เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์มีพื้นที่เพิ่มขึ้นเกือบ 7 เท่าภายใน 5 ปี โดย IGBT ได้รับประโยชน์มากที่สุด

ด้วยแรงผลักดันจากนโยบายสนับสนุน การอนุรักษ์พลังงาน และการลดการปล่อยมลพิษ การใช้รถยนต์พลังงานใหม่จึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว คาดว่าอัตราการใช้รถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศจะแตะ 20% ในปี 2025 และอัตราการใช้รถยนต์พลังงานใหม่ในสหภาพยุโรปจะแตะ 40% ในปี 2030 แนวโน้มการใช้รถยนต์ไฟฟ้าได้เพิ่มมูลค่าของเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าที่ใช้ในรถยนต์อย่างมาก จากสถิติของ Infineon ราคาขายเฉลี่ย (ASP) ของเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างมากจาก 71 ดอลลาร์สหรัฐสำหรับรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม เป็น 330 ดอลลาร์สหรัฐสำหรับรถยนต์ไฮบริดแบบเสียบปลั๊ก/รถยนต์ไฟฟ้าล้วน ซึ่งสูงกว่ารถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมถึง 4.6 เท่า จากการคำนวณของเรา คาดว่าตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ทั่วโลกจะแตะ 8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 และตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกจะแตะ 5.3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 ซึ่งสูงกว่าปี 2020 ถึง 7.3 เท่า โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีแบบทบต้นที่ 48.8% ในอีกสิบปีข้างหน้า ตลาด IGBT สำหรับสถานีชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่ในจีน สหรัฐอเมริกา และยุโรป จะมีส่วนแบ่งการตลาดเพิ่มขึ้นถึง 9.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ปัจจุบัน IGBT และ MOSFET ส่วนใหญ่ใช้ในเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ IGBT เป็นส่วนประกอบหลักของอินเวอร์เตอร์หลักของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าในรถยนต์พลังงานใหม่ และสามารถใช้ในวงจรอินเวอร์เตอร์เสริม วงจร DC/DC chopper วงจร OBC (charging/inverter) เป็นต้น โดยมีมูลค่าต่อคันสูงถึง 273 ดอลลาร์สหรัฐ คิดเป็น 83% ของราคาขายเฉลี่ย (ASP) ของเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ ซึ่งเป็นส่วนแบ่งการตลาดส่วนใหญ่ เราคาดการณ์ว่าตลาด IGBT สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกจะแตะระดับ 4.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีประมาณ 48.8% นับเป็นเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ประเภทที่ได้รับประโยชน์มากที่สุดภายใต้กระแสการใช้พลังงานไฟฟ้า

อุปสรรคสำคัญสามประการ ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ กระบวนการ และความได้เปรียบจากการเป็นผู้บุกเบิก สร้างเป็นปราการด่านที่แข็งแกร่ง

1) ข้อจำกัดด้านผลิตภัณฑ์: IGBT ระดับยานยนต์ต้องมีข้อกำหนดที่เข้มงวด เช่น อายุการใช้งานยาวนาน อัตราความล้มเหลวต่ำ และความทนทานต่อแผ่นดินไหวสูง ต้องสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพการทำงานที่รุนแรง เช่น สภาพการทำงานที่มีอุณหภูมิสูงและต่ำมาก "ร้อนจัด" และ "เย็นจัด" ฝุ่นละออง และสภาพแวดล้อมที่มีเกลือและด่าง ต้องทนต่อการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าบ่อยครั้งที่เกิดจากการเริ่มและหยุดการทำงานบ่อยครั้ง และมีข้อกำหนดด้านผลิตภัณฑ์ที่สูงมาก

2) อุปสรรคในกระบวนการผลิต: ในการออกแบบ IGBT ระดับยานยนต์ จำเป็นต้องสร้างความสมดุลระหว่างการเปิดและปิด การต้านทานการลัดวงจร และแรงดันตกคร่อมขณะนำไฟฟ้า และการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมนั้นมีความซับซ้อนเป็นพิเศษ ในระหว่างการผลิต กระบวนการผลิตแผ่นโลหะบางมีแนวโน้มที่จะแตกหัก และจุดหลอมเหลวที่จำกัดของโลหะด้านหน้าทำให้ควบคุมอุณหภูมิการอบอ่อนได้ยาก นอกจากนี้ ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการเชื่อมและการยึดติดของบรรจุภัณฑ์โมดูล IGBT ก็สูงเช่นกัน

3) วงจรการรับรองใช้เวลานาน ต้นทุนการเปลี่ยนทดแทนสูง และมีผลกระทบจากประสบการณ์ จึงมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในฐานะผู้บุกเบิกในอุตสาหกรรม

ก) IGBT ระดับยานยนต์ต้องเป็นไปตามมาตรฐานความน่าเชื่อถือ มาตรฐานการจัดการคุณภาพ และมาตรฐานความปลอดภัยเชิงฟังก์ชัน จึงจะมีสิทธิ์เข้าสู่ห่วงโซ่อุปทานของผู้ผลิตรถยนต์ระดับชั้นนำ โดยทั่วไประยะเวลาการรับรองจะอย่างน้อย 2 ปี

b) เนื่องจากโมดูล IGBT เป็นส่วนประกอบสำคัญในรถยนต์ ผู้ผลิตชิ้นส่วนปลายทางจึงมักระมัดระวังเมื่อทำการเปลี่ยนโมดูลเหล่านี้ เนื่องจากคำนึงถึงความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือ โดยจะตัดสินใจจัดซื้อในปริมาณมากก็ต่อเมื่อผ่านการทดสอบตรวจสอบจำนวนมากและการประเมินอย่างครอบคลุมแล้วเท่านั้น ซึ่งต้นทุนในการเปลี่ยนนั้นสูงมาก

ค) ธุรกิจ IGBT จำเป็นต้องอาศัยประสบการณ์ที่สั่งสมมาอย่างยาวนานเพื่อให้เกิดความรู้ความเชี่ยวชาญในระดับที่ดี

d) อุตสาหกรรม IGBT เป็นอุตสาหกรรมที่ต้องใช้เงินทุนสูง และอุปกรณ์การผลิตและการทดสอบโดยพื้นฐานแล้วต้องนำเข้า นอกจากนี้ ความต้องการเงินทุนหมุนเวียนสำหรับบริษัทผู้ผลิต IGBT ก็มีมากเช่นกัน ผู้ประกอบการรายใหม่มักเผชิญกับการลงทุนจำนวนมากและผลผลิตต่ำในระยะเริ่มต้น พวกเขาต้องการการสนับสนุนทางการเงินที่แข็งแกร่งเพื่อดำเนินการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ การผลิต และการขายต่อไป เมื่อพิจารณารวมกันแล้ว บริษัทผู้บุกเบิกในอุตสาหกรรม IGBT จึงมีข้อได้เปรียบจากการเป็นผู้ริเริ่มอย่างชัดเจน

สภาพการแข่งขันได้กลายเป็น "เส้นทางคุณภาพสูง" สำหรับอุตสาหกรรมที่กำลังเติบโต แต่ปัจจุบันอัตราการนำเทคโนโลยีมาใช้ในประเทศยังคงต่ำอยู่

จากสถิติของ Omdia ในปี 2019 ผู้ผลิตโมดูล IGBT ชั้นนำ 10 อันดับแรกของโลกครองส่วนแบ่งการตลาด 76% ส่วนแบ่งการตลาดกระจุกตัวและรูปแบบการแข่งขันดี ในส่วนของ IGBT สำหรับยานยนต์ เนื่องจากอุปสรรคทางอุตสาหกรรมสูง ส่วนแบ่งการตลาดของโมดูล IGBT CR4 สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนในปี 2019 รวมอยู่ที่ 81% แสดงให้เห็นถึงรูปแบบการผูกขาดโดยกลุ่มบริษัท ในจำนวนนี้ Infineon ครองอันดับหนึ่งด้วยส่วนแบ่งการตลาด 58.2% BYD อันดับสองด้วยส่วนแบ่งการตลาด 18% Mitsubishi Electric และ Semikron อันดับสามและสี่ตามลำดับ IGBT สำหรับยานยนต์กลายเป็น "เส้นทางคุณภาพสูง" ในอุตสาหกรรมที่กำลังเติบโตด้วยพื้นที่การเติบโตที่กว้างขวางและสภาพการแข่งขันที่ดี อย่างไรก็ตาม ในบรรดาผู้ผลิต IGBT ชั้นนำ 10 อันดับแรกของรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนในปี 2019 มีเพียงผู้ผลิตในประเทศ 3 ราย ได้แก่ BYD, Star Semiconductor และ CRRC Times Electric ที่ติดอันดับต้น ๆ โดยมีส่วนแบ่งการตลาดรวม 20.4% มีโอกาสมากมายสำหรับการทดแทนด้วยสินค้าภายในประเทศ

ปัจจัยหลายประการกำลังเร่งให้เกิดการทดแทนผลิตภัณฑ์ภายในประเทศ และผู้ผลิตในประเทศมีศักยภาพมหาศาลสำหรับการพัฒนาในอนาคต

ปัจจัยหลายประการเร่งให้เกิดการทดแทนภายในประเทศ: 1) จีนเป็นตลาดผู้บริโภครถยนต์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกอยู่แล้ว และความต้องการรถยนต์ของผู้บริโภคจะยังคงเพิ่มขึ้นในอนาคต ซึ่งเป็นโอกาสที่ดีสำหรับผู้ผลิต IGBT ในประเทศ 2) เมื่อความขัดแย้งทางการค้าทวีความรุนแรงขึ้น ความต้องการเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นอิสระและควบคุมได้จึงมีความเร่งด่วนมากขึ้น 3) ผู้ผลิตในประเทศกำลังเป็นผู้นำในการพัฒนาอุตสาหกรรมรถยนต์พลังงานใหม่และคว้าความได้เปรียบจากการเป็นผู้บุกเบิก เมื่อส่วนแบ่งของผู้ผลิตรถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศเพิ่มขึ้น คาดว่าจะมีการใช้ผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในประเทศมากขึ้นเนื่องจากข้อพิจารณาด้านความมั่นคงของห่วงโซ่อุปทาน 4) ผู้ผลิต IGBT ในประเทศมีข้อได้เปรียบด้านบริการในท้องถิ่น เช่น ประสิทธิภาพด้านต้นทุนสูงและความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว ซึ่งตอบสนองความต้องการของรถยนต์พลังงานใหม่ในการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพ และคาดว่าจะเพิ่มส่วนแบ่งการตลาด 5) การส่งเสริมด้านนโยบายและการสนับสนุนทางการเงินช่วยให้อุตสาหกรรม IGBT ในประเทศพัฒนาอย่างรวดเร็ว ในแง่ของตลาดภายในประเทศ จากการคำนวณของเรา คาดว่าตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนจะแตะระดับ 17.7 พันล้านหยวนในปี 2025 ซึ่งสูงกว่าปี 2020 ถึง 6 เท่า โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีสูงถึง 44% คาดว่าตลาด IGBT สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนจะแตะระดับ 14.7 พันล้านหยวนในปี 2025 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีประมาณ 44% และในปี 2025 ตลาด IGBT สำหรับแท่นชาร์จของจีนจะแตะระดับ 10.9 พันล้านหยวน โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี 35% จากการวิเคราะห์ข้างต้น เราเชื่อว่ากระบวนการทดแทน IGBT ในประเทศสำหรับยานยนต์จะเร่งตัวขึ้น เมื่อรวมกับส่วนแบ่งการตลาดที่ต่ำในปัจจุบันและพื้นที่การเติบโตของอุตสาหกรรมที่กว้างขวาง ผู้ผลิต IGBT ในประเทศจึงมีศักยภาพการเติบโตอย่างมหาศาลในอนาคต

ปัญหาเรื่องกำลังการผลิตที่จำกัดนั้นยากที่จะแก้ไขได้ในระยะสั้น และตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าก็ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง

การใช้งาน 5G ในเชิงพาณิชย์และเศรษฐกิจแบบอยู่บ้านในช่วงการระบาดของโรคกำลังเร่งการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลของสังคม ตลาดรถยนต์พลังงานใหม่ เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน อุปกรณ์ดิจิทัล และอุปกรณ์ปลายทางอื่นๆ กำลังคึกคักขึ้น ส่งผลให้ความต้องการเซมิคอนดักเตอร์เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์จำเป็นต้องเพิ่มสินค้าคงคลังเพื่อความปลอดภัยเนื่องจากความมั่นคงของห่วงโซ่อุปทาน การรวมกันของหลายปัจจัยส่งผลให้กำลังการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ตึงตัว ปัจจุบัน โรงงานผลิตเวเฟอร์รายใหญ่ทั้งหมดกำลังผลิตเต็มกำลัง จากมุมมองระดับโลก ICinsight คาดการณ์ว่าทั่วโลกจะเพิ่มกำลังการผลิตเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วเทียบเท่า 20.8 ล้านชิ้นในปี 2021 จากมุมมองภายในประเทศ กำลังการผลิตเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วเทียบเท่าที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างอยู่ที่ประมาณ 27.96 ล้านชิ้นต่อปี ซึ่งส่วนใหญ่จะเริ่มผลิตในปี 2022 อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาว่าจะมีช่วงเวลาการเพิ่มกำลังการผลิตประมาณ 3-5 ปีหลังจากที่สายการผลิตใหม่เริ่มดำเนินการ จึงเป็นการยากที่จะบรรเทาปัญหาความตึงตัวของกำลังการผลิตในระยะสั้น ด้วยความต้องการรถยนต์พลังงานใหม่และสถานีชาร์จที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว คาดว่าความต้องการเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วสำหรับโมดูล IGBT ระดับยานยนต์ทั่วโลกจะสูงถึง 1.69 ล้านชิ้นในปี 2025 เพิ่มขึ้น 5.4 เท่าเมื่อเทียบกับปี 2020 ความต้องการการผลิตเวเฟอร์ยังคงมีช่องว่างขนาดใหญ่ ตั้งแต่ต้นปี ผู้ผลิตชิปรายใหญ่ทั้งในและต่างประเทศได้ปรับขึ้นราคาสินค้าหรือขยายเวลาการส่งมอบ คาดว่าความเจริญรุ่งเรืองของห่วงโซ่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จะยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

  1    การใช้งานรถยนต์พลังงานใหม่กำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ก็เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในรอบ 5 ปี

1.1. การใช้งานรถยนต์พลังงานใหม่กำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ก็มีทั้งปริมาณและราคาที่เพิ่มขึ้น

การสนับสนุนด้านนโยบาย การอนุรักษ์พลังงาน และการลดการปล่อยมลพิษ เป็นแรงผลักดันสำคัญที่ทำให้การใช้รถยนต์พลังงานใหม่แพร่หลายมากขึ้น แผนพัฒนาอุตสาหกรรมรถยนต์พลังงานใหม่ของประเทศ (2021-2035) ได้วางวิสัยทัศน์สำหรับการพัฒนารถยนต์พลังงานใหม่ โดยตั้งเป้าไว้ว่าภายในปี 2025 อัตราการใช้รถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศจะสูงถึงร้อยละ 20

ในระดับสากล หลายประเทศในยุโรปได้นำนโยบายสองด้านมาใช้ ได้แก่ การจำกัดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และนโยบายให้เงินอุดหนุนรถยนต์พลังงานใหม่ เพื่อรับมือกับแรงกดดันจากภาวะโลกร้อน และเส้นทางการเปลี่ยนไปใช้รถยนต์ไฟฟ้าก็ชัดเจนมากขึ้นเรื่อยๆ ในสหภาพยุโรป ข้อตกลงการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากยานยนต์ของ ACEA กำหนดว่า การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากยานยนต์ต้องน้อยกว่า 59 กรัมต่อกิโลเมตรภายในปี 2030 จากการคำนวณของ Infineon อัตราการใช้รถยนต์พลังงานใหม่ในสหภาพยุโรปจะสูงถึง 40% ในปี 2030

การใช้ระบบไฟฟ้าส่งผลให้มูลค่าของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์กำลังสำหรับจักรยานเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก ราคาขายเฉลี่ยของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์กำลังสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าล้วนสูงถึง 330 ดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งสูงกว่ารถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมถึง 4.6 เท่า รถยนต์พลังงานใหม่ที่ใช้ระบบไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงานหลักนั้นต้องการความสามารถในการจัดการพลังงานและการแปลงพลังงานของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่สูงขึ้น

ในรถยนต์ทั่วไป สารกึ่งตัวนำกำลังส่วนใหญ่ใช้ในการสตาร์ทรถ การผลิตพลังงาน และความปลอดภัย และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แรงดันต่ำและกำลังต่ำก็สามารถตอบสนองความต้องการในการทำงานได้ แต่ในรถยนต์พลังงานใหม่ แรงดันไฟฟ้าสูงที่ส่งออกมาจากแบตเตอรี่ทำให้ต้องมีการแปลงแรงดันและการกลับกระแสบ่อยครั้ง วงจรเหล่านี้จึงเพิ่มความต้องการสารกึ่งตัวนำกำลัง เช่น IGBT และ MOSFET อย่างมาก จากข้อมูลของ Infineon พบว่า มูลค่าของสารกึ่งตัวนำกำลังในรถยนต์เชื้อเพลิงทั่วไปอยู่ที่ 71 ดอลลาร์สหรัฐ ในขณะที่รถยนต์ไฮบริดแบบเสียบปลั๊ก/รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ล้วนมีมูลค่า 330 ดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งสูงกว่ารถยนต์เชื้อเพลิงทั่วไปถึง 4.6 เท่า

ตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ทั่วโลกจะแตะระดับ 8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 จากข้อมูลของ Yole ตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าทั่วโลกจะแตะระดับ 22.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 และจากสถิติของ Zhiyan Consulting พบว่าภาคยานยนต์ครองส่วนแบ่ง 35.4% ของตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าทั่วโลกในปี 2019 หากสัดส่วนนี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง คาดว่าตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ทั่วโลกจะแตะระดับ 7.965 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025

ตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกคาดว่าจะแตะระดับ 5.3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 ซึ่งเพิ่มขึ้น 7.3 เท่าจากปี 2020 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี (CAGR) อยู่ที่ 48.8% ตามการคาดการณ์ของ AlixPartners ยอดขายรถยนต์ทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นจาก 70.5 ล้านคันในปี 2020 เป็น 94 ล้านคันในปี 2025 ขณะที่ EVTank คาดการณ์ว่ายอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นจาก 2.21 ล้านคันในปี 2019 เป็น 12 ล้านคันในปี 2025 และอัตราการใช้รถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกจะอยู่ที่ 13% ในปี 2025 เพิ่มขึ้น 10.36% เมื่อเทียบกับปี 2019

ดังที่กล่าวมาข้างต้น จากสถิติล่าสุดของ Infineon ในปี 2020 มูลค่าของเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่แบบจักรยานอยู่ที่ 330 ดอลลาร์สหรัฐ เมื่อพิจารณาถึงกำลังการผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกที่ค่อนข้างจำกัดในปัจจุบัน คาดว่าราคาของเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่แบบจักรยานจะยังคงอยู่ในระดับสูงในปีนี้ และมูลค่าของจักรยานในอนาคตจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามแนวโน้มการใช้พลังงานไฟฟ้าและการเพิ่มขึ้นของการใช้มอเตอร์คู่ จากข้อมูลข้างต้น เราคาดการณ์ว่าตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่แบบจักรยานทั่วโลกจะแตะระดับ 5.3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 ซึ่งเพิ่มขึ้น 7.3 เท่าจากปี 2020 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีแบบทบต้นที่ 48.8%

1.2. ตลาด IGBT สำหรับแท่นชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลกกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว

จำนวนสถานีชาร์จในสิ่งอำนวยความสะดวกที่สำคัญสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ความต้องการ IGBT ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญ เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน เมื่ออัตราการใช้งานรถยนต์พลังงานใหม่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จำนวนสถานีชาร์จซึ่งเป็นสิ่งอำนวยความสะดวกที่สำคัญสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ก็จำเป็นต้องเพิ่มขึ้นพร้อมกันไปด้วย จากสถิติของ McKinsey ความต้องการชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่ในจีน สหรัฐอเมริกา และยุโรป จะอยู่ที่ประมาณ 18 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงในปี 2020 และคาดว่าภายในปี 2030 ความต้องการชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่จะสูงถึง 271 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีแบบทบต้นที่ 31.2% การเติบโตอย่างรวดเร็วของความต้องการสถานีชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่จะส่งผลให้การใช้งาน IGBT ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของสถานีชาร์จเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

คาดการณ์ว่าตลาด IGBT สำหรับสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าในจีน สหรัฐอเมริกา และยุโรป จะมีขนาดเพิ่มขึ้นถึง 9.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ในช่วงสิบปีระหว่างปี 2020 ถึง 2030 จากการประมาณการของ McKinsey พบว่า จีน สหรัฐอเมริกา และสหภาพยุโรป จำเป็นต้องลงทุน 19 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ 11 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และ 17 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ตามลำดับ ในช่วงทศวรรษ 2020-2030 เพื่อสร้างสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า 20 ล้าน/20 ล้าน/25 ล้านแห่ง เพื่อเติมเต็มช่องว่างความต้องการสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า โดย IGBT คิดเป็นประมาณ 20% ของต้นทุนทั้งหมดในแต่ละสถานีชาร์จ จากข้อมูลนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าตลาด IGBT สำหรับสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าในจีน สหรัฐอเมริกา และยุโรป จะมีขนาดเพิ่มขึ้นถึง 9.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ในอีกสิบปีข้างหน้า

  2  ในบรรดาเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ IGBT ได้รับประโยชน์มากที่สุด

IGBT และ MOSFET เป็นส่วนประกอบหลักของสารกึ่งตัวนำกำลังในรถยนต์ IGBT มีการใช้งานที่แตกต่างกันสี่อย่างในรถยนต์ อย่างแรกคือเป็นส่วนประกอบหลักของอินเวอร์เตอร์หลัก อินเวอร์เตอร์หลักจะแปลงกระแสตรงจากแบตเตอรี่เป็นกระแสสลับเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์รถยนต์ อย่างที่สองคือใช้ในวงจรอินเวอร์เตอร์เสริมเพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ในรถยนต์ อย่างที่สามคือใช้ในวงจรชอปเปอร์ DC/DC เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าต่างกัน และอย่างที่สี่คือใช้ใน OBC (วงจรชาร์จ/อินเวอร์เตอร์) เพื่อแปลงไฟกระแสสลับจากภายนอกเป็นไฟกระแสตรงเพื่อชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่

ในรถยนต์ที่มีระดับการใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำ เนื่องจากแรงดันไฟขาออกของแบตเตอรี่ต่ำและช่วงกำลังไฟฟ้าของอุปกรณ์จ่ายไฟต่ำ จึงสามารถใช้ MOSFET แทนวงจรอินเวอร์เตอร์เสริม วงจร DC/DC DC chopper และ IGBT ใน OBC เพื่อควบคุมต้นทุนได้

2.1. IGBT เป็นอุปกรณ์หลักของระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ของรถยนต์พลังงานใหม่ IGBT

ด้วยประสิทธิภาพที่เหนือกว่า IGBT จึงเป็นส่วนประกอบหลักของสารกึ่งตัวนำกำลังในรถยนต์พลังงานใหม่ IGBT ย่อมาจาก Insulated Gate Bipolar Transistor ซึ่งเป็นทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ที่มีฉนวนกั้น เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำกำลังแบบผสมที่ประกอบด้วย BJT และ MOSFET โดยรวมข้อดีของ MOSFET เข้าไว้ด้วยกัน ได้แก่ ความเร็วในการสวิตช์ที่รวดเร็ว ความต้านทานอินพุตสูง กำลังควบคุมต่ำ วงจรขับที่เรียบง่าย การสูญเสียการสวิตช์ต่ำ และข้อดีของ BJT ได้แก่ แรงดันนำไฟฟ้าต่ำ กระแสขณะเปิดสูง และการสูญเสียต่ำ ในรถยนต์พลังงานใหม่ โมดูล IGBT ส่วนใหญ่ใช้ในอินเวอร์เตอร์กำลังสูงเพื่อแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ของรถยนต์ นอกจากนี้ยังใช้ในอินเวอร์เตอร์กำลังเสริมเพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์ เช่น เครื่องปรับอากาศในรถยนต์

IGBT สามารถแบ่งออกเป็น IGBT แบบหลอดเดี่ยว, IGBT แบบโมดูล และ IPM โมดูลอัจฉริยะ ตามสภาพแวดล้อมการใช้งานที่แตกต่างกัน IGBT แบบหลอดเดี่ยวเป็นทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ชนิดเกตฉนวนแบบ N-channel enhancement ที่นำวงจรทั้งหมดโดยการจ่ายกระแสเบสให้กับทรานซิสเตอร์แบบ PNP เนื่องจากกระแสที่ใช้งานได้มีขนาดเล็ก โดยปกติจะต่ำกว่า 100A กำลังไฟฟ้าที่ใช้งานได้จึงต่ำ อย่างไรก็ตาม วงจรภายนอกของ IGBT แบบหลอดเดี่ยวมีความซับซ้อนและยากต่อการบรรจุ ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงระดับเทคโนโลยีและกระบวนการของผู้ผลิต IGBT

โมดูล IGBT เป็นผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์แบบโมดูลาร์ที่ประกอบด้วยชิป IGBT และไดโอดกู้คืนเร็ว (FWD) ที่บรรจุผ่านวงจรบริดจ์เฉพาะ มีการรวมชิปหลายตัวและบรรจุไว้ในโมดูลผ่านฉนวน ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเหมาะสมกับการใช้งานในสถานการณ์ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสไฟฟ้าสูง โมดูลอัจฉริยะ IPM รวมอุปกรณ์ IGBT วงจรขับ และวงจรป้องกันไว้ในโมดูลเดียว เนื่องจากมีฟังก์ชันการวินิจฉัยและป้องกันวงจรด้วยตนเอง จึงฉลาดกว่าโมดูล IGBT ทั่วไป และมักใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านที่มีการแปลงความถี่

ปัจจุบัน IGBT ของ Infineon ได้พัฒนามาถึงรุ่นที่เจ็ดแล้ว และผู้ผลิตในประเทศกำลังค่อยๆ ไล่ตามทันระดับความก้าวหน้าของโลก ในช่วงเวลากว่า 30 ปี ตั้งแต่ปี 1988 ถึง 2019 Infineon ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ IGBT รวมทั้งหมด 7 รุ่น โดยระดับเทคโนโลยีได้พัฒนาไปในทิศทางของการลดพื้นที่ชิป ความกว้างของสายการผลิต แรงดันตกคร่อมขณะเปิดวงจร เวลาปิดวงจร การสูญเสียพลังงาน และการเพิ่มแรงดันขณะปิดวงจร แม้ว่าตลาด IGBT ในประเทศส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะถูกครอบครองโดยบริษัทต่างชาติ แต่ด้วยการลงทุนอย่างต่อเนื่องในการวิจัยและพัฒนาของผู้ผลิตในประเทศ เทคโนโลยีผลิตภัณฑ์จึงยังคงไล่ตามทันระดับความก้าวหน้าของโลกอย่างต่อเนื่อง

ตัวอย่างเช่น ชิป IGBT รุ่นที่สองที่พัฒนาขึ้นโดยอิสระโดย Star Semiconductor นั้น ได้รับการเทียบเคียงกับชิป IGBT รุ่นที่หกของ Infineon (FS-Trench) และเริ่มผลิตในปริมาณมากในปี 2016 โดยมีการประกอบโมดูล IGBT ระดับยานยนต์รวม 160,000 ชุดในปี 2019 ผลิตภัณฑ์ IGBT4.0 ของ BYD มีการสูญเสียการสวิตช์ต่ำกว่า มีความสามารถในการส่งกระแสไฟฟ้าที่แรงกว่า และมีอายุการใช้งานที่ทนต่ออุณหภูมิได้นานกว่า IGBT รุ่นที่สี่ของ Infineon ที่วางจำหน่ายทั่วไปในตลาด

ตลาด IGBT สำหรับยานยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกคาดว่าจะแตะระดับ 4.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี (CAGR) อยู่ที่ 48.8% จากข้อมูลของ Yole พบว่าขนาดตลาด IGBT สำหรับยานยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกอยู่ที่ 600 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2019 และข้อมูลจาก EVSalesBlog ระบุว่ายอดขายรถยนต์ปลั๊กอินไฮบริดและรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ล้วนทั่วโลกในปี 2019 อยู่ที่ประมาณ 2.2 ล้านคัน จากข้อมูลนี้สามารถสรุปได้ว่ามูลค่าเฉลี่ยของ IGBT สำหรับจักรยานอยู่ที่ 273 ดอลลาร์สหรัฐ (คิดเป็น 83% ของมูลค่าเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับจักรยาน) เมื่อพิจารณาถึงกำลังการผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกในปัจจุบันที่ค่อนข้างจำกัด คาดว่าราคาของเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่จะยังคงอยู่ในระดับสูงในปีนี้ และมูลค่าของจักรยานในอนาคตจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามแนวโน้มการใช้พลังงานไฟฟ้าและการใช้งานมอเตอร์คู่ที่เพิ่มขึ้น เมื่อนำมาคูณกับประมาณการยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกของ EVtank ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ตลาด IGBT สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกคาดว่าจะเติบโตจากประมาณ 600 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2020 เป็น 4.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีประมาณ 48.8%

2.2. SiC มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าและคาดว่าจะกลายเป็นเทคโนโลยีรุ่นต่อไป

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้สารกึ่งตัวนำรุ่นที่สามมีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่ดีกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับสารกึ่งตัวนำที่ใช้ซิลิคอน สารกึ่งตัวนำรุ่นที่สาม เช่น GaN และ SiC มีช่องว่างพลังงานที่กว้างกว่า สนามไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการแตกตัวสูงกว่า การนำความร้อนสูงกว่า อัตราการอิ่มตัวของอิเล็กตรอนสูงกว่า และความต้านทานต่อรังสีสูงกว่า จึงเหมาะสมกว่าสำหรับการผลิตอุปกรณ์ที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง ความถี่สูง ทนต่อรังสี และกำลังสูง

จากข้อมูลของ Infineon อินเวอร์เตอร์ที่ทำจากวัสดุ SiC มีปริมาตรและน้ำหนักน้อยกว่าอินเวอร์เตอร์ที่ทำจากวัสดุ Si ถึง 3 เท่าและ 4 เท่า ตามลำดับ ข้อมูลจาก Rohm แสดงให้เห็นว่าในการใช้งาน ความถี่ในการสวิตช์ของ SiCMOSFET สามารถสูงถึงมากกว่า 50KHz (ในขณะที่ความถี่ในการสวิตช์ของ IGBT ทั่วไปอยู่ที่ 20KHz) และการสูญเสียพลังงานต่ำกว่า IGBT ที่ทำจาก Si ถึง 73% ดังนั้น MOSFET ที่ใช้ SiC จึงมีประสิทธิภาพสูงกว่าและมีขนาดเล็กกว่า IGBT

รถยนต์รุ่นไฮเอนด์บางรุ่นได้นำ MOSFET ที่ใช้ SiC มาใช้ ซึ่งคาดว่าจะเป็นทิศทางการพัฒนาในอนาคต Tesla Model 3 เป็นรุ่นแรกที่รวมโมดูลพลังงาน SiC แบบเต็มรูปแบบ โดยได้รับการพัฒนาโดยแผนกออกแบบทางวิศวกรรมของ Tesla ร่วมกับ STMicroelectronics และในทันที Infineon ก็ได้เข้ามาเป็นผู้จัดจำหน่ายโมดูลพลังงาน SiC สำหรับ Tesla Model 3 ด้วย นอกจากนี้ รถยนต์ไฟฟ้าขับเคลื่อนสี่ล้อ BYD Han EV ยังเป็นรุ่นแรกในประเทศที่ติดตั้งส่วนประกอบ SiCMOSFET เป็นจำนวนมาก และมีประสิทธิภาพโดยรวมของการควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ SiC สูงถึงกว่า 97%

ปัจจุบัน ผู้ผลิตในประเทศก็กำลังเร่งพัฒนาเทคโนโลยีการผลิต SiC เช่นกัน ตัวอย่างเช่น China Resources Micro ประสบความสำเร็จในการผลิต SiC ขนาด 6 นิ้วเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรกในเดือนกรกฎาคม 2020 โดยมีกำลังการผลิตตามแผน 1,000 ชิ้นต่อเดือน นอกจากนี้ New Clean Energy ยังมีสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามจำนวนมาก และคาดว่าจะเปิดตัวผลิตภัณฑ์ไดโอด SiC หลายรุ่นในอนาคต โดยจะมุ่งเน้นไปที่การใช้งานในรถยนต์พลังงานใหม่

ปัจจุบัน ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ยังคงมีข้อจำกัดด้านต้นทุนและผลผลิต และต้องใช้เวลาในการนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในวงกว้าง ปัจจุบัน ขนาดของแผ่นเวเฟอร์ SiC ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระดับสากลคือ 4 นิ้วและ 6 นิ้ว เนื่องจากพื้นที่เวเฟอร์มีขนาดเล็กและประสิทธิภาพการตัดชิปต่ำ ทำให้ต้นทุนของแผ่นเวเฟอร์ SiC สูง ผลผลิตในการผลิตและบรรจุภัณฑ์ที่ต่ำในขั้นตอนต่อมาทำให้ต้นทุนของอุปกรณ์ SiC ยังคงสูงอยู่

จากข้อมูลของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน ราคาของ SiCMOSFET สูงกว่า SiIGBT ถึง 4 เท่า ในระดับเดียวกัน อุปกรณ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์ต้องมีคุณสมบัติที่เข้มงวดมากขึ้น และต้องรักษาการทำงานที่เสถียรในอุณหภูมิที่สูงมากและสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนรุนแรง ดังนั้น ก่อนที่จะนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย SiCMOSFET จำเป็นต้องผ่านการรับรองความน่าเชื่อถือในระยะยาว โดยทั่วไปแล้ว ระยะเวลาการรับรองสำหรับโมดูล IGBT สำหรับยานยนต์จะอยู่ที่ประมาณ 2 ปี

  3  อุปสรรคสำคัญสามประการ ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ กระบวนการ และความได้เปรียบจากการเป็นผู้บุกเบิก สร้างเป็นปราการด่านที่แข็งแกร่ง

3.1. สภาพแวดล้อมการทำงานที่ซับซ้อนทำให้ IGBT ระดับยานยนต์มีมาตรฐานความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือสูงมาก

1) จำเป็นต้องปรับตัวให้เข้ากับสภาวะการทำงานที่มีอุณหภูมิสูงและต่ำมาก ทั้ง "ร้อนจัด" และ "เย็นจัด": IGBT ระดับยานยนต์มีช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง และสถานที่ติดตั้งที่แตกต่างกันก็มีช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกัน เช่น ห้องเครื่องยนต์ต้องการอุณหภูมิ -40℃ ถึง 155℃ ส่วนระบบควบคุมตัวถังต้องการอุณหภูมิ -40℃ ถึง 125℃ ในขณะที่ชิปและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคทั่วไปต้องการเพียงอุณหภูมิ 0℃ ถึง 70℃ เท่านั้น

2) ต้องทนต่อการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าบ่อยครั้งที่เกิดจากการสตาร์ทและหยุดรถบ่อยๆ: ยานพาหนะมักมีการสตาร์ทและหยุดรถบ่อยครั้งในสภาพการจราจรติดขัด ในขณะนั้น กระแสไฟฟ้าในการทำงานของโมดูล IGBT ในบูสเตอร์และอินเวอร์เตอร์จะเพิ่มขึ้นและลดลงบ่อยครั้ง ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อของ IGBT ซึ่งต้องการ IGBT ที่มีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดี

3) ต้องมีความทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนสูง: เนื่องจากสภาพการขับขี่ของรถยนต์มีความไม่แน่นอน เช่น บนภูเขา โคลน ถนนลูกรัง ฯลฯ IGBT ในรถยนต์อาจต้องเผชิญกับแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกอย่างมากขณะขับขี่ ดังนั้นขั้วต่อแต่ละขั้วของโมดูล IGBT ต้องมีความแข็งแรงทางกลเพียงพอที่จะสามารถทำงานได้ตามปกติภายใต้สภาวะการสั่นสะเทือนที่รุนแรง

4) สามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงได้: เมื่อพิจารณาถึงเชื้อรา ฝุ่น น้ำ สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่เป็นด่างเค็ม (ชายทะเล หิมะ ฝน ฯลฯ) EMC และการกัดกร่อนจากก๊าซที่เป็นอันตราย จึงมีการกำหนดข้อกำหนดที่สูงมากเกี่ยวกับประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของ IGBT เช่น การกันน้ำ การกันฝุ่น และการป้องกันการกัดกร่อน ภายใต้การรบกวนเหล่านี้ IGBT จะต้องไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานอย่างควบคุมไม่ได้ หรือรบกวนอุปกรณ์อื่นๆ ในยานพาหนะ (บัสควบคุม, MCU, เซ็นเซอร์)

5) ต้องมีอายุการใช้งานยาวนานและอัตราความล้มเหลวต่ำ อายุการใช้งานตามการออกแบบของรถยนต์ทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 15 ปี หรือ 600,000 กิโลเมตร ตลอดวงจรชีวิต ผู้ผลิตรถยนต์ต้องการอัตราความล้มเหลวของเซมิคอนดักเตอร์ในรถยนต์ในระดับเลขหลักเดียว (หนึ่งส่วนต่อล้านส่วน) ผู้ผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่ต้องการให้มีอัตราความล้มเหลวในระดับ PPB (ส่วนต่อพันล้านส่วน) ซึ่งเกือบจะเท่ากับค่าความคลาดเคลื่อนเป็นศูนย์

3.2. กระบวนการออกแบบ ผลิต และบรรจุภัณฑ์ของ IGBT เกรดสำหรับยานยนต์นั้นมีความซับซ้อน

การออกแบบ IGBT ระดับยานยนต์ต้องคำนึงถึงความสมดุลระหว่างการเปิดและปิด การต้านทานการลัดวงจร และแรงดันตกคร่อมจากการนำไฟฟ้า และการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมนั้นมีความซับซ้อนและเฉพาะเจาะจงมาก ชิป IGBT ระดับยานยนต์มักทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีกระแสสูง แรงดันสูง และความถี่สูง การออกแบบชิปจึงต้องมั่นใจว่าการเปิดและปิด การต้านทานการลัดวงจร และแรงดันตกคร่อมจากการนำไฟฟ้า (การควบคุมความร้อน) อยู่ในสภาวะสมดุล การออกแบบชิป การปรับแต่งพารามิเตอร์ และการเพิ่มประสิทธิภาพนั้นมีความซับซ้อนและเฉพาะเจาะจงมาก

ความยากลำบากหลักๆ ในกระบวนการออกแบบชิป ได้แก่:

(1) การออกแบบขั้วต่อต้องรับประกันความน่าเชื่อถือสูงในขณะที่ได้ขนาดเล็กและทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าสูง

(2) การออกแบบเซลล์ต้องบรรลุความหนาแน่นกระแสสูงในขณะที่ต้องมั่นใจถึงพื้นที่การทำงานที่ปลอดภัยกว้าง ซึ่งต้องใช้ความสามารถในการระบายความร้อนที่สูงมาก

(3) การออกแบบเซลล์ต้องบรรลุความหนาแน่นกระแสสูงในขณะที่ต้องมั่นใจว่ามีความสามารถในการลัดวงจรที่เพียงพอ

กระบวนการผลิตนั้นยากลำบาก แผ่นโลหะแตกหักง่าย และจุดหลอมเหลวของโลหะด้านหน้ามีจำกัด ทำให้ควบคุมอุณหภูมิการอบอ่อนได้ยาก เมื่อ IGBT ทำงาน จะสามารถมองได้ว่าเป็นสายไฟ และกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่าน IGBT ในแนวตั้งจากบนลงล่างจนกระทั่งถึงมอเตอร์ขับเคลื่อน

1) ยิ่งชิปบางลง ความต้านทานความร้อนก็จะยิ่งน้อยลง แต่ก็แตกหักง่ายเช่นกัน กระบวนการทำให้บางลง: ยิ่งชิปบางลง เส้นทางการไหลของกระแสไฟฟ้าก็จะสั้นลง และพลังงานที่สูญเสียไปในชิปก็จะลดลงตามไปด้วย ส่งผลให้แบตเตอรี่รถยนต์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ในช่วงปลายปี 2018 BYD ประกาศว่าสามารถทำให้เวเฟอร์บางลงได้ถึง 120 ไมโครเมตร ในขณะที่ชิป IGBT ของ Infineon สามารถทำให้บางลงได้ถึง 40 ไมโครเมตร การประมวลผลเพิ่มเติมบนเวเฟอร์และชิปที่มีความหนาระดับนี้ทำได้ยากมากในทางเทคนิคและแตกหักง่าย

2) กระบวนการด้านหลังต้องดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำ มิฉะนั้นจะทำให้โลหะด้านหน้าละลายได้ง่าย กระบวนการด้านหลัง ได้แก่ การฝังไอออนด้านหลัง การกระตุ้นด้วยการอบอ่อน การเคลือบโลหะด้านหลัง และขั้นตอนอื่นๆ เนื่องจากข้อจำกัดของจุดหลอมเหลวของโลหะด้านหน้าและการลดขนาดชิป IGBT อย่างต่อเนื่อง กระบวนการด้านหลังเหล่านี้จึงต้องดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำ (ไม่เกิน 450°C) มิฉะนั้นจะทำให้โลหะด้านหน้าละลายได้ง่ายและการกระตุ้นด้วยการอบอ่อนจะทำได้ยากมาก

อุปสรรคทางเทคนิคในการเชื่อมและการติดกาวของบรรจุภัณฑ์โมดูล IGBT นั้นสูงมาก IGBT ในรถยนต์ส่วนใหญ่ใช้ในรูปแบบของโมดูล โครงสร้างบรรจุภัณฑ์โมดูลคือการบรรจุอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบบแยกชิ้นลงในโมดูลโดยใช้วิธีการรวมบางอย่าง โมดูล IGBT โดยทั่วไปต้องผ่านกระบวนการทั้งหมดเก้าขั้นตอน ได้แก่ การปะ การเชื่อม การทำความสะอาดด้วยพลาสมา การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์ การติดกาว การเติมและอบกาว การขึ้นรูป การทดสอบ และการทำเครื่องหมาย ก่อนที่จะสามารถวางจำหน่ายในตลาดได้ ในบรรดาขั้นตอนเหล่านี้ การเชื่อมและการติดกาวเป็นส่วนที่ยากที่สุดของเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์โมดูล

(1) การเชื่อม: พารามิเตอร์ของกระบวนการเชื่อมต่อแผ่นเงินเผาผนึกที่อุณหภูมิต่ำล่าสุดนั้นยากต่อการควบคุม และต้นทุนของวัสดุและอุปกรณ์ก็สูง ซึ่งกลายเป็นอุปสรรคต่อการเข้าสู่ตลาด ปัจจุบัน เทคโนโลยีการเชื่อมหลักคือการบัดกรี แต่เทคโนโลยีนี้ให้ผลลัพธ์ที่ไม่สม่ำเสมอและเชื่อถือได้น้อย ด้วยเหตุนี้ จึงได้มีการพัฒนา กระบวนการเชื่อมต่อแผ่นเงินเผาผนึกที่อุณหภูมิต่ำขึ้นมา ชั้นบัดกรีของกระบวนการนี้มีข้อดีคือ การนำความร้อนสูง การนำไฟฟ้าสูง และความน่าเชื่อถือสูง อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ยากมาก การตั้งค่าพารามิเตอร์ของกระบวนการ ต้นทุนการซื้ออุปกรณ์ที่สูง และต้นทุนของผงเงินที่ใช้ในการผลิตที่สูง ได้กลายเป็นอุปสรรคที่จำกัดไม่ให้ผู้ผลิตใช้เทคโนโลยีนี้ ปัจจุบัน มีเพียงบริษัทชั้นนำ เช่น Infineon และ Mitsubishi เท่านั้นที่ใช้การเผาผนึกเงินที่อุณหภูมิต่ำสำหรับการเชื่อมในโมดูล IGBT ประสิทธิภาพสูงบางส่วนของพวกเขา

(2) การเชื่อมต่อ: มีความยากลำบากในกระบวนการสูง ปัจจุบัน ลวดเชื่อมต่อที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการเชื่อมต่อพื้นผิวชิปภายในของโมดูล IGBT คือลวดอลูมิเนียมและลวดทองแดง ลวดทองแดงมีความต้านทานต่ำ การนำความร้อนสูง และสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ ทำให้เหมาะสำหรับโมดูลยานยนต์ที่มีความหนาแน่นของกำลังสูงและการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ความยากลำบากของกระบวนการเชื่อมต่อลวดทองแดงคือ ต้องมีการเคลือบโลหะทองแดงบนพื้นผิวชิปและต้องใช้พลังงานอัลตราโซนิกสูง ซึ่งอาจทำให้ชิป IGBT เสียหายได้ 1) ทองแดงมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูงและต้องมีการปิดผนึกอย่างเข้มงวดและดำเนินการอย่างรวดเร็ว ลวดทองแดงจะเกิดออกซิเดชันทันทีเมื่อสัมผัสกับอากาศ โดยหลักการแล้ว การบรรจุสามารถเสร็จสิ้นได้ภายใน 48 ชั่วโมงหลังจากการแกะกล่อง ลวดทองแดงที่เกิดออกซิเดชันจะแข็งขึ้น เชื่อมต่อได้ยาก และมีแนวโน้มที่จะทำให้ข้อต่อหลุดหรือมีความแข็งแรงดึงต่ำ 2) ในระหว่างกระบวนการเชื่อมต่อ การไหลของก๊าซเฉื่อยป้องกันนั้นควบคุมได้ยาก เพื่อลดระดับการเกิดออกซิเดชันของทองแดง จำเป็นต้องเติมก๊าซป้องกันลงในบริเวณที่ให้ความร้อนแก่ชิ้นงานซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชัน ปริมาณการไหลที่มากเกินไปจะส่งผลต่ออุณหภูมิความร้อน และปริมาณการไหลที่น้อยเกินไปจะทำให้ประสิทธิภาพในการป้องกันลดลง 3) ข้อกำหนดด้านวัสดุสำหรับการทำอุปกรณ์จับยึดสำหรับการเชื่อมแบบแรงดันนั้นเข้มงวด พื้นผิวของอุปกรณ์จับยึดต้องเรียบเพื่อให้แน่ใจว่าตัวยึดและหมุดไม่หลวม มิฉะนั้นจะส่งผลโดยตรงต่อปัญหาต่างๆ ของลวดเชื่อม เช่น การเผาไหม้ของลูกบอลไม่ดี ลวดสั้น และลวดบิดงอในระหว่างกระบวนการเชื่อมผลิตภัณฑ์ 4) การตั้งค่าพารามิเตอร์ของอุปกรณ์เชื่อมต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างครอบคลุม เช่น แรงเชื่อม กำลังไฟสำรอง และความเป็นไปได้ของการเกิดหลุม ซึ่งยากต่อการปรับสมดุลและควบคุม ปัญหาในขั้นตอนใดๆ จะส่งผลให้การเชื่อมล้มเหลว

3.3. ข้อได้เปรียบที่เห็นได้ชัดของผู้ริเริ่ม: วงจรการรับรองที่ยาวนานและต้นทุนการเปลี่ยนทดแทนที่สูง

เนื่องจาก IGBT ในอุตสาหกรรมยานยนต์ต้องการความน่าเชื่อถือสูง วงจรการรับรองจึงยาวนานและต้นทุนการเปลี่ยนอะไหล่จึงสูง บริษัทผู้บุกเบิกจึงมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในฐานะผู้ริเริ่ม

1) การรับรองมีความเข้มงวดและใช้เวลานาน อุปกรณ์หรือโมดูล IGBT แบบแยกชิ้นต้องเป็นไปตามมาตรฐานความน่าเชื่อถือ AECQ100 (IC)/101 (อุปกรณ์แบบแยกชิ้น), มาตรฐานการจัดการคุณภาพ ISO/TS1649 และมาตรฐานความปลอดภัยเชิงฟังก์ชัน ISO26262ASILB (D) ก่อนที่จะมีสิทธิ์เข้าสู่ห่วงโซ่อุปทานของผู้ผลิตรถยนต์ระดับชั้นนำ โดยทั่วไปแล้ววงจรการรับรองจะใช้เวลาอย่างน้อย 2 ปี

2) ต้นทุนการเปลี่ยนอะไหล่สูง โมดูล IGBT เป็นส่วนประกอบสำคัญในผลิตภัณฑ์ปลายทาง ทำหน้าที่ควบคุมแรงดัน กระแส ความถี่ เฟส ฯลฯ ในวงจร ประสิทธิภาพ ความเสถียร และความน่าเชื่อถือของโมดูลนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อลูกค้าปลายทาง ลูกค้ามักจะระมัดระวังในการเลือกซัพพลายเออร์ IGBT รายใหม่ พวกเขาไม่เพียงแต่ประเมินความแข็งแกร่งของซัพพลายเออร์ในทางทฤษฎีอย่างครอบคลุมเท่านั้น แต่ยังต้องทดสอบผลิตภัณฑ์แต่ละชิ้น ทดสอบเครื่องจักรอย่างครบถ้วน ทดลองผลิตในปริมาณน้อยหลายครั้ง ฯลฯ ก่อนตัดสินใจซื้อในปริมาณมาก ต้นทุนการเปลี่ยนอะไหล่จึงสูงและวงจรการตัดสินใจซื้อก็ยาวนาน

3) ธุรกิจ IGBT ต้องการประสบการณ์สะสมระยะยาวเพื่อให้ได้องค์ความรู้ที่ดี ชิป IGBT และชิปไดโอดกู้คืนเร็วเป็นส่วนประกอบสำคัญในโมดูล IGBT ซึ่งมีขั้นตอนการผลิตมากมายและใช้เครื่องมือการผลิตจำนวนมาก การจัดการการผลิต การควบคุม การปรับแต่งอุปกรณ์ และงานอื่นๆ มีความซับซ้อน ตัวอย่างเช่น การเลือกและการแปรรูปวัสดุระบายความร้อน ระดับความบาง ความเข้มข้น ปริมาณ และความเร็วของการฉีดไอออนฟอสฟอรัสสองครั้ง การควบคุมอุณหภูมิของกระบวนการด้านหลัง และอุปกรณ์ในแต่ละขั้นตอน ล้วนต้องการประสบการณ์ที่เกี่ยวข้องในระยะยาวเพื่อเชี่ยวชาญในการออกแบบชิปและกระบวนการผลิต

การใช้งานในรถยนต์พลังงานใหม่มักต้องการการผลิตโมดูล IGBT จำนวนมากที่มีความน่าเชื่อถือและเสถียรภาพสูง ซึ่งต้องอาศัยประสบการณ์สะสมมายาวนานเพื่อทำความเข้าใจคุณลักษณะของอุปกรณ์และวัสดุ รวมถึงการควบคุมกระบวนการผลิต ยกตัวอย่างเช่น กระบวนการประกอบชิ้นส่วน (patch process) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกำหนดตำแหน่งของชิป ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนและคุณลักษณะของวัสดุต่างๆ การตั้งค่าเส้นโค้งการหลอมของเตาหลอม และพารามิเตอร์อื่นๆ กระบวนการผลิตเหล่านี้ต้องใช้การวิจัยและพัฒนาอย่างยาวนานเพื่อหาทางออกที่เหมาะสม

4) อุปสรรคทางการเงินสูง อุตสาหกรรม IGBT เป็นอุตสาหกรรมที่ต้องใช้เงินทุนสูงมาก ห่วงโซ่อุตสาหกรรมครอบคลุมตั้งแต่การออกแบบชิป การผลิตชิป การผลิตโมดูล และการทดสอบ อุปกรณ์การผลิตและการทดสอบส่วนใหญ่ต้องนำเข้า และต้นทุนอุปกรณ์ก็สูง ในขณะเดียวกัน การวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์และการพัฒนาตลาดก็ใช้เวลานาน นอกจากนี้ ความต้องการเงินทุนหมุนเวียนสำหรับบริษัทผู้ผลิต IGBT ก็มีมากเช่นกัน ผู้เข้ามาใหม่มักเผชิญกับการลงทุนจำนวนมากและผลผลิตต่ำในระยะเริ่มต้น พวกเขาต้องการการสนับสนุนทางการเงินที่แข็งแกร่งเพื่อดำเนินการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ การผลิต และการขายต่อไป

โดยรวมแล้ว แม้ว่าบริษัทใหม่จะผลิตผลิตภัณฑ์ IGBT ได้ ก็ต้องใช้เวลานานกว่าจะได้รับการยอมรับจากลูกค้าและพัฒนาความรู้ความเชี่ยวชาญได้ในระดับที่ดี ในขณะเดียวกันก็ต้องเผชิญกับความยากลำบากในการลงทุนขนาดใหญ่ในระยะยาวและการพัฒนาตลาด บริษัทที่เป็นผู้บุกเบิกย่อมมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน

  4  สภาพการแข่งขันในอุตสาหกรรม IGBT สำหรับยานยนต์นั้นดีเยี่ยม แต่ระดับการผลิตในประเทศยังคงต่ำ

สภาพการแข่งขันในตลาดค่อนข้างกระจุกตัว โดย CR4 ครองส่วนแบ่งตลาดถึง 81% อย่างไรก็ตาม อัตราการผลิตในประเทศค่อนข้างต่ำ โดยมีเพียงสามบริษัทในประเทศที่ติดอยู่ใน 10 อันดับแรก จากสถิติของ Omdia ในปี 2019 ผู้ผลิตโมดูล IGBT ระดับโลก 10 อันดับแรกครองส่วนแบ่งตลาด 75.6% โครงสร้างตลาดจึงกระจุกตัวและรูปแบบการแข่งขันอยู่ในระดับที่ดี

จากข้อมูลของ NE Times พบว่า ในปี 2019 มีการประกอบโมดูล IGBT สำหรับยานยนต์ในประเทศจีนรวม 1.08 ล้านชุด โดย Infineon ครองส่วนแบ่งตลาด 58.2% ด้วยจำนวน 628,000 ชุด ตามมาด้วย BYD Microelectronics อันดับสอง ด้วยจำนวน 194,000 ชุด คิดเป็น 18% Mitsubishi Electric และ Semikron อยู่ในอันดับสามและสี่ตามลำดับ ด้วยส่วนแบ่ง 5.2% และ 3% Star Semiconductor อยู่ในอันดับห้า ด้วยส่วนแบ่ง 1.6% และ CRRC Times Electric ซึ่งเป็นผู้ผลิตในประเทศอีกราย อยู่ในอันดับเก้า ด้วยส่วนแบ่ง 0.8% ในปี 2019 ผู้ผลิตโมดูล IGBT สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ 4 อันดับแรก มีส่วนแบ่งตลาดรวมกัน 81.4% แสดงให้เห็นถึงรูปแบบการผูกขาดโดยกลุ่มบริษัทขนาดใหญ่ ในบรรดาผู้ผลิตในประเทศ มีเพียงสามบริษัท ได้แก่ BYD Microelectronics, Star Semiconductor และ CRRC Times Electric ที่ติดอันดับ 10 อันดับแรกในแง่ของส่วนแบ่งการตลาด คิดเป็น 20.4% ซึ่งมีอัตราการผลิตชิ้นส่วนในประเทศต่ำ

จากมุมมองด้านความครอบคลุมของแรงดันไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์ IGBT ของบริษัทในประเทศกำลังมีความครอบคลุมมากขึ้นเรื่อยๆ ผู้ผลิตในประเทศอย่าง Star Semiconductor ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์โมดูล IGBT ที่ครอบคลุมมากที่สุดแห่งหนึ่งในประเทศ ครอบคลุมการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่แรงดันสูง (3300V) ไปจนถึงแรงดันปานกลางและต่ำ (600V) ในขณะที่ CRRC Times Electric เน้นไปที่รถไฟความเร็วสูง รถไฟความเร็วสูง และกลุ่มย่อยอื่นๆ เป็นหลัก และปัจจุบันมีความสามารถในการแข่งขันในระดับหนึ่งโดยเฉพาะในด้านแรงดันสูงกว่า 4500V

ผลิตภัณฑ์ของ Infineon ครอบคลุมการใช้งานในทุกระดับแรงดันอย่างสมบูรณ์ ในขณะที่ ABB เน้นผลิตภัณฑ์แรงดันสูงและแรงดันสูงสุดเป็นหลัก โดยรวมแล้ว ผลิตภัณฑ์ IGBT ของบริษัทที่ได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลครอบคลุมตลาดทั้งหมดตั้งแต่แรงดันต่ำไปจนถึงแรงดันสูง และการวางแผนในด้านแรงดันต่ำนั้นค่อนข้างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับผู้ผลิตต่างประเทศ อุปกรณ์กำลังไฟฟ้าแบบแยกส่วนของประเทศเรายังคงต้องเสริมสร้างความแข็งแกร่งในด้านแรงดันสูงต่อไป

  5    ปัจจัยหลายประการเร่งการทดแทนภายในประเทศและส่งเสริมการเพิ่มส่วนแบ่งการตลาด

เมื่อความขัดแย้งทางการค้าทวีความรุนแรงขึ้น ความต้องการเซมิคอนดักเตอร์แบบอัตโนมัติและควบคุมได้จึงยิ่งเร่งด่วนมากขึ้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความขัดแย้งทางการค้าระหว่างจีนและสหรัฐฯ มีแนวโน้มทวีความรุนแรงขึ้น

ในเดือนมีนาคม 2016 และเมษายน 2018 บริษัท ZTE ถูกขึ้นบัญชีดำของสหรัฐฯ ถึงสองครั้ง ต่อมาเมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม 2019 บริษัท Huawei ก็ถูกขึ้นบัญชีดำเช่นกัน และถูกห้ามไม่ให้ทำธุรกิจร่วมกับบริษัทในสหรัฐฯ หรือซื้ออุปกรณ์โทรคมนาคมจากบริษัทเหล่านั้น ด้วยเหตุนี้ Google จึงหยุดให้บริการแก่ Huawei

เมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม 2020 สหรัฐอเมริกาได้ออกคำสั่งห้ามหัวเว่ยอีกครั้ง โดยกำหนดให้ชิปที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีและอุปกรณ์ของสหรัฐฯ ต้องได้รับการอนุมัติจากสหรัฐฯ ก่อนจึงจะสามารถจำหน่ายให้กับหัวเว่ยได้ เมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2020 บริษัทในเครือของหัวเว่ยจำนวน 38 บริษัทถูกเพิ่มเข้าไปในรายชื่อบริษัทที่ถูกห้าม และคำสั่งห้ามดังกล่าวมีผลบังคับใช้เต็มรูปแบบเมื่อวันที่ 15 กันยายนของปีเดียวกัน

ในเดือนธันวาคม 2020 บริษัท SMIC ถูกรวมอยู่ในรายชื่อบริษัทที่เกี่ยวข้องกับกองทัพจีนโดยสหรัฐอเมริกา ในบริบทของการปิดล้อมทางเทคโนโลยีที่เข้มข้นขึ้นของสหรัฐอเมริกาต่อจีน จีนกำลังเผชิญกับความเสี่ยงที่จะเกิดความขัดแย้งทางการค้าที่รุนแรงขึ้น การหยุดชะงักของห่วงโซ่อุปทาน และความร่วมมือระหว่างประเทศที่อ่อนแอลง จึงมีความเร่งด่วนมากขึ้นในการสร้างห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นอิสระและควบคุมได้ และเร่งการทดแทนภายในประเทศ

จีนได้กลายเป็นตลาดผู้บริโภครถยนต์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ซึ่งเป็นโอกาสที่ดีสำหรับการพัฒนา IGBT ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ในปี 2019 ยอดขายรถยนต์ใหม่ในจีนสูงถึง 25.75 ล้านคัน คิดเป็นประมาณ 28.5% ของยอดขายรถยนต์ใหม่ทั่วโลก ทำให้จีนเป็นตลาดผู้บริโภครถยนต์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก แม้ว่าปัจจุบันจำนวนรถยนต์ในประเทศจีนจะเกิน 260 ล้านคัน แต่จำนวนรถยนต์ต่อหัวยังคงต่ำกว่าประเทศที่พัฒนาแล้วมาก

จากข้อมูลของธนาคารโลก ในปี 2019 ประเทศจีนมีรถยนต์ส่วนตัวต่อหัว 0.173 คัน ในขณะที่สหรัฐอเมริกามี 0.837 คัน ซึ่งสูงกว่าจีนถึง 4.8 เท่า และญี่ปุ่นมี 0.591 คัน ซึ่งสูงกว่าจีนถึง 3.4 เท่า คาดว่ายอดขายรถยนต์ในจีนจะยังคงเพิ่มขึ้นต่อไปในอนาคต ตลาดผู้บริโภครถยนต์ขนาดใหญ่เปิดโอกาสให้บริษัท IGBT ของประเทศจีนพัฒนาได้อย่างกว้างขวาง และเป็นการวางรากฐานที่ดีสำหรับการเติบโต

ส่วนแบ่งของผู้ผลิตพลังงานใหม่ในประเทศเพิ่มขึ้น ส่งผลให้การทดแทน IGBT ที่ผลิตในประเทศเร่งตัวขึ้น ในส่วนของรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง เนื่องจากเริ่มต้นช้า ทำให้ความสามารถในการแข่งขันของประเทศในอุตสาหกรรมรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมยังอ่อนแอ ในช่วงสามไตรมาสแรกของปี 2020 ยอดขายรถยนต์นั่งส่วนบุคคลของประเทศอยู่ที่ 13.38 ล้านคัน โดยยอดขายรถยนต์นั่งส่วนบุคคลยี่ห้อจีนคิดเป็นเพียงประมาณ 36% เท่านั้น ในอุตสาหกรรมรถยนต์พลังงานใหม่ ประเทศของเรากำลังคว้าโอกาสและสร้างความได้เปรียบทางเทคโนโลยีและตลาดอย่างมาก

ในช่วงสามไตรมาสแรกของปี 2020 ยอดขายรถยนต์นั่งส่วนบุคคลพลังงานใหม่ของจีนอยู่ที่ 620,000 คัน โดยแบรนด์อิสระ/ผู้ผลิตรถยนต์รายใหม่/บริษัทร่วมทุนต่างชาติมีส่วนแบ่งการตลาด 55%, 15% และ 30% ตามลำดับ ผู้ผลิตในประเทศมีส่วนแบ่งการตลาดรวม 70% ซึ่งสูงกว่ารถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมอย่างมาก ในอนาคต เมื่ออัตราการใช้รถยนต์พลังงานใหม่ค่อยๆ เพิ่มขึ้น คาดว่าส่วนแบ่งการตลาดของผู้ผลิตรถยนต์ในประเทศก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน นำไปสู่การแซงหน้าในบางแง่มุม ในบริบทของความขัดแย้งทางการค้าที่รุนแรงขึ้น คาดว่าผู้ผลิตรถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศจะใช้ IGBT ที่ผลิตในประเทศมากขึ้น เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับความมั่นคงของห่วงโซ่อุปทาน ซึ่งจะผลักดันให้ส่วนแบ่งของ IGBT ที่ผลิตในประเทศเพิ่มขึ้น

ผู้ผลิตในประเทศมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนที่คุ้มค่าและการตอบสนองที่รวดเร็ว ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพของรถยนต์พลังงานใหม่ เมื่อเทียบกับคู่แข่งจากต่างประเทศ ผู้ผลิต IGBT ในประเทศมีต้นทุนการสื่อสารกับผู้ผลิตรถยนต์ต่ำ การจัดส่งที่รวดเร็ว ความสามารถในการบริการที่แข็งแกร่ง และความสามารถในการตอบสนองความต้องการของลูกค้าปลายทางได้อย่างรวดเร็ว ทำให้พวกเขามีข้อได้เปรียบในการตอบสนองที่รวดเร็ว นอกจากนี้ ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าในประเทศยังมีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพต้นทุนสูง และต้นทุนด้านโลจิสติกส์และแรงงานต่ำ ซึ่งตรงกับความต้องการของผู้ผลิตรถยนต์พลังงานใหม่ในการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพไปพร้อมกับการเพิ่มการเจาะตลาดและส่วนแบ่งการตลาด

นโยบายและงบประมาณสนับสนุนการพัฒนาอุตสาหกรรม IGBT ภายในประเทศ IGBT มีตลาดขนาดใหญ่ทั้งในประเทศและต่างประเทศ และมีบทบาทสำคัญที่ไม่อาจทดแทนได้ในการยกระดับโครงสร้างอุตสาหกรรม การอนุรักษ์พลังงานและการลดการปล่อยมลพิษ พลังงานใหม่ และด้านอื่นๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ประเทศได้ออกนโยบายหลายฉบับเพื่อสนับสนุนการพัฒนาอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ รวมถึง IGBT ในด้านการพัฒนาอุตสาหกรรม การวิจัยและพัฒนา และการลงทุนด้านภาษีและการคลัง

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2020 คณะรัฐมนตรีได้ออก "นโยบายหลายประการเพื่อส่งเสริมการพัฒนาคุณภาพสูงของอุตสาหกรรมวงจรรวมและอุตสาหกรรมซอฟต์แวร์ในยุคใหม่" เพื่อสนับสนุนการพัฒนาอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อย่างครอบคลุม ตั้งแต่ด้านการเงินและภาษี การลงทุนและการระดมทุน การวิจัยและพัฒนา เป็นต้น การสนับสนุนนโยบายอย่างครอบคลุมนี้จะเป็นแรงผลักดันที่มีประสิทธิภาพต่อการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรม IGBT

นอกจากนี้ รัฐบาลยังให้การสนับสนุนอย่างแข็งขันในด้านการเงินด้วย โดยได้จัดตั้งกองทุนอุตสาหกรรมวงจรรวมแห่งชาติ (เรียกว่า กองทุนใหญ่) ระยะที่หนึ่งและระยะที่สองขึ้นในปี 2014 และ 2019 ตามลำดับ กองทุนใหญ่ระยะที่หนึ่งระดมทุนได้ 138.7 พันล้านหยวน และกองทุนใหญ่ระยะที่สองมีทุนจดทะเบียน 204.15 พันล้านหยวน

จากสถิติของ Jiwei.com พบว่า พื้นที่การลงทุนในระยะแรกของกองทุนขนาดใหญ่ประกอบด้วย การผลิตวงจรรวม 67% การออกแบบ 17% การบรรจุภัณฑ์และการทดสอบ 10% และวัสดุอุปกรณ์ 6% ด้วยแรงผลักดันจากการลงทุนของกองทุนขนาดใหญ่และทุนทางสังคมที่พวกเขาสร้างขึ้น อุตสาหกรรมวงจรรวม รวมถึง IGBT จึงมีการพัฒนาไปในทิศทางที่ดี

โดยสรุป คาดว่าการทดแทนชิ้นส่วน IGBT สำหรับรถยนต์ภายในประเทศจะเร่งตัวขึ้น ซึ่งจะช่วยให้ผู้ผลิตในประเทศเพิ่มส่วนแบ่งการตลาดได้ ประการแรก: ประเทศของฉันเป็นตลาดผู้บริโภครถยนต์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก และความต้องการของผู้บริโภครถยนต์จะยังคงเพิ่มขึ้นในอนาคต ซึ่งเป็นโอกาสที่ดีสำหรับการพัฒนาผู้ผลิต IGBT สำหรับรถยนต์ในประเทศ ประการที่สอง: ความขัดแย้งทางการค้าทวีความรุนแรงขึ้น และความต้องการเซมิคอนดักเตอร์แบบอัตโนมัติและควบคุมได้มีความเร่งด่วนมากขึ้น ประการที่สาม: ผู้ผลิตในประเทศในอุตสาหกรรมรถยนต์พลังงานใหม่เป็นผู้นำในการสร้างความได้เปรียบจากการเป็นผู้บุกเบิก และคาดว่าจะสามารถแซงหน้าคู่แข่งได้ เนื่องจากส่วนแบ่งของบริษัทรถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศเพิ่มขึ้น และเนื่องจากข้อพิจารณาด้านความมั่นคงของห่วงโซ่อุปทาน คาดว่าผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในประเทศจะหันมาใช้ผลิตภัณฑ์มากขึ้น และคาดว่าส่วนแบ่งของ IGBT ในประเทศจะเพิ่มขึ้น ประการที่สี่: ผู้ผลิต IGBT ในประเทศมีข้อได้เปรียบด้านบริการในท้องถิ่น เช่น ประสิทธิภาพด้านต้นทุนสูงและความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว ซึ่งตอบสนองความต้องการของรถยนต์พลังงานใหม่ในการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพ และคาดว่าจะเพิ่มส่วนแบ่งการตลาดในการแข่งขันในอนาคต ประการที่ห้า: นโยบายและงบประมาณของรัฐบาลสนับสนุนการพัฒนาอุตสาหกรรม IGBT จากผลการวิเคราะห์ข้างต้น เราเชื่อว่ากระบวนการทดแทน IGBT ในอุตสาหกรรมยานยนต์ภายในประเทศจะเร่งตัวขึ้นและส่งผลให้ส่วนแบ่งการตลาดเพิ่มขึ้น

นอกจากส่วนแบ่งการตลาดที่เพิ่มขึ้นแล้ว ผู้ผลิต IGBT ในประเทศยังจะได้รับประโยชน์อย่างเต็มที่จากการเติบโตอย่างรวดเร็วของตลาด IGBT สำหรับยานยนต์ในประเทศจีน จากการคำนวณของเรา คาดว่าตลาด IGBT สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนจะแตะระดับ 17.7 พันล้านหยวนในปี 2025 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 43.45% และตลาด IGBT สำหรับแท่นชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนจะแตะระดับ 14.7 พันล้านหยวนในปี 2025 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 43.45%

คาดการณ์ว่าตลาด IGBT สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศจีนจะแตะระดับ 17.7 พันล้านหยวนในปี 2025 ซึ่งเพิ่มขึ้น 6 เท่าจากปี 2020 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 43.45% จากข้อมูลของสมาคมยานยนต์แห่งประเทศจีน ยอดขายรถยนต์ในจีนจะอยู่ที่ 25.3 ล้านคันในปี 2020 และคาดว่าจะแตะ 30 ล้านคันในปี 2025 โดยในจำนวนนี้ ยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่จะอยู่ที่ 1.32 ล้านคันในปี 2020 และอัตราการใช้งานรถยนต์พลังงานใหม่จะอยู่ที่ 5.22%

หากอัตราการใช้รถยนต์พลังงานใหม่ของจีนในปี 2025 สามารถบรรลุเป้าหมาย 20% ตามที่เสนอไว้ใน "แผนพัฒนาอุตสาหกรรมรถยนต์พลังงานใหม่ (2021-2035)" ยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนในปี 2025 จะเพิ่มขึ้นจาก 1.32 ล้านคันในปี 2020 เป็น 6 ล้านคันในปี 2025 จากการคำนวณมูลค่าของชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ข้างต้น คาดว่าตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนจะแตะระดับ 17.7 พันล้านหยวนในปี 2025 ซึ่งเพิ่มขึ้น 6 เท่าจากปี 2020 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 43.45%

คาดการณ์ว่าตลาด IGBT สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนจะแตะระดับ 14.7 พันล้านหยวนในปี 2025 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 43.45% และ IGBT จะได้รับประโยชน์มากที่สุด ข้อมูลจาก Yole ระบุว่าขนาดตลาด IGBT สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกอยู่ที่ 600 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2019 ขณะที่ข้อมูลจาก EVSalesBlog ประกาศว่ายอดขายรถยนต์ปลั๊กอินไฮบริดและรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ล้วนทั่วโลกในปี 2019 อยู่ที่ประมาณ 2.2 ล้านคัน จากข้อมูลนี้ สามารถคำนวณได้ว่ามูลค่าเฉลี่ยของจักรยาน IGBT อยู่ที่ 273 ดอลลาร์สหรัฐ (คิดเป็น 83% ของมูลค่าเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับจักรยาน) ซึ่งได้รับผลกระทบจากภาวะขาดแคลนโรงงานผลิตเวเฟอร์ และเมื่อพิจารณาถึงกำลังการผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกที่จำกัดในปัจจุบัน คาดว่าราคาเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่จะยังคงอยู่ในระดับสูงในปีนี้ และมูลค่าของจักรยานในอนาคตจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามแนวโน้มการใช้พลังงานไฟฟ้าและการเพิ่มขึ้นของการใช้มอเตอร์คู่ เมื่อคูณด้วยยอดขายยานยนต์พลังงานใหม่ในประเทศจีนที่ 6 ล้านคันในปี 2025 คาดว่าขนาดตลาด IGBT สำหรับยานยนต์พลังงานใหม่ของจีนจะเติบโตจากประมาณ 2.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2020 เป็น 14.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 43.45%

คาดการณ์ว่า ตลาด IGBT สำหรับแท่นชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนจะแตะระดับ 10.9 พันล้านหยวนในปี 2025 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 35% ปัจจุบัน อายุการใช้งานเฉลี่ยของรถยนต์พลังงานใหม่ประมาณ 8-10 ปี จากการคำนวณยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ในแต่ละปีตามที่กล่าวมาข้างต้น คาดว่าจำนวนรถยนต์พลังงานใหม่จะสูงถึง 22.46 ล้านคันในปี 2025

ด้วยความก้าวหน้าของโครงสร้างพื้นฐานใหม่ หากคาดการณ์อย่างระมัดระวังว่าอัตราส่วนรถยนต์ต่อสถานีชาร์จจะเพิ่มขึ้นเป็น 2:1 ภายในปี 2025 จะสามารถคำนวณได้ว่าจำนวนสถานีชาร์จในปี 2025 จะอยู่ที่ประมาณ 11.23 ล้านสถานี เนื่องจากนโยบายโครงสร้างพื้นฐานใหม่มุ่งเน้นไปที่การสร้างสถานีชาร์จสาธารณะ สัดส่วนของสถานีชาร์จสาธารณะจึงคาดว่าจะเพิ่มขึ้นจาก 48% ในปี 2020 เป็น 50% ในปี 2025 นอกจากนี้ เนื่องจากความต้องการการชาร์จเร็วที่เพิ่มขึ้น สัดส่วนของสถานีชาร์จ DC ในสถานีชาร์จสาธารณะจึงคาดว่าจะเพิ่มขึ้นจาก 38% ในปี 2020 เป็น 50% ในปี 2025

จากข้อมูลการประกาศประมูลโครงการสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าของ State Grid ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เราคำนวณได้ว่า ราคาเฉลี่ยต่อวัตต์ของสถานีชาร์จ DC สาธารณะขนาด 60 กิโลวัตต์ ซึ่งเป็นแรงประมูลหลัก ลดลงจาก 1.15 หยวน/วัตต์ ในปี 2017 เหลือ 0.9 หยวน/วัตต์ ในปี 2019 (ราคาเครื่องต่อเครื่องลดลงจาก 69,000 หยวน ในปี 2017 เหลือ 54,000 หยวน ในปี 2019) และราคาเฉลี่ยต่อเครื่องของสถานีชาร์จ AC สาธารณะลดลงจาก 9,500 หยวน ในปี 2017 เหลือ 5,400 หยวน ในปี 2019

จากการวิจัยของเราเกี่ยวกับราคาสถานีชาร์จส่วนตัวของผู้ผลิตรถยนต์พลังงานใหม่รายใหญ่ในตลาด เราคำนวณได้ว่าราคาสถานีชาร์จส่วนตัวลดลงจาก 12,700 หยวน/หน่วย ในปี 2017 เหลือ 7,800 หยวน/หน่วย ในปี 2020 เมื่อคำนวณว่า IGBT คิดเป็นประมาณ 20% ของต้นทุนสถานีชาร์จ คาดว่าขนาดตลาด IGBT ในประเทศสำหรับสถานีชาร์จจะสูงถึง 10.9 พันล้านหยวนในปี 2025 เพิ่มขึ้น 3.4 เท่าจาก 2.5 พันล้านหยวนในปี 2020 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีแบบทบต้นที่ 34.5%

  6    ปัญหาเรื่องกำลังการผลิตที่จำกัดนั้นยากที่จะแก้ไขได้ในระยะสั้น และตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าก็ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง

กำลังการผลิตขนาด 8 นิ้วค่อนข้างจำกัด และโรงงานผลิตชิปทำงานเต็มกำลังการผลิตแล้ว ในปี 2020 การเปิดตัว 5G เชิงพาณิชย์และ "เศรษฐกิจอยู่บ้าน" ที่เกิดจากการระบาดของโรคได้เร่งการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลของสังคม ตลาดอุปกรณ์ปลายทาง เช่น รถยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน และอุปกรณ์ดิจิทัล ฟื้นตัวอย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยกระตุ้นการเติบโตของความต้องการเซมิคอนดักเตอร์อย่างมีนัยสำคัญ

นอกจากนี้ การระบาดของโรคในยุโรปและสหรัฐอเมริกายังไม่ได้รับการควบคุมอย่างสมบูรณ์ และปัจจัยต่างๆ เช่น ความไม่แน่นอนของความสัมพันธ์ทางการค้าจีน-สหรัฐฯ ได้ผลักดันให้ผู้ผลิตชิปเพิ่มปริมาณสินค้าคงคลังเพื่อความปลอดภัย ผลกระทบจากหลายปัจจัยทำให้กำลังการผลิตของโรงงานผลิตเวเฟอร์เกินความต้องการ และกำลังการผลิตเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วของผู้ผลิตรายใหญ่ใกล้เต็มกำลังการผลิตแล้ว บริษัทที่ทันสมัยที่สุดในโลกอย่าง Huahong Hongli มีอัตราการใช้กำลังการผลิตในไตรมาสที่ 3 ปี 2020 เกิน 100% และอัตราการใช้กำลังการผลิตของ UMC และ SMIC ก็อยู่ในระดับสูงที่ 95% เช่นกัน

ช่วงเวลาที่กำลังการผลิตเวเฟอร์ใหม่ทั่วโลกจะถึงระดับการผลิตเต็มกำลังนั้นส่วนใหญ่จะกระจุกตัวอยู่ในช่วงปี 2023-2025 และเป็นการยากที่จะแก้ไขปัญหาการขาดแคลนกำลังการผลิตในระยะสั้น จากมุมมองของกำลังการผลิตทั่วโลก ตามข้อมูลของ ICInsights คาดว่ากำลังการผลิตเวเฟอร์ใหม่ (เทียบเท่าขนาด 8 นิ้ว) ทั่วโลกจะอยู่ที่ประมาณ 17.9 ล้านชิ้นในปี 2020 และจะเพิ่มขึ้นเป็น 20.8 ล้านชิ้นในปี 2021 อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเหตุผลต่างๆ เช่น การจัดซื้ออุปกรณ์ การทดสอบระบบ การตรวจสอบจากลูกค้า และเหตุผลอื่นๆ ระยะเวลาในการเพิ่มกำลังการผลิตของโรงงานผลิตเวเฟอร์จึงค่อนข้างยาวนาน โดยปกติประมาณ 3-5 ปี คาดว่ากำลังการผลิตส่วนนี้จะถึงระดับการผลิตเต็มกำลังในช่วงปี 2023-2025 ทำให้ยากที่จะแก้ไขปัญหาการขาดแคลนกำลังการผลิตในระยะสั้น

กำลังการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ภายในประเทศที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างนั้นเทียบเท่ากับประมาณ 27.96 ล้านชิ้นขนาด 8 นิ้วต่อปี ซึ่งส่วนใหญ่จะเริ่มผลิตในปี 2022 อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาว่ายังคงมีระยะเวลาการเพิ่มกำลังการผลิตที่ยาวนานหลังจากสายการผลิตใหม่เริ่มดำเนินการ จึงเป็นการยากที่จะบรรเทาปัญหาการขาดแคลนกำลังการผลิตในระยะสั้น จากสถิติที่ไม่สมบูรณ์ของเรา กำลังการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ภายในประเทศในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 2.88 ล้านชิ้น/เดือน (เทียบเท่ากับเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้ว ซึ่งรวมถึงเวเฟอร์ซิลิคอนและเวเฟอร์สารประกอบเซมิคอนดักเตอร์) และกำลังการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ภายในประเทศทั้งหมดที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างอยู่ที่ประมาณ 2.33 ล้านชิ้น/เดือน (27.96 ล้านชิ้น/ปี) สายการผลิตใหม่ส่วนใหญ่จะเริ่มผลิตในปี 2022 อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาว่ายังคงมีระยะเวลาการเพิ่มกำลังการผลิต 3-5 ปีหลังจากสายการผลิตใหม่เริ่มดำเนินการ จึงไม่สามารถบรรลุการผลิตเต็มกำลังได้ในเร็ววัน คาดว่าปัญหาการขาดแคลนกำลังการผลิตจะยังคงแก้ไขได้ยากในระยะสั้น

คาดการณ์ว่าภายในปี 2025 จำนวนเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วที่จำเป็นสำหรับโมดูล IGBT ระดับยานยนต์ทั่วโลกจะอยู่ที่ 1.69 ล้านแผ่น เพิ่มขึ้น 5.4 เท่าเมื่อเทียบกับปี 2020 ปัจจุบัน รถยนต์ไฟฟ้าในท้องตลาดมีสองประเภท ได้แก่ แบบมอเตอร์เดี่ยวและแบบมอเตอร์คู่ ปัจจุบัน รถยนต์พลังงานใหม่ที่เป็นที่นิยมส่วนใหญ่ใช้แบบมอเตอร์เดี่ยว อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตรถยนต์พลังงานใหม่ในอนาคต อัตราการใช้งานรถยนต์พลังงานใหม่แบบมอเตอร์คู่ซึ่งสามารถให้สมรรถนะที่สูงกว่าจะเพิ่มขึ้น

ในรถยนต์พลังงานใหม่ มอเตอร์แต่ละตัวใช้อินเวอร์เตอร์ และอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวใช้โมดูล IGBT เนื่องจากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของมอเตอร์คู่ เราคาดการณ์ว่าอัตราการใช้งานจะสูงถึง 20% ในปี 2025 คาดการณ์ได้ว่าในปี 2025 ทั่วโลกจะต้องการประกอบโมดูล IGBT สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า 12 ล้านคัน และมอเตอร์ 14.4 ล้านตัว ปัจจุบัน โมดูล IGBT สำหรับยานยนต์หนึ่งโมดูลบรรจุชิป IGBT จำนวน 10-18 ชิป (จำนวนชิปแตกต่างกันไปตามระดับแรงดันไฟฟ้าของโมดูล IGBT) หากคำนวณโดยเฉลี่ยแล้วจะต้องการชิป IGBT ประมาณ 15,216 ล้านชิป จากการคำนวณว่าเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วแต่ละแผ่นสามารถตัดชิป IGBT ได้ประมาณ 128 ชิป จึงคาดว่าความต้องการเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วสำหรับโมดูล IGBT สำหรับยานยนต์เพียงอย่างเดียวทั่วโลกจะสูงถึง 1.69 ล้านชิ้นในปี 2025 เพิ่มขึ้น 5.4 เท่าเมื่อเทียบกับปี 2020

ราคาเวเฟอร์ที่เพิ่มสูงขึ้นได้ส่งผลกระทบต่อส่วนปลายน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรม และการเติบโตของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความต้องการจากผู้บริโภคยังคงเพิ่มขึ้น กำลังการผลิตของโรงงานผลิตเวเฟอร์ที่มีอยู่เต็มกำลังแล้ว และกำลังการผลิตใหม่ไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างรวดเร็วในระยะสั้น ความขัดแย้งระหว่างอุปทานและอุปสงค์จึงนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของราคาเวเฟอร์จากโรงงานผลิต

TSMC ได้ยกเลิกส่วนลด 3% สำหรับการผลิตเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วสำหรับลูกค้ารายใหญ่ UMC ได้ปรับขึ้นราคาการผลิตเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้ว และตามมาด้วยการปรับขึ้นราคาการผลิตเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้ว การเพิ่มขึ้นของราคาการผลิตส่งผลกระทบต่อผู้ผลิตในระดับล่างของห่วงโซ่อุตสาหกรรมทันที โดยผู้ผลิตส่วนใหญ่ปรับขึ้นราคามากกว่า 10% ในจำนวนนี้ Renesas Electronics ประกาศว่าราคาผลิตภัณฑ์อนาล็อกและผลิตภัณฑ์ด้านพลังงานบางรายการจะเพิ่มขึ้น 15% ถึง 100% บริษัทต่างๆ เช่น Infineon ได้รับประโยชน์จากราคาผลิตภัณฑ์ที่สูงขึ้น จึงได้ขยายระยะเวลาการส่งมอบผลิตภัณฑ์ คาดว่าความเจริญรุ่งเรืองของห่วงโซ่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จะยังคงเพิ่มขึ้นต่อไป

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความนี้คัดลอกมาจาก "Future Think Tank" ซึ่งสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปเผยแพร่ซ้ำ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก