कि प्रत्येक 8-इंच वेफर से लगभग 128 IGBT चिप्स काटे जा सकते हैं, यह अनुमान लगाया गया है कि अकेले ऑटोमोटिव-ग्रेड IGBT मॉड्यूल के लिए 8-इंच वेफर्स की वैश्विक मांग 2025 तक 1.69 मिलियन तक पहुँच जाएगी, जो 2020 की तुलना में 5.4 गुना अधिक है।

वेफर की कीमतों में वृद्धि का असर औद्योगिक श्रृंखला के निचले स्तरों तक भी पहुंच गया है, और सेमीकंडक्टर उद्योग में तेजी जारी है। टर्मिनल की मांग लगातार बढ़ रही है, मौजूदा फाउंड्री उत्पादन क्षमता पहले से ही पूरी क्षमता पर है, और अल्पावधि में नई उत्पादन क्षमता में तेजी से वृद्धि नहीं की जा सकती। आपूर्ति और मांग के बीच इस विरोधाभास के कारण वेफर फाउंड्री की कीमतों में वृद्धि हुई है।

टीएसएमसी ने अपने प्रमुख ग्राहकों के लिए 12-इंच वेफर फाउंड्री पर दी जा रही 3% छूट रद्द कर दी है। यूएमसी ने पहले 8-इंच वेफर फाउंड्री की कीमत बढ़ाई और फिर 12-इंच वेफर फाउंड्री की कीमत भी बढ़ा दी। फाउंड्री की कीमतों में इस वृद्धि का असर उद्योग श्रृंखला के निचले स्तर के निर्माताओं पर तुरंत पड़ा, जिनमें से अधिकांश ने अपनी कीमतों में 10% से अधिक की वृद्धि की। इनमें से, रेनेसास इलेक्ट्रॉनिक्स ने घोषणा की है कि कुछ एनालॉग और पावर उत्पादों की कीमतों में 15% से 100% तक की वृद्धि होगी। उत्पादों की बढ़ती कीमतों का लाभ उठाते हुए, इन्फिनियन जैसी कंपनियों ने उत्पाद वितरण समय बढ़ा दिया है। उम्मीद है कि सेमीकंडक्टर उद्योग श्रृंखला की समृद्धि में लगातार वृद्धि होगी।

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