สัปดาห์นี้ ข่าวเกี่ยวกับการผลิต IGBT ระดับแนวหน้าของจีนในปริมาณมากได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก เมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม โมดูล IGBT ระดับยานยนต์ของ Zhixin Semiconductor ได้เริ่มการผลิตในปริมาณมาก นี่เป็นผลลัพธ์ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกจากความร่วมมือเชิงกลยุทธ์ระหว่าง Dongfeng Corporation และ CRRC ในการก่อตั้งบริษัท Zhixin Semiconductor

จากรายงานระบุว่า โมดูล IGBT ที่นำออกผลิตในครั้งนี้ มีคุณสมบัติในการระบายความร้อนและป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี และสามารถตอบสนองความต้องการด้านความน่าเชื่อถือสูงของผลิตภัณฑ์ระดับยานยนต์ได้ ส่งผลให้บริษัทผู้ผลิตรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนมีทางเลือกเพิ่มขึ้นอีกทางหนึ่ง ซึ่งเป็นการเสริมความแข็งแกร่งให้กับห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ในประเทศ

เมื่อไม่นานมานี้ ไม่เพียงแต่บริษัท Zhixin Semiconductor เท่านั้น แต่ในช่วงเดือนมิถุนายนและต้นเดือนกรกฎาคมที่ผ่านมา ซึ่งเป็นช่วงเวลาเพียงเดือนกว่าๆ ชิปและโมดูล IGBT ที่ผลิตในประเทศจีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในผลิตภัณฑ์ยานยนต์ ก็ปรากฏออกมาอย่างต่อเนื่อง แสดงให้เห็นถึงการระบาดในวงกว้าง

ในเดือนมิถุนายน Huahong และ Star Semiconductor ได้ลงนามในข้อตกลงความร่วมมือเชิงกลยุทธ์ ทั้งสองฝ่ายประกาศร่วมกันว่าชิป IGBT ขนาด 12 นิ้วกำลังสูงสำหรับยานยนต์ที่ร่วมกันพัฒนานั้นได้เข้าสู่การผลิตจำนวนมากแล้ว ผ่านการทดสอบผลิตภัณฑ์จากบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ และได้เข้าสู่ตลาดหน่วยกำลังไฟฟ้าอย่างกว้างขวางแล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตลาดรถยนต์

เมื่อวันที่ 21 มิถุนายน Silan Micro ประกาศว่าบริษัทวางแผนที่จะลงทุนในการก่อสร้าง "โครงการก่อสร้างสายการผลิตโมดูลพลังงานและบรรจุภัณฑ์อุปกรณ์รวมพลังงานระดับยานยนต์และอุตสาหกรรม ระยะที่ 1" ผ่านบริษัทย่อยที่ถือหุ้นคือ บริษัท เฉิงตู จี้เจีย เทคโนโลยี จำกัด โดยโครงการนี้มีมูลค่าการลงทุนรวม 758 ล้านหยวน ระยะเวลาก่อสร้าง 2 ปี และระยะเวลาการผลิต 2 ปี หลังจากเริ่มการผลิตแล้ว โมดูล IGBT จะเป็นผลิตภัณฑ์หลัก

เมื่อวันที่ 23 มิถุนายน สายการผลิต IGBT สายแรกของ Sunking Technology ได้สร้างเสร็จสมบูรณ์และเริ่มดำเนินการอย่างเป็นทางการ โดยสายการผลิต IGBT ได้เข้าสู่ขั้นตอนการผลิตทดลองแล้ว มีรายงานว่าโครงการ IGBT ของบริษัทมีแผนที่จะสร้างสายการผลิตกระบวนการด้านหลังชิป IGBT จำนวน 2 สาย และสายการผลิตบรรจุภัณฑ์และทดสอบโมดูล IGBT จำนวน 5 สาย เมื่อสร้างเสร็จสมบูรณ์แล้ว กำลังการผลิตต่อปีจะสูงถึง 2 ล้านโมดูล IGBT ผลิตภัณฑ์ IGBT ของบริษัทจะครอบคลุมด้านแรงดันปานกลางและต่ำตั้งแต่ 600V ถึง 1700V โดยมุ่งเป้าไปที่ตลาดต่างๆ เช่น รถยนต์ไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม และการแปลงความถี่ทางอุตสาหกรรม

เมื่อวันที่ 5 กรกฎาคม Wingtech Technology ประกาศว่าจะเข้าซื้อหุ้นทั้งหมดของบริษัทผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์สัญชาติอังกฤษ Newport Wafer Fab ผ่านทางบริษัทลูกในเนเธอร์แลนด์ชื่อ Nexperia Newport Wafer Fab ก่อตั้งขึ้นในปี 1982 และผลิตเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าประสิทธิภาพสูงสำหรับรถยนต์เป็นหลัก Nexperia เป็นผู้ผลิตชิปและชิ้นส่วนยานยนต์รายสำคัญ เกี่ยวกับการเข้าซื้อกิจการครั้งนี้ Zhang Xuezheng ประธานของ Wingtech Technology กล่าวว่า การเพิ่ม Newport เข้ามาจะช่วยเสริมศักยภาพของ Nexperia ในด้าน IGBT, MOSFET, อนาล็อก และเซมิคอนดักเตอร์แบบผสมสำหรับยานยนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ไม่ว่าจะเป็นการเปิดโรงงาน การเริ่มต้นการผลิตจำนวนมาก หรือการควบรวมกิจการ ผู้ผลิตเหล่านี้ต่างให้ความสำคัญกับตลาดผลิตภัณฑ์ IGBT สำหรับยานยนต์ ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงความนิยมของตลาดนี้

ความต้องการ IGBT สูงมาก

ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า คาดว่าอัตราการเติบโตของยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าจะเกิน 50% ด้วยการสนับสนุนจากนโยบายและเงินอุดหนุนการขาย คาดว่าอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีของยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ทั่วโลกและในจีนจะสูงถึง 32% ซึ่งจะผลักดันการพัฒนาอย่างรวดเร็วของห่วงโซ่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้อง ปฏิเสธไม่ได้ว่ารถยนต์เป็นหนึ่งในสามปัจจัยหลักที่ขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ (5G, อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง และอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ ถือเป็นสามเครื่องยนต์หลักที่จะขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ในคลื่นลูกต่อไป)

ในอุตสาหกรรมยานยนต์ การใช้งานเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงเป็นรองเพียงแค่ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) และมีส่วนแบ่งการตลาดมหาศาล

เซมิคอนดักเตอร์รุ่นใหม่ที่ใช้ในรถยนต์พลังงานใหม่ส่วนใหญ่เป็นเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง ในรถยนต์ทั่วไป เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงส่วนใหญ่ใช้ในด้านต่างๆ เช่น การสตาร์ท การผลิตพลังงาน และความปลอดภัย คิดเป็น 20% ของเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมดในรถยนต์ทั่วไป โดยมีมูลค่าประมาณ 60 ดอลลาร์สหรัฐต่อคัน

เนื่องจากรถยนต์พลังงานใหม่โดยทั่วไปใช้วงจรแรงดันสูง เมื่อแบตเตอรี่จ่ายแรงดันสูง จึงจำเป็นต้องมีการแปลงแรงดันบ่อยครั้ง ในขณะนี้ การใช้พลังงานของวงจรแปลงแรงดัน (DC-DC) จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ยังต้องการอินเวอร์เตอร์ DC-AC หม้อแปลง ตัวแปลง ฯลฯ จำนวนมาก ความต้องการอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เช่น IGBT, MOSFET และไดโอด จึงเพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นกัน สิ่งเหล่านี้ส่งผลให้ความต้องการอุปกรณ์ไฟฟ้าในระบบอิเล็กทรอนิกส์ของรถยนต์เพิ่มขึ้นอย่างมาก

จากสถิติของ McKinsey ต้นทุนเซมิคอนดักเตอร์ของรถยนต์ไฟฟ้าล้วนอยู่ที่ 704 ดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งเป็นสองเท่าของรถยนต์ทั่วไปที่มีต้นทุน 350 ดอลลาร์สหรัฐ ในจำนวนนี้ ต้นทุนของอุปกรณ์จ่ายไฟสูงถึง 387 ดอลลาร์สหรัฐ คิดเป็น 55% ส่วนต้นทุนเซมิคอนดักเตอร์ใหม่ของรถยนต์ไฟฟ้าล้วนเมื่อเทียบกับรถยนต์ทั่วไปนั้น ต้นทุนของอุปกรณ์จ่ายไฟอยู่ที่ประมาณ 269 ดอลลาร์สหรัฐ คิดเป็น 76% ของต้นทุนทั้งหมด

กระบวนการผลิตและส่งกำลังของรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่นั้นแตกต่างจากเครื่องยนต์เบนซินอย่างมาก โดยต้องมีการแปลงแรงดันไฟฟ้าและการแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับบ่อยครั้ง นอกจากนี้ ความต้องการระยะทางการวิ่งที่สูงขึ้นของรถยนต์ไฟฟ้าล้วนทำให้ความต้องการด้านการจัดการพลังงานมีความซับซ้อนมากขึ้น ความต้องการอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบแยกส่วน เช่น IGBT, MOSFET และไดโอด จึงสูงกว่ารถยนต์แบบดั้งเดิมมาก ด้วยแรงผลักดันจากความต้องการในอุตสาหกรรมยานยนต์ IGBT จึงจะมีการเติบโตอย่างรวดเร็ว

โมดูลกำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ (ปัจจุบันที่นิยมใช้กันมากคือ IGBT) เป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพหลักของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าในรถยนต์ และคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 40% ของต้นทุนของอินเวอร์เตอร์มอเตอร์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลัก

IGBT คิดเป็นประมาณหนึ่งในสามของต้นทุนของมอเตอร์ขับเคลื่อน และมอเตอร์ขับเคลื่อนคิดเป็นประมาณ 15-20% ของต้นทุนของรถยนต์ทั้งหมด กล่าวอีกนัยหนึ่ง IGBT คิดเป็น 5-7% ของต้นทุนของรถยนต์ทั้งหมด

ในระดับเทคนิค ชิป IGBT ได้ผ่านกระบวนการพัฒนาแบบวนซ้ำหลายขั้นตอน รวมถึงการอัพเกรดจาก PT เป็น NPT และจากนั้นเป็น FS ซึ่งทำให้ชิปบางลง ลดความต้านทานความร้อน และปรับปรุง Tj ให้ดีขึ้น การนำ IEGT, CSTBT และ MPT มาใช้ยังคงช่วยลด Vce และเพิ่มความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง และด้วยการปรับปรุงโลหะบนพื้นผิวและชั้นพาสซิเวชัน ทำให้สามารถตอบสนองความต้องการด้านความน่าเชื่อถือสูงของรถยนต์ได้

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา IGBT ได้มีการพัฒนาในด้านโครงสร้างอย่างต่อเนื่อง เช่น การเกิดขึ้นของ RC-IGBT และการออกแบบที่ผสานรวม FWD และ IGBT เข้าด้วยกัน นอกจากนี้ยังมีการผสานรวมฟังก์ชันต่างๆ เช่น เซ็นเซอร์วัดกระแสและอุณหภูมิแบบรวมในตัวอีกด้วย

IGBT ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบควบคุมมอเตอร์ของรถยนต์ ปัจจุบัน ระบบควบคุมมอเตอร์ของรถยนต์ต้องการ IGBT จำนวนมาก ยกตัวอย่างเช่น เทสลา มอเตอร์อะซิงโครนัส AC สามเฟสด้านหลังของเทสลาใช้ IGBT 28 ตัวต่อเฟส รวมเป็น 84 ตัว หากรวม IGBT ในส่วนอื่นๆ ของมอเตอร์ เทสลาใช้ IGBT ทั้งหมด 96 ตัว (มอเตอร์คู่และ 36 ตัวสำหรับมอเตอร์ด้านหน้า) คำนวณจากราคาต่อหน่วยที่ 4 ถึง 5 ดอลลาร์สหรัฐ มูลค่าของ IGBT สำหรับมอเตอร์คู่จึงอยู่ที่ประมาณ 650 ดอลลาร์สหรัฐ

แม้ว่า SiC MOSFET จะล้ำหน้ากว่า IGBT และมีศักยภาพในการพัฒนาตลาดที่ดี (เทสลาได้นำ SiC MOSFET มาใช้แล้ว และ NIO ก็กำลังจะนำมาใช้เช่นกัน) อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน อุปกรณ์ไฟฟ้า SiC ยังคงมีปัญหาอยู่บ้าง ซึ่งเห็นได้ชัดเจนในเรื่อง: ผลผลิตต่ำและต้นทุนสูง มีข้อบกพร่องมากมายที่ส่วนต่อประสานระหว่าง SiC และ SiO2 และความน่าเชื่อถือในระยะยาวของออกไซด์ที่เกตเป็นปัญหา; SiC MOSFET ขาดข้อมูลความน่าเชื่อถือในระยะยาว

นอกจากนี้ ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าของอุปกรณ์ SiC นั้นต่ำ แต่ต้นทุนกลับสูงมาก ต้นทุนของชิป SiC MOSFET ในระดับเดียวกันนั้นสูงกว่า IGBT ที่ใช้ซิลิคอนถึง 8-12 เท่า ในแง่ของการใช้พลังงาน SiC MOSFET จะเปิดทำงานก่อน IGBT ที่ใช้ซิลิคอน และจะปิดทำงานหลังจาก IGBT เสร็จสิ้นแล้ว IGBT สามารถทำ ZVS (zero voltage switching) ได้ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียได้อย่างมาก

โดยรวมแล้ว คุณสมบัติทางไฟฟ้าของ IGBT ใกล้เคียงกับชิป SiC MOSFET ถึง 90% ในขณะที่ต้นทุนอยู่ที่ 25% ของ SiC MOSFET ดังนั้น โมดูลสวิตช์แบบไฮบริด SiC และซิลิคอนจึงมีโอกาสในการใช้งานในตลาดสูง แต่ต้องใช้เวลาสักระยะกว่าที่อุปกรณ์ SiC บริสุทธิ์จะได้รับความนิยมในระบบไฟฟ้าของยานยนต์ IGBT ยังคงเป็นกำลังหลักในตลาดอยู่

ตลาดจีนกำลังเติบโต

จีนเป็นหนึ่งในตลาดที่สำคัญที่สุดสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ โดยยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ในจีนคิดเป็นสัดส่วนมากกว่าครึ่งหนึ่งของยอดขายทั่วโลก

ภายใต้สภาวะตลาดเช่นนี้ ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์รายใหญ่ระดับนานาชาติได้สร้างความร่วมมือเชิงกลยุทธ์กับผู้ผลิตรถยนต์ในประเทศ ตัวอย่างเช่น ในเดือนมีนาคม 2018 SAIC และ Infineon ได้จัดตั้งบริษัทร่วมทุนขึ้น คือ บริษัท SAIC Infineon Semiconductor โดยมีรายงานว่า SAIC Infineon Semiconductor มุ่งเน้นธุรกิจบรรจุภัณฑ์โมดูล IGBT โดยมีเป้าหมายเพื่อให้บริการแก่ SAIC และผู้ผลิตรถยนต์พลังงานใหม่รายอื่นๆ ในประเทศ และวางแผนที่จะมีกำลังการผลิตปีละ 1 ล้านชุด

นอกจากนี้ Wingtech Technology ยังได้เข้าซื้อหุ้นส่วนใหญ่ใน Nexperia ซึ่งเป็นบริษัทที่มีความเชี่ยวชาญอย่างมากในด้านอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ โดยผลิตภัณฑ์กว่า 50% ของบริษัทถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ตามแผนที่วางไว้ Nexperia จะค่อยๆ ขยายการผลิตในจีนแผ่นดินใหญ่ต่อไป

เมื่อเปรียบเทียบสภาพการแข่งขันในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ยานยนต์และประวัติการพัฒนาของผู้ผลิตต่างชาติแล้ว ผู้ผลิตในประเทศจีนมีเส้นทางการพัฒนาหลักๆ สองเส้นทาง ได้แก่ เส้นทางแรกคือการแสวงหาเทคโนโลยีและฐานลูกค้าผ่านการเข้าซื้อกิจการในอุตสาหกรรมชิปแบบดั้งเดิม และเส้นทางที่สองคือการพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่และชิปสำหรับรถยนต์อัจฉริยะ

ในขณะที่การใช้พลังงานไฟฟ้าได้สร้างความต้องการใหม่ให้กับตลาดเซมิคอนดักเตอร์ยานยนต์ มันก็ยังมอบโอกาสมากมายให้กับผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ยานยนต์ในประเทศด้วยเช่นกัน ปัจจุบัน ผู้ผลิตในประเทศจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เริ่มพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ ผู้ผลิตที่เป็นตัวอย่าง ได้แก่ BYD, CRRC, Silan Microelectronics และผู้ผลิตที่กล่าวถึงข้างต้น

อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ในประเทศจีนยังค่อนข้างอ่อนแอและมีส่วนแบ่งการตลาดค่อนข้างต่ำ การสร้างความสัมพันธ์ในการแข่งขันที่แท้จริงกับผู้ผลิตรายใหญ่ระดับนานาชาติในระยะเวลาอันสั้นนั้นเป็นเรื่องยาก และจำเป็นต้องเติบโตอย่างต่อเนื่อง

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความนี้คัดลอกมาจาก "การสังเกตการณ์อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์" บทความนี้เป็นเพียงความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนเท่านั้น และไม่ได้แสดงถึงความคิดเห็นของบริษัท Sacco Micro และอุตสาหกรรมโดยรวม การคัดลอกและแบ่งปันนี้มีจุดประสงค์เพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปคัดลอก หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

หมายเลขโทรศัพท์ของบริษัท: +86-0755-83044319
โทรสาร: +86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 ผู้จัดการหลี่

QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว

ที่อยู่: ห้อง 809 อาคาร C อาคารเทคโนโลยีจ้านเทา เลขที่ 1079 ถนนหมินจือ เขตหลงหัวใหม่ เมืองเซินเจิ้น