Tuần này, một tin tức về việc sản xuất hàng loạt IGBT tiên tiến của Trung Quốc đã thu hút rất nhiều sự chú ý. Vào ngày 7 tháng 7, các mô-đun IGBT cấp ô tô của Zhixin Semiconductor đã đạt được sản xuất hàng loạt. Đây là kết quả khả quan đầu tiên của sự hợp tác chiến lược giữa Tập đoàn Dongfeng và CRRC để thành lập Công ty Zhixin Semiconductor.

Theo các báo cáo, mô-đun IGBT được đưa vào sản xuất lần này có khả năng tản nhiệt và chống nhiễu điện từ tốt, đáp ứng được yêu cầu độ tin cậy cao của các sản phẩm dành cho ô tô. Nhờ đó, các công ty sản xuất xe điện của Trung Quốc có thêm một lựa chọn, góp phần củng cố chuỗi cung ứng chất bán dẫn công suất cho ô tô trong nước.

Gần đây, không chỉ có Zhixin Semiconductor, mà cả trong tháng 6 và đầu tháng 7 vừa qua, chỉ trong hơn một tháng, các chip và module IGBT nội địa của Trung Quốc, đặc biệt là các sản phẩm dành cho ô tô, đều xuất hiện ồ ạt, cho thấy sự bùng nổ đồng loạt.

Vào tháng 6, Huahong và Star Semiconductor đã ký kết một thỏa thuận hợp tác chiến lược. Cả hai bên cùng nhau thông báo rằng chip IGBT 12 inch công suất cao dành cho ô tô do cả hai cùng phát triển đã được sản xuất hàng loạt, đã vượt qua kiểm định sản phẩm bởi các công ty sản xuất ô tô và đã được thâm nhập rộng rãi vào thị trường bộ nguồn, tiêu biểu là các ứng dụng trong ngành ô tô.

Ngày 21 tháng 6, Silan Micro thông báo công ty có kế hoạch đầu tư vào dự án xây dựng "Dự án giai đoạn 1 dây chuyền sản xuất đóng gói mô-đun nguồn và thiết bị tích hợp công suất cấp ô tô và công nghiệp" thông qua công ty con Chengdu Jijia Technology Co., Ltd. Tổng vốn đầu tư của dự án là 758 triệu nhân dân tệ. Thời gian xây dựng dự án là 2 năm, thời gian sản xuất là 2 năm. Sau khi đi vào sản xuất, mô-đun IGBT sẽ là sản phẩm chính.

Ngày 23 tháng 6, dây chuyền sản xuất IGBT đầu tiên của Sunking Technology chính thức hoàn thành và đi vào hoạt động, bước vào giai đoạn sản xuất thử nghiệm. Được biết, dự án IGBT của công ty dự kiến ​​xây dựng 2 dây chuyền sản xuất xử lý mặt sau chip IGBT và 5 dây chuyền đóng gói và kiểm tra mô-đun IGBT. Sau khi hoàn thành, công suất sản xuất hàng năm sẽ đạt 2 triệu sản phẩm mô-đun IGBT. Sản phẩm IGBT của công ty sẽ ứng dụng trong lĩnh vực điện áp trung và thấp từ 600V đến 1700V, nhắm đến các thị trường như xe điện, điện gió mặt trời và chuyển đổi tần số công nghiệp.

Ngày 5 tháng 7, Wingtech Technology thông báo sẽ mua lại toàn bộ cổ phần của nhà sản xuất chất bán dẫn Anh quốc Newport Wafer Fab thông qua công ty con Nexperia tại Hà Lan. Newport Wafer Fab được thành lập năm 1982 và chủ yếu sản xuất chất bán dẫn công suất hiệu suất cao cho ô tô. Nexperia là một nhà sản xuất quan trọng các chip và linh kiện ô tô. Về thương vụ mua lại, ông Zhang Xuezheng, chủ tịch của Wingtech Technology, cho biết việc bổ sung Newport sẽ giúp tăng cường hiệu quả năng lực của Nexperia trong lĩnh vực IGBT, MOSFET, chất bán dẫn tương tự và chất bán dẫn phức hợp dành cho ô tô.

Cho dù đó là việc mở nhà máy, bắt đầu sản xuất hàng loạt hay sáp nhập và mua lại, các nhà sản xuất này đều đang tập trung vào thị trường sản phẩm IGBT dành cho ô tô, phản ánh sự phổ biến của thị trường này.

Nhu cầu mạnh mẽ đối với IGBT

Trong vài năm tới, tốc độ tăng trưởng doanh số xe điện dự kiến ​​sẽ vượt quá 50%. Nhờ sự hỗ trợ của chính sách và trợ cấp bán hàng, dự kiến ​​tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của doanh số xe điện năng lượng mới toàn cầu và Trung Quốc sẽ đạt 32%, điều này sẽ thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của chuỗi ngành công nghiệp bán dẫn và điện tử liên quan. Không thể phủ nhận rằng ô tô là một trong ba động lực chính thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn (5G, Internet vạn vật và điện tử ô tô được coi là ba động lực chính sẽ thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn trong làn sóng tiếp theo).

Trong các ứng dụng ô tô, việc sử dụng chất bán dẫn công suất chỉ đứng thứ hai sau MCU, và thị phần của nó rất lớn.

Phần lớn các chất bán dẫn mới được sử dụng trong xe năng lượng mới là chất bán dẫn công suất. Trong ô tô truyền thống, chất bán dẫn công suất chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực như khởi động, phát điện và an toàn, chiếm khoảng 20% ​​tổng số chất bán dẫn trong ô tô truyền thống. Giá trị của một chiếc xe sử dụng chất bán dẫn công suất vào khoảng 60 đô la Mỹ.

Do xe năng lượng mới thường sử dụng mạch điện cao áp, khi pin cung cấp điện áp cao, cần phải chuyển đổi điện áp thường xuyên. Lúc này, nhu cầu về mạch chuyển đổi điện áp (DC-DC) tăng lên đáng kể. Ngoài ra, cần một lượng lớn các bộ biến tần DC-AC, máy biến áp, bộ chuyển đổi, v.v. Những nhu cầu này đối với các thiết bị bán dẫn như IGBT, MOSFET và điốt cũng tăng lên đáng kể. Điều trên đã làm tăng mạnh nhu cầu về các thiết bị điện tử công suất trong hệ thống điện tử ô tô.

Theo số liệu thống kê của McKinsey, chi phí bán dẫn của xe điện thuần túy là 704 đô la Mỹ, gấp đôi so với 350 đô la Mỹ của xe truyền thống. Trong đó, chi phí linh kiện điện tử lên tới 387 đô la Mỹ, chiếm 55%. So với xe truyền thống, chi phí linh kiện điện tử mới cho xe điện thuần túy chiếm khoảng 269 đô la Mỹ, tương đương 76% tổng chi phí.

Quá trình phát điện và truyền tải điện năng của xe điện năng lượng mới khác biệt đáng kể so với động cơ xăng, đòi hỏi phải thường xuyên chuyển đổi điện áp và chuyển đổi DC-AC. Thêm vào đó, nhu cầu cao về phạm vi hoạt động của xe điện thuần túy đã khiến yêu cầu quản lý năng lượng trở nên tinh vi hơn. Những yêu cầu này đối với các thiết bị bán dẫn công suất rời rạc như IGBT, MOSFET và diode cao hơn nhiều so với các loại xe truyền thống. Được thúc đẩy bởi nhu cầu trong ngành ô tô, IGBT sẽ trải qua sự tăng trưởng bùng nổ.

Các mô-đun công suất ô tô (hiện nay chủ yếu là IGBT) quyết định hiệu suất chính của hệ thống truyền động điện trên xe và chiếm hơn 40% chi phí của bộ biến tần động cơ, vốn là thành phần cốt lõi.

IGBT chiếm khoảng một phần ba chi phí của bộ điều khiển động cơ, và bộ điều khiển động cơ chiếm khoảng 15-20% chi phí của toàn bộ xe. Nói cách khác, IGBT chiếm 5-7% chi phí của toàn bộ xe.

Về mặt kỹ thuật, chip IGBT đã trải qua một loạt các quy trình cải tiến lặp đi lặp lại, bao gồm nâng cấp từ PT lên NPT và sau đó lên FS, giúp chip mỏng hơn, giảm điện trở nhiệt và cải thiện Tj; việc giới thiệu IEGT, CSTBT và MPT tiếp tục giúp giảm Vce và tăng mật độ công suất; thông qua tối ưu hóa lớp kim loại bề mặt và lớp thụ động hóa, nó có thể đáp ứng các yêu cầu độ tin cậy cao của ô tô.

Trong những năm gần đây, IGBT đã có những cải tiến về cấu trúc, chẳng hạn như sự xuất hiện của RC-IGBT và các thiết kế tích hợp FWD và IGBT; ngoài ra, còn có sự tích hợp chức năng, ví dụ như tích hợp cảm biến dòng điện và nhiệt độ.

IGBT được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều khiển động cơ ô tô. Hiện nay, hệ thống điều khiển động cơ ô tô cần đến hàng chục IGBT. Lấy Tesla làm ví dụ, động cơ không đồng bộ AC ba pha phía sau của Tesla sử dụng 28 IGBT mỗi pha, tổng cộng là 84 IGBT. Tính cả các IGBT ở các bộ phận khác của động cơ, Tesla sử dụng tổng cộng 96 IGBT (hai động cơ cộng thêm 36 cho động cơ phía trước). Tính theo giá từ 4 đến 5 đô la Mỹ mỗi đơn vị, giá trị của một IGBT cho động cơ kép ước tính khoảng 650 đô la Mỹ.

Mặc dù MOSFET SiC tiên tiến hơn IGBT và có tiềm năng phát triển thị trường tốt (Tesla đã áp dụng MOSFET SiC, và NIO cũng sẽ sớm áp dụng). Tuy nhiên, hiện nay, các thiết bị điện SiC vẫn còn một số vấn đề, cụ thể là: năng suất thấp và chi phí cao; có nhiều khuyết tật ở giao diện giữa SiC và SiO2, và độ tin cậy lâu dài của lớp oxit cổng là một vấn đề; MOSFET SiC thiếu dữ liệu về độ tin cậy lâu dài.

Ngoài ra, khả năng chịu tải hiện tại của các thiết bị SiC thấp nhưng chi phí lại quá cao. Chi phí của các chip MOSFET SiC cùng cấp cao gấp 8 đến 12 lần so với IGBT dựa trên silicon. Về mặt tiêu thụ điện năng, MOSFET SiC được bật trước IGBT dựa trên silicon và tắt sau IGBT. IGBT có thể đạt được ZVS (chuyển mạch điện áp bằng không), giúp giảm đáng kể tổn thất.

Nhìn chung, đặc tính điện của IGBT gần bằng 90% so với chip MOSFET SiC, trong khi chi phí chỉ bằng 25% so với MOSFET SiC. Do đó, các mô-đun chuyển mạch lai SiC và silicon sẽ có triển vọng ứng dụng thị trường rất lớn, nhưng sẽ cần thời gian để các thiết bị SiC thuần túy trở nên phổ biến trong hệ thống điện ô tô. IGBT vẫn là lực lượng chủ đạo trên thị trường.

Thị trường Trung Quốc đang phát triển

Trung Quốc là một trong những thị trường quan trọng nhất đối với xe năng lượng mới, với doanh số bán xe năng lượng mới tại Trung Quốc chiếm hơn một nửa tổng doanh số toàn cầu.

Trong bối cảnh thị trường này, các nhà sản xuất chất bán dẫn quốc tế lớn đã thiết lập quan hệ đối tác chiến lược với các nhà sản xuất ô tô trong nước. Ví dụ, vào tháng 3 năm 2018, SAIC và Infineon đã thành lập liên doanh - Công ty Bán dẫn SAIC Infineon. Được biết, SAIC Infineon Semiconductor tập trung vào lĩnh vực đóng gói mô-đun IGBT, nhằm phục vụ SAIC và các nhà sản xuất xe năng lượng mới khác trong nước, và có kế hoạch đạt công suất sản xuất hàng năm là 1 triệu bộ.

Ngoài ra, Wingtech Technology đã mua lại cổ phần chi phối tại Nexperia, một công ty có kinh nghiệm sâu rộng trong lĩnh vực thiết bị bán dẫn công suất ô tô. Hơn 50% sản phẩm của công ty được sử dụng trong lĩnh vực ô tô. Theo kế hoạch, Nexperia sẽ dần mở rộng sản xuất tại Trung Quốc đại lục.

So sánh bối cảnh cạnh tranh của ngành bán dẫn ô tô và lịch sử phát triển của các nhà sản xuất nước ngoài, các nhà sản xuất trong nước Trung Quốc chủ yếu có hai con đường phát triển: một là thu được công nghệ và nguồn khách hàng thông qua việc mua lại trong lĩnh vực chip truyền thống; con đường còn lại là phát triển bán dẫn công suất cho xe năng lượng mới và chip xe thông minh.

Trong khi quá trình điện khí hóa mang lại nhu cầu mới cho thị trường bán dẫn ô tô, nó cũng tạo ra nhiều cơ hội cho các nhà sản xuất bán dẫn ô tô trong nước. Hiện nay, ngày càng nhiều nhà sản xuất trong nước đang bắt đầu phát triển các bán dẫn công suất cho xe năng lượng mới. Các nhà sản xuất tiêu biểu bao gồm BYD, CRRC, Silan Microelectronics và các nhà sản xuất đã đề cập ở trên.

Tuy nhiên, các nhà sản xuất chất bán dẫn công suất ô tô trong nước của Trung Quốc vẫn còn tương đối yếu và có thị phần tương đối thấp. Việc hình thành mối quan hệ cạnh tranh thực sự với các nhà sản xuất quốc tế lớn trong thời gian ngắn sẽ rất khó khăn và cần phải tiếp tục phát triển.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được sao chép từ "Quan sát ngành công nghiệp bán dẫn". Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả và không đại diện cho quan điểm của Sacco Micro hay ngành công nghiệp. Bài viết chỉ được phép in lại và chia sẻ để hỗ trợ bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn gốc và tác giả khi in lại. Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa bỏ.

Số điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Số fax: +86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li

QQ: 332496225 Quản lý Qiu

Địa chỉ: Phòng 809, Tòa nhà C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Khu Longhua Mới, Thâm Quyến