汽车功率半导体的市场份额在五年内增长了近七倍，其中IGBT受益最大。

在政策支持和节能减排的推动下，新能源汽车的普及速度正在加快。预计到2025年，国内新能源汽车的普及率将达到20%，到2030年，欧盟新能源汽车的普及率将达到40%。汽车电气化的趋势极大地提升了汽车用功率半导体的价值。据英飞凌统计，功率半导体的平均售价将从传统燃油车的71美元大幅增长至插电式混合动力/纯电动汽车的330美元，是传统燃油车的4.6倍。据我们计算，到2025年，全球汽车功率半导体市场规模预计将达到80亿美元。全球新能源汽车功率半导体市场规模预计将达到5.3亿美元，是2020年的7.3倍，复合年增长率高达48.8%。未来十年，中国、美国和欧洲新能源汽车充电桩的IGBT市场将新增9.4亿美元的增长空间。目前，IGBT和MOSFET是汽车功率半导体领域的主要应用。IGBT是新能源汽车电驱动系统主逆变器的核心元件，也可用于辅助逆变器电路、DC/DC斩波电路、车载充电/逆变器等。单车IGBT价值高达273美元，占汽车功率半导体平均售价的83%，占据绝对主导地位。我们预测，到2025年，全球新能源汽车IGBT市场规模将达到4.4亿美元，复合年增长率约为48.8%。在电气化趋势下，IGBT是最具发展潜力的汽车功率半导体类型。

产品优势、工艺优势和先发优势这三大壁垒构筑了一道强大的护城河。

1）产品壁垒：车规级IGBT需要满足严格的要求，例如使用寿命长、故障率低、抗震性能强。它们必须能够适应极端高温、极端低温、粉尘、盐碱等恶劣的工作环境。它们必须能够承受频繁启停引起的电流快速变化，并且对产品性能有着极高的要求。

2）工艺障碍：设计车规级IGBT时，需要兼顾导通和关断、短路电阻和导通压降之间的平衡，参数优化尤为复杂。制造过程中，薄片工艺容易出现碎片，且正面金属熔点有限，难以控制退火温度。此外，IGBT模块封装的焊接和键合技术要求也很高。

3）认证周期长，更换成本高，且存在经验曲线效应。在行业内具有明显的先发优势。

a) 汽车级IGBT必须符合可靠性标准、质量管理标准和功能安全标准，才有资格进入一级汽车制造商的供应链。认证期限通常至少为2年。

b) 由于IGBT模块是汽车的关键部件，下游制造商出于安全性和可靠性方面的考虑，在更换这些模块时往往非常谨慎。只有在经过大量的验证测试和全面评估之后，才会做出大批量采购的决策。更换成本很高。

c) IGBT 业务需要长期的经验积累才能达到良好的技术水平。

d) IGBT行业属于资本密集型行业，生产和检测设备基本需要进口。此外，IGBT制造企业对流动资金的需求也很大。新进入者初期往往面临投资大、产量低的困境，需要雄厚的资金支持才能持续进行产品研发、生产和销售。综上所述，IGBT行业的先行企业拥有明显的先发优势。

竞争格局已成为增长型产业的“高质量轨道”，但目前的本地化率仍然很低。

根据欧姆迪亚2019年的统计数据，全球前十大IGBT模块制造商占据了76%的市场份额，市场份额集中度较高，竞争格局良好。就车用级IGBT而言，由于行业壁垒较高，2019年中国新能源汽车IGBT模块CR4的市场份额总计达到81%，呈现寡头垄断格局。其中，英飞凌以58.2%的市场份额位居第一，比亚迪以18%的市场份额位居第二，三菱电机和赛米克隆分列第三和第四。车用IGBT凭借其广阔的增长空间和良好的竞争格局，已成为新兴行业中的“优质轨道”。然而，在2019年中国新能源汽车IGBT前十大制造商中，仅有比亚迪、星芯半导体和中车时代电气三家国产厂商入选，总市场份额仅为20.4%，国产替代空间巨大。

多种因素正在加速国产产品的替代，国产制造商未来发展潜力巨大。

多种因素加速了国产替代：1）中国已是全球最大的汽车消费市场，未来汽车消费需求将持续增长，为国内IGBT厂商提供了良好的发展机遇。2）随着贸易摩擦加剧，对自主可控半导体的需求日益迫切。3）国内厂商在新能源汽车产业布局中处于领先地位，抢占先机。随着国内新能源汽车厂商份额的增加，出于供应链安全的考虑，预计国内半导体厂商的产品使用量将会增加。4）国内IGBT厂商拥有高性价比、快速响应等本地化服务优势，满足新能源汽车降低成本、提高效率的需求，预计其市场份额将进一步提升。5）政策鼓励和财政支持助力国内IGBT产业快速发展。就国内市场空间而言，根据我们的计算，预计到2025年，中国新能源汽车功率半导体市场规模将达到17.7亿元人民币，是2020年的6倍，复合年增长率高达44%。预计到2025年，中国新能源汽车IGBT市场规模将达到14.7亿元人民币，复合年增长率约为44%。到2025年，中国充电桩用IGBT市场规模将达到10.9亿元人民币，复合年增长率为35%。基于以上分析，我们认为国产汽车IGBT的替代进程将会加速。结合目前较低的市场份额和广阔的行业增长空间，国内IGBT厂商未来拥有巨大的增长潜力。

短期内产能紧张的局面难以缓解，而功率半导体热潮仍在持续升温。

5G的商业化应用和疫情期间的居家经济正在加速社会数字化转型。新能源汽车、家电、数码等终端设备市场日趋活跃，带动了对半导体的需求。此外，出于供应链安全的考虑，半导体厂商需要增加安全库存。多种因素相互作用，导致半导体产能紧张。目前，各大晶圆代工厂均已满负荷运转。从全球范围来看，ICinsight预测2021年全球将新增20.8万片当量8英寸晶圆产能。国内方面，在建的8英寸晶圆当量产能约为27.96万片/年，其中大部分将于2022年投产。但考虑到新生产线投产后通常需要3-5年的产能爬坡期，短期内难以缓解产能紧张的局面。受益于新能源汽车和充电桩需求的快速增长，预计到2025年，仅车规级IGBT模块所需的8英寸晶圆全球需求量就将达到1.69万片，较2020年增长5.4倍。晶圆制造需求存在巨大缺口。年初以来，国内外主要芯片厂商纷纷提价或延长交货期。预计半导体产业链的繁荣程度将持续提升。

  1    新能源汽车渗透率正在加速提升，汽车功率半导体市场在5年内翻了一番。

1.1. 新能源汽车的渗透速度加快，汽车功率半导体的产量和价格都在上涨。

政策支持、节能减排措施推动了新能源汽车的快速普及。我国《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》提出了新能源汽车发展愿景，计划到2025年，国产新能源汽车普及率达到20%。

国际上，许多欧洲国家采取了二氧化碳排放限制政策和新能源汽车补贴政策双管齐下的策略来应对全球变暖的压力，汽车电气化路径日益清晰。在欧盟，欧洲汽车制造商协会（ACEA）的车辆温室气体排放协议规定，到2030年，车辆二氧化碳排放量必须低于每公里59克。根据英飞凌的计算，到2030年，欧盟新能源汽车的渗透率将达到40%。

电气化显著提升了功率半导体自行车的价值。纯电动汽车功率半导体的平均售价达到330美元，是传统燃油汽车的4.6倍。以电力系统为动力源的新能源汽车对电子元件的电源管理和电源转换能力提出了更高的要求。

在传统汽车中，功率半导体主要应用于车辆启动、发电和安全领域，低电压、低功率的电子元件即可满足其工作需求。而在新能源汽车中，电池输出的高压电路需要频繁进行电压转换和电流逆变，这些电路极大地增加了对IGBT、MOSFET等功率半导体的需求。据英飞凌数据显示，传统燃油汽车中功率半导体的价值为71美元，而插电式混合动力/纯电动汽车中功率半导体的价值则高达330美元，是传统燃油汽车的4.6倍。

全球汽车功率半导体市场规模预计到2025年将达到8亿美元。据Yol​​e预测，全球功率半导体市场规模到2025年将达到22.5亿美元。智研咨询的统计数据显示，2019年汽车行业占全球功率半导体市场的35.4%。假设这一比例保持不变，预计到2025年全球汽车功率半导体市场规模将达到7.965亿美元。

全球新能源汽车功率半导体市场预计到2025年将达到5.3亿美元，是2020年的7.3倍，复合年增长率（CAGR）为48.8%。据艾睿铂（AlixPartners）预测，全球汽车销量将从2020年的70.5万辆增至2025年的94万辆。EVTank预测，全球新能源汽车销量将从2019年的2.21万辆增至2025年的12万辆。2025年，全球新能源汽车渗透率将达到13%，比2019年增长10.36%。

如上所述，根据英飞凌2020年的最新统计数据，一辆新能源汽车动力半导体自行车的价值为330美元。考虑到目前全球半导体晶圆代工产能紧张，预计今年新能源汽车动力半导体的价格将保持在高位，而未来随着电动化趋势和双电机渗透率的提高，自行车的价值将逐步增长。基于以上数据，我们预计到2025年，全球新能源汽车动力半导体市场规模将达到5.3亿美元，是2020年的7.3倍，复合年增长率将达到48.8%。

1.2 全球车载充电桩IGBT市场空间正在快速增长

新能源汽车重要配套设施中的充电桩数量将快速增长，带动关键元件IGBT的需求快速增长。随着新能源汽车普及率的逐步提高，作为新能源汽车重要配套设施的充电桩数量也需要同步增加。据麦肯锡统计，2020年中国、美国和欧洲的新能源汽车充电需求约为18亿千瓦时。预计到2030年，新能源汽车充电需求将达到271亿千瓦时，复合年增长率达31.2%。新能源汽车充电设施需求的快速增长也将显著推动充电桩关键元件IGBT的应用。

预计2020年至2030年间，中国、美国和欧洲的新能源汽车充电桩IGBT市场将有9.4亿美元的增量空间。根据麦肯锡的估计，中国、美国和欧盟在2020年至2030年间分别需要投资19亿美元、11亿美元和17亿美元，建设20万、25万和20万个新能源汽车充电桩，以满足新能源汽车充电需求缺口。在单个充电桩中，IGBT约占总成本的20%。由此可以推断，未来十年中国、美国和欧洲的新能源汽车充电桩IGBT市场将有9.4亿美元的增量空间。

  2  在汽车功率半导体中，IGBT受益最大。

IGBT 和 MOSFET 是汽车功率半导体的主要元件。IGBT 在汽车中有四种不同的应用。第一种是作为主逆变器的核心元件。主逆变器将电池的直流输出转换为交流电，以驱动汽车电机；第二种用于辅助逆变器电路，为其他汽车电子设备供电；第三种用于 DC/DC 斩波电路，输出不同电压的电流；第四种用于车载充电逆变器（OBC），将外部输入的交流电转换为直流电，为新能源汽车电池充电。

在电气化程度较低的汽车中，由于电池输出电压低且功率器件的功率范围有限，可以使用MOSFET来替代车载电脑（OBC）中的辅助逆变器电路、DC/DC-DC斩波电路和IGBT，以控制成本。

2.1. IGBT是新能源汽车电机驱动系统的核心器件

凭借卓越的性能，IGBT是新能源汽车功率半导体器件的核心组件。IGBT是绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor）的缩写，它是一种绝缘栅双极型晶体管，是由BJT和MOSFET复合而成的功率半导体器件。它结合了MOSFET的快速开关速度、高输入阻抗、低控制功耗、简单的驱动电路和小开关损耗等优点，以及BJT的低导通电压、大导通电流和小损耗等优点。在新能源汽车中，IGBT模块主要用于大功率逆变器，将直流电逆变为交流电以驱动车辆电机；也用于辅助电源逆变器，为车载电子设备（例如车载空调）供电。

根据不同的应用环境，IGBT可分为IGBT单管、IGBT模块和IPM智能模块。IGBT单管是一种N沟道增强型绝缘栅双极晶体管，通过向PNP型晶体管提供基极电流来导通整个电路。由于其适用电流较小，通常低于100A，因此适用功率也较低。然而，IGBT单管的外部电路复杂且封装难度大，这反映了IGBT制造商的技术和工艺水平。

IGBT模块是一种模块化半导体产品，由IGBT芯片和FWD（快速恢复二极管）通过特定的电路桥封装而成。多个芯片通过绝缘封装在模块内，有效提高了安全性和可靠性，更适用于高压大电流环境。IPM智能模块将IGBT器件、驱动电路和保护电路集成于一体，具有电路自诊断和保护功能，比普通IGBT模块更加智能，常用于变频家用电器。

目前，英飞凌IGBT已发展至第七代产品，国内厂商正逐步赶上世界先进水平。从1988年到2019年的30多年间，英飞凌共发布了7代IGBT产品。其技术发展方向主要集中在缩小芯片面积、缩短工艺线宽、降低导通饱和压降、缩短关断时间、降低功率损耗以及提高关断电压等方面。尽管目前国内IGBT市场主要由外资企业占据，但随着国内厂商持续加大研发投入，产品技术也在不断赶上世界先进水平。

例如，星芯半导体自主研发的第二代IGBT芯片以英飞凌第六代IGBT芯片（FS-Trench）为基准进行测试，并于2016年实现量产。2019年共组装了160,000万套车规级IGBT模块；比亚迪的IGBT4.0产品相比市场上主流的英飞凌第四代IGBT，具有更低的开关损耗、更强的电流输出能力和更长的温度循环寿命。

预计到2025年，全球新能源汽车IGBT市场规模将达到4.4亿美元，复合年增长率（CAGR）为48.8%。据Yol​​e数据显示，2019年全球新能源汽车IGBT市场规模为600亿美元。EVSalesBlog数据显示，2019年全球插电式混合动力汽车和纯电动汽车的销量约为2.2万辆。由此可以推断，每辆自行车平均价值273美元（占自行车动力半导体总价值的83%）。考虑到目前全球半导体晶圆代工产能紧张，预计今年新能源汽车动力半导体的价格仍将维持在高位，未来自行车的价值将随着电动化趋势和双电机渗透率的提高而逐步增长。根据 EVtank 对未来几年全球新能源汽车销量的预测，全球新能源汽车 IGBT 市场预计将从 2020 年的约 600 亿美元增长到 2025 年的 4.4 亿美元，复合增长率约为 48.8%。

2.2.碳化硅（SiC）性能更优，有望成为下一代技术。

基于第三代半导体材料的功率器件具有更优异的性能优势。与硅基半导体材料相比，以GaN和SiC为代表的第三代半导体材料具有更宽的带隙、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和率和更高的抗辐射性能，更适合用于制造高温、高频、抗辐射和大功率器件。

根据英飞凌的数据，碳化硅（SiC）材料逆变器的体积和重量分别比硅基逆变器小3倍和4倍；罗姆公司的数据显示，在实际应用中，SiC MOSFET的开关频率可以超过50kHz（而主流IGBT的开关频率最高为20kHz），且能量损耗比硅基IGBT低73%。与IGBT相比，SiC MOSFET具有更高的性能和更小的尺寸优势。

一些高端车型已采用基于碳化硅（SiC）的MOSFET，预计这将成为未来的发展方向。特斯拉Model 3是首款集成全SiC功率模块的车型，该模块由特斯拉工程设计部门与意法半导体（STMicroelectronics）合作完成。随后，英飞凌也成为特斯拉Model 3 SiC功率模块的供应商。此外，比亚迪汉EV四驱版成为首款批量搭载SiC MOSFET组件的国产车型，其SiC电子控制整体效率高达97%以上。

目前，国内厂商也在积极部署碳化硅（SiC）生产应用。例如，华润微电子于2020年7月实现了国内首条商用6英寸SiC生产线的量产，计划月产能为1,000片。新能源科技股份有限公司也拥有多项第三代半导体相关专利，预计将推出一系列SiC二极管产品。未来，该公司将专注于新能源汽车应用领域。

目前，碳化硅（SiC）技术受成本和良率因素的限制，大规模广泛应用尚需时日。目前国际主流的SiC衬底尺寸为4英寸和6英寸。由于晶圆面积小、芯片切割效率低，SiC衬底成本较高。后续工艺中较低的制造和封装良率也使得SiC器件的成本居高不下。

根据中国科学院的数据，同等级的SiCMOSFET价格是SiIGBT的4倍。车规级电子控制器件必须满足更严格的性能指标，并且需要在极端温度和强振动环境下保持稳定运行。因此，SiCMOSFET在应用于终端产品之前需要经过长期可靠性认证。一般来说，车规级IGBT模块的认证周期约为2年。

  3  产品优势、工艺优势和先发优势这三大壁垒构筑了一道强大的护城河。

3.1. 复杂的工作环境对汽车级IGBT的安全性和可靠性提出了极高的要求。

1）需要适应“极热”和“极冷”的高低温工作条件：汽车级IGBT的工作温度范围很广，不同的安装位置有不同的温度范围，例如发动机舱要求-40℃-155℃，车身控制要求-40℃-125℃，而传统的消费级芯片和元件只需要达到0℃-70℃。

2）需能承受频繁启停引起的电流频繁变化：车辆在拥堵路况下经常会遇到频繁的启停。此时，升压逆变器中IGBT模块的工作电流会相应地频繁波动，导致IGBT结温快速变化，这就要求IGBT具有较高的耐高温性能和散热性能。

3）需要具备高抗震性能：由于车辆行驶路况的不确定性，例如山路、泥泞路、碎石路等，汽车用IGBT在行驶过程中可能会受到较大的振动和颠簸。因此，IGBT模块的每个引线端子都需要具有足够的机械强度，才能在强振动条件下正常工作。

4）能够适应恶劣的工作环境：考虑到霉菌、灰尘、水、盐碱等自然环境（海边、雪地、雨天等）、电磁兼容性和有害气体侵蚀等因素，对IGBT的安全性能提出了极高的要求，例如防水、防尘和防腐蚀。在这些干扰下，IGBT既不能不受控制地影响其工作，也不能干扰车辆中的其他设备（控制总线、MCU、传感器）。

5）它需要具有较长的使用寿命和较低的故障率。一般汽车的设计寿命约为15年或600,000万公里。在整个生命周期内，汽车制造商对汽车半导体故障率的基本要求是百万分之一（PPM）以下。大多数汽车制造商要求故障率达到十亿分之一（PPB）级别，几乎实现了零容错率。

3.2 汽车级IGBT的设计、制造和封装工艺难度较高

汽车级IGBT的设计必须确保导通和关断、短路电阻和导通压降之间的平衡，参数优化非常特殊且复杂。汽车级IGBT芯片通常工作在高电流、高电压和高频环境下。芯片设计需要确保导通和关断、短路电阻和导通压降（散热控制）处于平衡状态。芯片设计、参数调整和优化都非常特殊且复杂。

芯片设计过程中的主要难点在于：

（1）端子设计必须保证高可靠性，同时实现小尺寸和高耐压；

（2）电池设计必须实现高电流密度，同时确保宽广的安全工作区域，这就要求极高的散热能力；

（3）电池设计必须实现高电流密度，同时保证足够的短路能力；

生产工艺难度较高：金属片易碎，且正面金属的熔点有限，导致退火温度难以控制。IGBT导通时，可将其视为一根导线，电流自上而下垂直流经IGBT，直至到达驱动电机。

1）芯片越薄，热阻越小，但越容易破损。减薄工艺：芯片越薄，电流路径越短，芯片上的能量损耗也相应减少，从而延长车辆电池寿命。2018年底，比亚迪宣布其晶圆减薄至120μm，而英飞凌的IGBT芯片减薄至40μm。对如此薄的晶圆和芯片进行后续加工技术难度极高，且极易破损。

2）背面工艺必须在低温下进行，否则容易导致正面金属熔化。背面工艺包括背面离子注入、退火活化、背面金属化等工艺步骤。由于正面金属熔点的限制以及IGBT芯片厚度的不断减薄，这些背面工艺必须在低温（不超过450℃）下进行，否则容易导致正面金属熔化，并使退火活化变得极其困难。

IGBT模块封装的焊接和键合技术门槛很高。汽车级IGBT大多以模块形式应用。模块封装结构是将分立的半导体器件通过某种集成方法封装成模块。一个IGBT模块在上市前通常需要经过贴片、焊接、等离子清洗、X射线检测、键合、胶水填充固化、成型、测试和标记等共九道工序。其中，焊接和键合是模块封装技术中最具挑战性的环节。

（1）焊接：最新的低温银烧结贴片互连工艺参数难以掌握，且材料和设备成本高昂，成为该技术的准入门槛。目前主流的焊接技术是钎焊，但该技术产生的连接结果稳定性较差，可靠性较低。为此，低温银烧结贴片互连工艺应运而生。该工艺的钎焊层具有导热性高、导电性好、可靠性高等优点。然而，该技术难度极大，工艺参数设定复杂，设备购置成本高，生产中使用的银粉成本也高，这些都成为限制厂商采用该技术的障碍。目前，只有以英飞凌和三菱为代表的先进企业在其部分高性能IGBT模块上采用了低温银烧结焊接工艺。

（2）键合：工艺难度较高。目前，IGBT模块内部芯片表面互连常用的键合线为铝线和铜线。铜线电阻率低、导热系数高、膨胀系数低，更适用于高功率密度、散热效率高的汽车模块。然而，铜线键合工艺的难点在于需要对芯片表面进行铜金属化处理，且需要较高的超声能量，这容易对IGBT芯片本身造成损伤。1）铜对氧的亲和力强，需要严格的密封和快速操作。铜线一旦接触空气就会立即氧化。原则上，拆封后48小时内即可完成封装。氧化后的铜线硬度增加，键合难度增大，且容易出现焊点脱落或抗拉强度降低的情况。2）键合过程中，保护性惰性气体的流量难以控制。为了降低铜的氧化程度，需要在芯片易氧化的加热区域添加保护性气体。流量过大会影响加热温度，流量过小则会削弱保护效果。3）压力焊接夹具的材料要求很严格。夹具表面必须光滑，以确保托架和焊针不会松动，否则会直接影响产品焊接过程中焊丝的一系列问题，例如烧球不良、焊丝过短和焊丝变形。4）焊接设备参数设置必须综合考虑焊接力、待机功率和焊坑产生的可能性等因素，这些因素难以平衡和控制。任何一个环节出现问题都会导致焊接失败。

3.3. 先发优势显而易见：认证周期长，更换成本高

由于汽车用IGBT对可靠性要求极高，其认证周期长，更换成本高。先行企业拥有明显的先发优势。

1）认证要求严格，周期较长。IGBT分立器件或模块必须满足可靠性标准AECQ100(IC)/101（分立器件）、质量管理标准ISO/TS1649和功能安全标准ISO26262ASILB(D)，才能进入一级汽车制造商的供应链。认证周期通常至少为2年。

2）更换成本高。IGBT模块是下游产品中的关键元件，负责调节电路中的电压、电流、频率、相位等参数。其性能、稳定性和可靠性对下游客户至关重要。客户对新的IGBT供应商往往比较谨慎。他们不仅会从理论上全面评估供应商的实力，还会经过单件产品测试、整机测试、多次小批量试产等一系列流程后才做出大批量采购决策。更换成本高，采购决策周期长。

3）IGBT业务需要长期的经验积累才能达到较高的技术水平。IGBT芯片和快速恢复二极管芯片是IGBT模块的关键环节，生产工序繁多，需要用到大量的生产设备。生产组织、控制、设备调试等工作都十分复杂。例如，散热材料的选择和加工、减薄程度、两次磷离子注入的浓度、数量和速度、背面工艺温度的控制以及各环节的设备，都需要长期的相关经验才能掌握芯片设计和生产工艺。

新能源汽车应用通常需要大规模生产高可靠性和高稳定性的IGBT模块。这需要长期的经验积累，才能了解设备和材料的特性并掌握生产工艺。以贴片工艺为例，它涉及芯片位置的确定、不同材料的热膨胀系数和特性、回流焊炉回流曲线的设定等参数。这些生产工艺都需要长期的研发实验才能找到合适的解决方案。

4）高融资门槛。IGBT行业属于资本密集型行业，其产业链涵盖芯片设计、芯片制造、模块制造和测试等环节。其生产和测试设备基本需要进口，设备成本高昂。同时，产品研发和市场开发周期较长。此外，IGBT制造企业对流动资金的需求也很大。新进入者初期往往面临投资大、产量低的困境，需要雄厚的资金支持才能持续进行产品研发、生产和销售。

综上所述，即使一家新公司生产IGBT产品，也需要很长时间才能赢得客户的认可并积累足够的专业知识。同时，它还将面临长期巨额资本投入和市场开发的诸多困难。先发优势显而易见。

  4  汽车IGBT行业的竞争格局良好，但国产化率仍然较低。

竞争格局集中，CR4占据81%的市场份额；然而，本土化率较低，前十名中仅有三家国内企业。根据Omdia 2019年的统计数据，全球前十大IGBT模块供应商的市场份额为75.6%。市场结构集中，竞争格局良好。

据《东北时报》数据显示，2019年中国共组装了1.08万套汽车IGBT模块，其中英飞凌以62.8万套的产量占据58.2%的市场份额，遥遥领先。比亚迪微电子位居第二，组装量为19.4万套，市场份额为18%。三菱电机和赛米光分别位列第三和第四，市场份额分别为5.2%和3%。星芯半导体排名第五，市场份额为1.6%。另一家国内厂商中车时代电气排名第九，市场份额为0.8%。2019年，新能源汽车IGBT模块前四大厂商合计市场份额为81.4%，呈现寡头垄断格局。在国内制造商中，只有比亚迪微电子、星辰半导体和中车时代电气这三家公司跻身市场份额前十，占比20.4%，国产化率较低。

从电压覆盖范围来看，国内企业的IGBT产品线覆盖日益完善。国内厂商星芯半导体目前拥有国内最全面的IGBT模块产品线之一，覆盖了从高压（3300V）到中低压（600V）的广泛应用领域；中车时代电气主要专注于高速铁路、高速列车等领域，目前在4500V以上的高压领域具有一定的竞争力。

英飞凌的产品全面覆盖了所有电压等级的下游应用领域，而ABB则主要面向高压和超高压产品。总体而言，国内投资企业的IGBT产品覆盖了从低压到高压的整个市场，低压领域的布局相对完善。但是，与国外厂商相比，我国功率分立器件在高压领域的实力仍有待加强。

  5    多种因素加速了国内替代，并促进了市场份额的增长

随着贸易摩擦加剧，对自主可控半导体的需求变得日益迫切。近年来，中美贸易摩擦呈现加剧趋势。

2016年3月和2018年4月，中兴通讯两次被美国列入“实体清单”。2019年5月15日，华为也被列入“实体清单”，并被禁止与美国公司进行商业合作或从美国公司购买电信设备。受此影响，谷歌已停止向华为提供服务。

2020年5月15日，美国再次对华为实施新的禁令，要求使用美国技术和设备生产的芯片必须获得美国批准才能出售给华为。2020年8月17日，华为38家子公司被列入实体清单，禁令于同年9月15日全面生效。

2020年12月，中芯国际被美国列入中国军工企业名单。在美国加大对华技术封锁力度的背景下，中国面临贸易摩擦加剧、供应链中断和国际合作减弱的风险。因此，建立独立可控的半导体供应链，加快国产化进程，显得愈发迫切。

中国已成为全球最大的汽车消费市场，为汽车IGBT的发展提供了良好的机遇。2019年，中国新车销量达到25.75万辆，约占全球新车销量的28.5%，是全球最大的汽车消费市场。虽然我国目前汽车保有量超过260亿辆，但人均汽车保有量仍远低于发达国家。

根据世界银行的数据，2019年我国人均汽车拥有量为0.173辆；美国为0.837辆，是中国的4.8倍；日本为0.591辆，是中国的3.4倍。预计未来我国汽车销量将继续增长。庞大的汽车消费市场为我国IGBT企业的发展提供了广阔的空间，也为其发展奠定了良好的基础。

国内新能源汽车厂商的份额不断提升，加快了国产IGBT的替代进程。在燃油汽车领域，由于起步较晚，我国在传统燃油汽车行业的竞争力较弱。2020年前三季度，我国乘用车销量为13.38万辆，其中国产品牌乘用车销量仅占36%左右。在新能源汽车行业，我国已占据布局优势，并建立了相当大的技术和市场优势。

2020年前三季度，中国新能源乘用车销量达620,000万辆，其中自主品牌、新车力量和外商合资企业分别占55%、15%和30%。国产汽车厂商合计占70%，远高于传统燃油汽车。未来，随着新能源汽车渗透率的逐步提高，预计国产汽车厂商的市场份额也将随之增长，并有望在某些方面实现超越。在贸易摩擦加剧的背景下，出于供应链安全的考虑，预计国产新能源汽车厂商将更多地使用国产IGBT，从而推动国产IGBT占比的提升。

国内厂商具备成本效益高、响应速度快的优势，这与新能源汽车降低成本、提高效率的发展趋势相符。与国外竞争对手相比，国内IGBT厂商与汽车制造商的沟通成本低、交货速度快、服务能力强，能够快速响应下游客户的需求，从而具备快速响应的优势。此外，国内功率半导体厂商还具有性价比高、物流和劳动力成本低的优势，能够满足新能源汽车制造商在提高市场渗透率和市场份额的同时，降低成本、提高效率的需求。

政策和资金支持国内IGBT产业的发展。IGBT拥有巨大的国内外市场，在产业结构升级、节能减排、新能源等领域发挥着不可替代的重要作用。近年来，国家从产业发展、研发、财政税收投入等方面出台了一系列政策，支持包括IGBT在内的半导体产业发展。

2020年8月，国务院印发《促进新时代集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，从财政税收、投资融资、研发等方面全面支持半导体产业发展。全面的政策支持将有效促进IGBT产业的快速发展。

此外，国家也在财政层面提供积极支持。国家集成电路产业基金（简称“大基金”）第一期和第二期分别于2014年和2019年设立。第一期大基金募集资金138.7亿元人民币，第二期大基金注册资本204.15亿元人民币。

据集微网统计，首期大额基金的投资领域包括：集成电路制造67%，设计17%，封装测试10%，以及设备材料6%。在大额基金投资及其撬动的社会资本的推动下，包括IGBT在内的集成电路产业取得了良好的发展。

综上所述，预计国产汽车IGBT的替代化进程将加速，助力国产厂商提升市场份额。首先，我国是全球最大的汽车消费市场，未来汽车消费需求将持续增长，为国产汽车IGBT厂商的发展提供了良好机遇。其次，贸易摩擦加剧，对自主可控半导体的需求日益迫切。第三，国产新能源汽车厂商率先布局先发优势，有望在各个方面实现超越。随着国产新能源汽车企业份额的增加，以及出于供应链安全的考虑，预计更多国产半导体厂商将倾向于使用国产产品，国产IGBT的市场份额有望提升。第四，国产IGBT厂商拥有高性价比、快速响应等本地化服务优势，能够满足新能源汽车降低成本、提高效率的需求，有望在未来的市场竞争中占据更大的份额。第五，国家政策和资金支持IGBT产业的发展。基于以上分析，我们认为汽车IGBT的国内替代进程将会加速，市场份额将会提高。

除了提升市场份额外，国内IGBT厂商还将充分受益于国内汽车IGBT市场空间的快速增长。据我们估算，到2025年，中国新能源汽车IGBT市场规模预计将达到17.7亿元人民币，复合年增长率达43.45%；中国新能源汽车充电桩IGBT市场规模预计到2025年将达到14.7亿元人民币，复合年增长率同样为43.45%。

预计到2025年，中国新能源汽车IGBT市场规模将达到17.7亿元人民币，是2020年的6倍，复合年增长率达43.45%。根据中国汽车工业协会的数据，2020年中国汽车销量为25.3万辆，预计到2025年将达到30万辆，其中2020年新能源汽车销量为1.32万辆，渗透率为5.22%。

如果中国新能源汽车2025年的渗透率能够达到《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》中提出的20%的目标，那么中国新能源汽车销量将从2020年的1.32万辆增长到2025年的600万辆。根据我们之前计算的新能源汽车功率半导体的自行车价值，预计到2025年，中国新能源汽车功率半导体市场规模将达到17.7亿元人民币，是2020年的6倍，复合年增长率将达到43.45%。

据估计，到2025年，中国新能源汽车IGBT市场规模将达到14.7亿元人民币，复合年增长率达43.45%，其中IGBT将是最大的受益者。根据优乐（Yole）的数据，2019年全球新能源汽车IGBT市场规模为6亿美元。EVSalesBlog的数据显示，2019年全球插电式混合动力汽车和纯电动汽车的销量约为2.2万辆。由此可以推算，IGBT自行车的平均价值约为273美元（占自行车动力半导体价值的83%）。受晶圆代工产能紧张的影响，考虑到目前全球半导体晶圆代工产能紧张的现状，预计今年新能源汽车动力半导体的价格将保持在高位，而未来自行车的价值将随着电气化趋势和双电机渗透率的提高而逐步增长。乘以我国2025年新能源汽车销量600万辆，预计中国新能源汽车IGBT市场规模将从2020年的约2.4亿美元增长到2025年的14.7亿美元，复合增长率为43.45%。

预计到2025年，中国新能源汽车充电桩IGBT市场规模将达到10.9亿元人民币，复合年增长率达35%。目前，新能源汽车的报废周期为8至10年。根据上述历年新能源汽车销量计算，预计到2025年，新能源汽车保有量将达到22.46万辆。

随着新基础设施的推进，保守估计到2025年车桩比将提高到2:1，可推算出2025年充电桩数量约为11.23万个。由于新基础设施政策侧重于公共充电桩的建设，预计公共充电桩的比例将从2020年的48%提高到2025年的50%。此外，由于快充需求的增长，直流充电桩在公共充电桩中的比例预计将从2020年的38%提高到2025年的50%。

根据国家电网多年来的充电桩项目招标公告数据，我们计算得出，作为主要投标力量的60kW公共直流充电桩的平均单瓦价格从2017年的1.15元/瓦下降到2019年的0.9元/瓦（单机价格从2017年的69,000元下降到2019年的54,000元）；公共交流充电桩的平均单机价格从2017年的9,500元下降到2019年的5,400元。

根据我们对市场上主流新能源汽车厂商私人充电桩价格的研究，我们计算得出，私人充电桩价格从2017年的12,700元/台下降到2020年的7,800元/台。考虑到IGBT约占充电桩成本的20%，预计到2025年，国内充电桩IGBT市场规模将达到10.9亿元，比2020年的2.5亿元增长3.4倍，复合年增长率达34.5%。

  6    短期内产能紧张的局面难以缓解，而功率半导体热潮仍在持续升温。

8英寸芯片产能紧张，晶圆厂已满负荷运转。2020年，5G商用化和疫情催生的“居家经济”加速了社会数字化转型。汽车、家电、数码设备等终端设备市场持续复苏，显著提振了半导体需求的增长。

此外，欧美疫情尚未完全得到控制，中美贸易关系前景不明朗等因素也促使芯片厂商增加安全库存。多种因素相互作用，导致晶圆代工产能供过于求，主要晶圆代工厂的8英寸产能接近满负荷运转。全球领先的华虹宏利在2020年第三季度的产能利用率超过100%，联电和中芯国际的产能利用率也高达95%。

全球新增晶圆产能全面投产的时间主要集中在2023-2025年，短期内难以解决产能紧张问题。从全球产能来看，根据ICInsights的数据，预计2020年全球新增（8英寸当量）晶圆产能约为17.9万片，2021年将新增20.8万片。然而，由于设备采购、调试、客户验证等原因，晶圆制造厂的产能爬坡周期相对较长，通常需要3-5年左右。这部分新增产能预计将在2023-2025年全面投产，因此短期内难以解决产能紧张问题。

国内在建半导体产能相当于每年约27.96万片8英寸晶圆，大部分将于2022年投产。但考虑到新生产线投产后仍需较长的产能爬坡期，短期内难以缓解产能紧张的局面。根据我们不完整的统计数据，目前国内半导体产能约为每月2.88万片（相当于8英寸晶圆，包括硅基晶圆和化合物半导体基晶圆），在建产能约为每月2.33万片（相当于每年27.96万片）。大部分新生产线将于2022年投产。但考虑到新生产线投产后仍需3-5年的产能爬坡期，短期内无法实现满负荷生产。预计短期内产能短缺问题仍难以缓解。

据估计，到2025年，全球车规级IGBT模块所需的8英寸晶圆数量将达到1.69万片，比2020年增长5.4倍。目前市场上的电动汽车主要分为单电机和双电机两种类型。目前主流新能源汽车采用单电机配置。但随着未来新能源汽车制造技术的进步，能够提供更高性能的双电机新能源汽车的普及率将会提高。

在新能源汽车中，每个电机都使用一个逆变器，每个逆变器又使用一个IGBT模块。鉴于双电机优异的性能，我们预计其在2025年的渗透率将达到20%。据此估算，到2025年，全球将需要为1200万辆电动汽车和1440万个电机组装IGBT模块。目前，单个车规级IGBT模块封装10-18个IGBT芯片（芯片数量因IGBT模块电压等级不同而有所差异）。平均计算，需要152.16亿个IGBT芯片。根据每片8英寸晶圆大约可以切割128个IGBT芯片的计算，预计到2025年，仅车规级IGBT模块所需的8英寸晶圆全球需求量就将达到1.69万片，比2020年增长5.4倍。

晶圆价格上涨已传导至产业链下游，半导体热潮持续升温。终端需求不断增长，现有晶圆代工厂产能已接近饱和，短期内难以快速增加产能。供需矛盾导致晶圆代工价格上涨。

台积电取消了对主要客户12英寸晶圆代工3%的折扣。联电先后上调了8英寸晶圆代工价格，随后又上调了12英寸晶圆代工价格。代工价格的上涨迅速传导至产业链下游厂商，大多数厂商的涨幅超过10%。其中，瑞萨电子宣布部分模拟和电源产品的价格将上涨15%至100%。受益于产品价格上涨，英飞凌等公司延长了产品交货周期。预计半导体产业链的繁荣将持续。

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