汽車功率半導體的市佔率在五年內成長了近七倍，其中IGBT受益最大。

在政策支持和節能減排的推動下，新能源汽車的普及速度正在加快。預計到2025年，國內新能源車的普及率將達到20%，到2030年，歐盟新能源汽車的普及率將達到40%。汽車電氣化的趨勢大大提升了汽車用功率半導體的價值。根據英飛凌統計，功率半導體的平均售價將從傳統燃油車的71美元大幅成長至插電式混合動力/純電動車的330美元，是傳統燃油車的4.6倍。據我們計算，到2025年，全球汽車功率半導體市場規模預計將達到80億美元。全球新能源汽車功率半導體市場規模預計將達5.3億美元，是2020年的7.3倍，複合年增長率高達48.8%。未來十年，中國、美國和歐洲新能源汽車充電樁的IGBT市場將新增9.4億美元的成長空間。目前，IGBT和MOSFET是汽車功率半導體領域的主要應用。 IGBT是新能源汽車電力驅動系統主逆變器的核心元件，也可用於輔助逆變器電路、DC/DC斬波電路、車用充電/變頻器等。單車IGBT價值高達273美元，佔汽車功率半導體平均售價的83%，佔絕對主導地位。我們預測，到2025年，全球新能源汽車IGBT市場規模將達到4.4億美元，複合年增長率約為48.8%。在電氣化趨勢下，IGBT是最具發展潛力的汽車功率半導體類型。

產品優勢、工藝優勢和先發優勢這三大壁壘構築了一道強大的護城河。

1）產品壁壘：車規級IGBT需要滿足嚴格的要求，例如使用壽命長、故障率低、抗震性能強。它們必須能夠適應極端高溫、極端低溫、粉塵、鹽鹼等惡劣的工作環境。它們必須能夠承受頻繁啟動停止所引起的電流快速變化，並且對產品性能有著極高的要求。

2）製程障礙：設計車規級IGBT時，需兼顧導通與關斷、短路電阻和導通壓降之間的平衡，參數最佳化尤為複雜。製造過程中，薄片製程容易出現碎片，且正面金屬熔點有限，難以控制退火溫度。此外，IGBT模組封裝的焊接和鍵結技術要求也很高。

3）認證週期長，更換成本高，且有經驗曲線效應。在業界具有明顯的先發優勢。

a) 汽車級IGBT必須符合可靠性標準、品質管理標準和功能安全標準，才有資格進入一級汽車製造商的供應鏈。認證期限通常至少2年。

b) 由於IGBT模組是汽車的關鍵部件，下游製造商出於安全性和可靠性方面的考慮，在更換這些模組時往往非常謹慎。只有在經過大量的驗證測試和全面評估之後，才會做出大量採購的決策。更換成本很高。

c) IGBT 業務需要長期的經驗累積才能達到良好的技術水準。

d) IGBT產業屬於資本密集產業，生產和檢測設備基本上需要進口。此外，IGBT製造業對流動資金的需求也很大。新進者初期往往面臨投資大、產量低的困境，需要雄厚的資金支持才能持續進行產品研發、生產和銷售。綜上所述，IGBT產業的先行企業擁有明顯的先發優勢。

競爭格局已成為成長型產業的“高品質軌道”，但目前的在地化率仍然很低。

根據歐姆迪亞2019年的統計數據，全球前十大IGBT模組製造商佔了76%的市場份額，市佔率集中度較高，競爭格局良好。就車用級IGBT而言，由於產業障礙較高，2019年中國新能源車IGBT模組CR4的市佔率總計達到81%，呈現寡占格局。其中，英飛凌以58.2%的市佔率位居第一，比亞迪以18%的市佔率位居第二，三菱電機和賽米克隆則位居第三和第四。車用IGBT憑藉其廣闊的成長空間和良好的競爭格局，已成為新興產業中的「優質軌道」。然而，在2019年中國新能源汽車IGBT前十大製造商中，僅有比亞迪、星芯半導體和中車時代電氣三家國產廠商入選，總市場份額僅20.4%，國產替代空間巨大。

多種因素正在加速國產產品的替代，國產製造商未來發展潛力巨大。

多種因素加速了國產替代：1）中國已是全球最大的汽車消費市場，未來汽車消費需求將持續成長，為國內IGBT廠商提供了良好的發展機會。 2）隨著貿易摩擦加劇，對自主可控半導體的需求日益迫切。 3）國內廠商在新能源汽車產業佈局中處於領先地位，搶佔先機。隨著國內新能源汽車廠商份額的增加，出於供應鏈安全的考慮，預計國內半導體廠商的產品使用量將會增加。 4）國內IGBT廠商擁有高性價比、快速反應等在地化服務優勢，滿足新能源車降低成本、提高效率的需求，預計其市場佔有率將進一步提升。 5）政策鼓勵財政支持協助國內IGBT產業快速發展。就國內市場空間而言，根據我們的計算，預計到2025年，中國新能源汽車功率半導體市場規模將達到17.7億元人民幣，是2020年的6倍，複合年增長率高達44%。預計2025年，中國新能源車IGBT市場規模將達14.7億元人民幣，複合年增長率約44%。 2025年，中國充電樁用IGBT市場規模將達10.9億元人民幣，複合年增長率為35%。基於上述分析，我們認為國產車IGBT的替代過程將會加速。結合目前較低的市場佔有率和廣大的產業成長空間，國內IGBT廠商未來擁有巨大的成長潛力。

短期內產能緊張的局面難以緩解，而功率半導體熱潮仍持續升溫。

5G的商業化應用和疫情期間的居家經濟正在加速社會數位化轉型。新能源車、家電、數位等終端設備市場日益活躍，帶動了對半導體的需求。此外，出於供應鏈安全的考慮，半導體廠商需要增加安全庫存。多種因素相互作用，導致半導體產能緊張。目前，各大晶圓代工廠均已滿載運轉。從全球來看，ICinsight預測2021年全球將新增20.8萬片當量8吋晶圓產能。國內方面，興建中8吋的晶圓當量產能約為27.96萬片/年，其中大部分將於2022年投產。但考慮到新生產線投產後通常需要3-5年的產能爬坡期，短期內難以緩解產能緊張的情況。受惠於新能源車和充電樁需求的快速成長，預計到2025年，僅車規級IGBT模組所需的8吋晶圓全球需求量就將達到1.69萬片，較2020年增長5.4倍。晶圓製造需求有巨大缺口。年初以來，國內外主要晶片廠商紛紛漲價或延長交貨期。預計半導體產業鏈的繁榮程度將持續提升。

  1    新能源汽車滲透率正在加速提升，汽車功率半導體市場在5年內翻了一番。

1.1. 新能源車的滲透速度加快，汽車功率半導體的產量和價格都在上漲。

政策支持、節能減排措施推動了新能源汽車的快速普及。我國《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》提出了新能源車發展願景，計畫到2025年，國產新能源汽車普及率達到20%。

國際上，許多歐洲國家採取了二氧化碳排放限制政策和新能源汽車補貼政策雙管齊下的策略來應對全球暖化的壓力，汽車電氣化路徑日益清晰。在歐盟，歐洲汽車製造商協會（ACEA）的車輛溫室氣體排放協議規定，到2030年，車輛二氧化碳排放量必須低於每公里59克。根據英飛凌的計算，到2030年，歐盟新能源汽車的滲透率將達到40%。

電氣化顯著提升了功率半導體自行車的價值。純電動車功率半導體的平均售價達330美元，是傳統燃油汽車的4.6倍。以電力系統為動力源的新能源車對電子元件的電源管理和電源轉換能力提出了更高的要求。

在傳統汽車中，功率半導體主要應用於車輛啟動、發電和安全領域，低電壓、低功率的電子元件即可滿足其工作需求。而在新能源汽車中，電池輸出的高壓電路需要頻繁進行電壓轉換和電流逆變，這些電路大大增加了對IGBT、MOSFET等功率半導體的需求。根據英飛凌數據顯示，傳統燃油汽車中功率半導體的價值為71美元，而插電式混合動力/純電動車中功率半導體的價值則高達330美元，是傳統燃油汽車的4.6倍。

全球汽車功率半導體市場規模預計到2025年將達8億美元。根據Yate預測，全球功率半導體市場規模到2025年將達到22.5億美元。智研諮詢的統計數據顯示，2019年汽車業佔全球功率半導體市場的35.4%。假設這一比例保持不變，預計到2025年全球汽車功率半導體市場規模將達到7.965億美元。

全球新能源汽車功率半導體市場預計到2025年將達到5.3億美元，是2020年的7.3倍，複合年增長率（CAGR）為48.8%。根據艾睿鉑（AlixPartners）預測，全球汽車銷售將從2020年的70.5萬輛增加到2025年的94萬輛。 EVTank預測，全球新能源車銷售將從2019年的2.21萬輛增加至2025年的12萬輛。 2025年，全球新能源汽車滲透率將達到13%，比2019年成長10.36%。

如上所述，根據英飛凌2020年的最新統計數據，一輛新能源汽車動力半導體自行車的價值為330美元。考慮到目前全球半導體晶圓代工產能緊張，預計今年新能源車動力半導體的價格將保持在高位，而未來隨著電動化趨勢和雙馬達滲透率的提高，自行車的價值將逐步增長。基於以上數據，我們預計到2025年，全球新能源汽車動力半導體市場規模將達到5.3億美元，是2020年的7.3倍，複合年增長率將達到48.8%。

1.2 全球車載充電樁IGBT市場空間正快速成長

新能源車重要配套設施中的充電樁數量將快速成長，帶動關鍵元件IGBT的需求快速成長。隨著新能源汽車普及率的逐步提高，作為新能源汽車重要配套設施的充電樁數量也需要同步增加。根據麥肯錫統計，2020年中國、美國和歐洲的新能源車充電需求約18億度。預計2030年，新能源車充電需求將達到271億度，複合年增長率達31.2%。新能源汽車充電設施需求的快速成長也將顯著推動充電樁關鍵元件IGBT的應用。

預計2020年至2030年間，中國、美國和歐洲的新能源汽車充電樁IGBT市場將有9.4億美元的增加空間。根據麥肯錫的估計，中國、美國和歐盟在2020年至2030年間分別需要投資19億美元、11億美元和17億美元，建造20萬、25萬和20萬個新能源汽車充電樁，以滿足新能源汽車充電。在單一充電樁中，IGBT約佔總成本的20%。由此可以推斷，未來十年中國、美國和歐洲的新能源車充電樁IGBT市場將有9.4億美元的增量空間。

  2  在汽車功率半導體中，IGBT受益最大。

IGBT 和 MOSFET 是汽車功率半導體的主要元件。 IGBT 在汽車中有四種不同的應用。第一種是作為主逆變器的核心元件。主逆變器將電池的直流輸出轉換為交流電，以驅動汽車馬達；第二種用於輔助逆變器電路，為其他汽車電子設備供電；第三種用於 DC/DC 斬波電路，輸出不同電壓的電流；第四種用於車載充電逆變器（OBC），將外部輸入的交流電轉換為直流電，為新能源汽車充電電池。

在電氣化程度較低的汽車中，由於電池輸出電壓低且功率裝置的功率範圍有限，可以使用MOSFET來取代車載電腦（OBC）中的輔助逆變器電路、DC/DC-DC斬波電路和IGBT，以控製成本。

2.1. IGBT是新能源汽車馬達驅動系統的核心裝置

憑藉卓越的性能，IGBT是新能源汽車功率半導體裝置的核心組件。 IGBT是絕緣柵雙極型電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor）的縮寫，它是一種絕緣柵雙極型電晶體，是由BJT和MOSFET複合而成的功率半導體裝置。它結合了MOSFET的快速開關速度、高輸入阻抗、低控制功耗、簡單的驅動電路和小開關損耗等優點，以及BJT的低導通電壓、大導通電流和小損耗等優點。在新能源汽車中，IGBT模組主要用於高功率逆變器，將直流電逆變為交流電以驅動車輛馬達；也用於輔助電源逆變器，為車載電子設備（例如車載空調）供電。

依據不同的應用環境，IGBT可分為IGBT單管、IGBT模組和IPM智慧模組。 IGBT單管是一種N通道增強型絕緣柵雙極電晶體，透過向PNP型電晶體提供基極電流來導通整個電路。由於其適用電流較小，通常低於100A，因此適用功率也較低。然而，IGBT單管的外部電路複雜且封裝難度高，這反映了IGBT製造商的技術和製程水準。

IGBT模組是一種模組化半導體產品，由IGBT晶片和FWD（快速恢復二極體）通過特定的電路橋封裝而成。多個晶片透過絕緣封裝在模組內，有效提高了安全性和可靠性，更適用於高壓大電流環境。 IPM智慧模組將IGBT元件、驅動電路和保護電路整合於一體，具有電路自我診斷和保護功能，比普通IGBT模組更智能，常用於變頻家用電器。

目前，英飛凌IGBT已發展至第七代產品，國內廠商正逐步趕上世界先進水準。從1988年到2019年的30多年間，英飛凌共發表了7代IGBT產品。其技術發展方向主要集中在縮小晶片面積、縮短製程線寬、降低導通飽和壓降、縮短關斷時間、降低功率損耗、提高關斷電壓等。儘管目前國內IGBT市場主要由外資企業佔據，但隨著國內廠商持續加大研發投入，產品技術也不斷趕上世界先進水準。

例如，星芯半導體自主研發的第二代IGBT晶片以英飛凌第六代IGBT晶片（FS-Trench）為基準進行測試，並於2016年實現量產。 2019年共組裝了160,000萬套車規級IGBT模組；比亞迪的IGBT4.0產品相比市場上主流的英飛凌第四代IGBT，具有更低的開關損耗、更強的電流輸出能力和更長的溫度循環壽命。

預計2025年，全球新能源車IGBT市場規模將達4.4億美元，複合年增長率（CAGR）為48.8%。根據Yate數據顯示，2019年全球新能源汽車IGBT市場規模為600億美元。 EVSalesBlog數據顯示，2019年全球插電式混合動力車和純電動車的銷量約2.2萬輛。由此可以推斷，每輛自行車平均價值273美元（佔自行車動力半導體總價值的83%）。考慮到目前全球半導體晶圓代工產能緊張，預計今年新能源車動力半導體的價格仍將維持在高位，未來自行車的價值將隨著電動化趨勢和雙電機滲透率的提高而逐步增長。根據 EVtank 對未來幾年全球新能源汽車銷售的預測，全球新能源汽車 IGBT 市場預計將從 2020 年的約 600 億美元增長到 2025 年的 4.4 億美元，複合增長率約為 48.8%。

2.2.碳化矽（SiC）性能更優，可望成為下一代技術。

基於第三代半導體材料的功率裝置具有更優異的性能優勢。與矽基半導體材料相比，以GaN和SiC為代表的第三代半導體材料具有更寬的帶隙、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更高的電子飽和率和更高的抗輻射性能，更適合用於製造高溫、高頻、抗輻射和高功率裝置。

根據英飛凌的數據，碳化矽（SiC）材料逆變器的體積和重量分別比矽基逆變器小3倍和4倍；羅姆公司的數據顯示，在實際應用中，SiC MOSFET的開關頻率可以超過50kHz（而主流IGBT的開關頻率最高為20kHz），且能量損耗比73%。與IGBT相比，SiC MOSFET具有更高的性能和更小的尺寸優勢。

一些高階車型已採用基於碳化矽（SiC）的MOSFET，預計這將成為未來的發展方向。特斯拉Model 3是首款整合全SiC功率模組的車型，由特斯拉工程設計部門與意法半導體（STMicroelectronics）合作完成。隨後，英飛凌也成為特斯拉Model 3 SiC功率模組的供應商。此外，比亞迪漢EV四驅版成為首款批量搭載SiC MOSFET組件的國產車型，其SiC電子控制整體效率高達97%以上。

目前，國內廠商也積極部署碳化矽（SiC）生產應用。例如，華潤微電子於2020年7月實現了國內首條商用6吋SiC生產線的量產，計畫月產能為1,000片。新能源科技股份有限公司也擁有多項第三代半導體相關專利，預計推出一系列SiC二極體產品。未來，該公司將專注於新能源汽車應用領域。

目前，碳化矽（SiC）技術受成本和良率因素的限制，大規模廣泛應用尚需時日。目前國際主流的SiC基板尺寸為4英吋和6英吋。由於晶圓面積小、晶片切割效率低，SiC基板成本較高。後續製程中較低的製造和封裝良率也使得SiC裝置的成本居高不下。

根據中科院的數據，同等級的SiCMOSFET價格是SiIGBT的4倍。車規級電子控制器件必須滿足更嚴格的性能指標，並且需要在極端溫度和強振動環境下保持穩定運作。因此，SiCMOSFET在應用於終端產品之前需要長期可靠性認證。一般來說，車規級IGBT模組的認證週期約為2年。

  3  產品優勢、工藝優勢和先發優勢這三大壁壘構築了一道強大的護城河。

3.1. 複雜的工作環境對汽車等級IGBT的安全性和可靠性提出了極高的要求。

1）需要適應「極熱」和「極冷」的高低溫工作條件：汽車級IGBT的工作溫度範圍很廣，不同的安裝位置有不同的溫度範圍，例如引擎室要求-40℃-155℃，車身控制要求-40℃-125℃，而傳統的消費級晶片和元件只需要達到0℃-70℃。

2）需能承受頻繁啟動停止所造成的電流頻繁變化：車輛在壅塞路況下常會遇到頻繁的啟動停止。此時，升壓逆變器中IGBT模組的工作電流會相應地頻繁波動，導致IGBT結溫快速變化，這就要求IGBT具有較高的耐高溫性能和散熱性能。

3）需具備高抗震性能：由於車輛行駛路況的不確定性，例如山路、泥濘路、碎石路等，汽車用IGBT在行駛過程中可能會受到較大的振動和顛簸。因此，IGBT模組的每個引線端子都需要有足夠的機械強度，才能在強振動條件下正常運作。

4）能夠適應惡劣的工作環境：考慮到黴菌、灰塵、水、鹽鹼等自然環境（海邊、雪地、雨天等）、電磁相容性和有害氣體侵蝕等因素，對IGBT的安全性能提出了極高的要求，例如防水、防塵和防腐蝕。在這些幹擾下，IGBT既不能不受控制地影響其工作，也不能幹擾車輛中的其他設備（控制匯流排、MCU、感知器）。

5）它需要具有較長的使用壽命和較低的故障率。一般汽車的設計壽命約為15年或600,000萬公里。在整個生命週期內，汽車製造商對汽車半導體故障率的基本要求是百萬分之一（PPM）以下。大多數汽車製造商要求故障率達到十億分之一（PPB）級別，幾乎實現了零容錯率。

3.2 汽車級IGBT的設計、製造和封裝工藝難度較高

汽車級IGBT的設計必須確保導通和關斷、短路電阻和導通壓降之間的平衡，參數最佳化非常特殊且複雜。汽車級IGBT晶片通常工作在高電流、高電壓和高頻環境。晶片設計需要確保導通和關斷、短路電阻和導通壓降（散熱控制）處於平衡狀態。晶片設計、參數調整和最佳化都非常特殊且複雜。

晶片設計過程中的主要困難在於：

（1）端子設計必須確保高可靠性，同時實現小尺寸和高耐壓；

（2）電池設計必須實現高電流密度，同時確保寬廣的安全工作區域，這就要求極高的散熱能力；

（3）電池設計必須實現高電流密度，同時確保足夠的短路能力；

生產製程難度較高：金屬片易碎，且正面金屬的熔點有限，導致退火溫度難以控制。 IGBT導通時，可視為一條導線，電流自上而下垂直流經IGBT，直到到達驅動馬達。

1）晶片越薄，熱阻越小，但越容易破損。減薄製程：晶片越薄，電流路徑越短，晶片上的能量損耗也相應減少，從而延長車輛電池壽命。 2018年底，比亞迪宣布其晶圓減薄至120μm，而英飛凌的IGBT晶片則減薄至40μm。對如此薄的晶圓和晶片進行後續加工技術難度極高，且極易破損。

2）背面工藝必須在低溫下進行，否則容易導致正面金屬熔化。背面製程包括背面離子注入、退火活化、背面金屬化等製程步驟。由於正面金屬熔點的限制以及IGBT晶片厚度的不斷減薄，這些背面製程必須在低溫（不超過450℃）下進行，否則容易導致正面金屬熔化，並使退火活化變得極其困難。

IGBT模組封裝的焊接和鍵結技術門檻很高。汽車級IGBT多以模組形式應用。模組封裝結構是將分立的半導體元件透過某種整合方法封裝成模組。一個IGBT模組在上市前通常需要經過貼片、焊接、等離子清洗、X射線檢測、鍵結、膠水填充固化、成型、測試和標記等共九道工序。其中，焊接和鍵結是模組封裝技術中最具挑戰性的環節。

（1）焊接：最新的低溫銀燒結貼片互連製程參數難以掌握，且材料與設備成本高昂，成為此技術的進入門檻。目前主流的焊接技術是釬焊，但該技術產生的連接結果穩定性較差，可靠性較低。為此，低溫銀燒結貼片互連製程應運而生。此製程的釬焊層具有導熱性高、導電性好、可靠性高等優點。然而，該技術難度極大，製程參數設定複雜，設備購置成本高，生產中使用的銀粉成本也高，這些都成為限制廠商採用該技術的障礙。目前，只有以英飛凌和三菱為代表的先進企業在其部分高性能IGBT模組上採用了低溫銀燒結焊接工藝。

（2）鍵結：工藝難度較高。目前，IGBT模組內部晶片表面互連常用的鍵合線為鋁線和銅線。銅線電阻率低、導熱係數高、膨脹係數低，更適用於高功率密度、散熱效率高的汽車模組。然而，銅線鍵合製程的困難在於需要對晶片表面進行銅金屬化處理，且需要較高的超音波能量，這容易對IGBT晶片本身造成損傷。 1）銅對氧的親和力強，需要嚴格的密封和快速操作。銅線一旦接觸空氣就會立即氧化。原則上，拆封後48小時內即可完成封裝。氧化後的銅線硬度增加，鍵結難度增加，且容易出現焊點脫落或抗拉強度降低的情況。 2）鍵結過程中，保護性惰性氣體的流量難以控制。為了降低銅的氧化程度，需要在晶片易氧化的加熱區域添加保護性氣體。流量過大會影響加熱溫度，流量過小則會削弱保護效果。 3）壓力焊接夾具的材料要求很嚴格。夾具表面必須光滑，以確保托架和焊針不會鬆動，否則會直接影響產品焊接過程中焊絲的一系列問題，例如燒球不良、焊絲過短和焊絲變形。 4）焊接設備參數設定必須綜合考慮焊接力、待機功率和焊坑產生的可能性等因素，這些因素難以平衡和控制。任何一個環節出現問題都會導致焊接失敗。

3.3. 先發優勢顯而易見：認證週期長，更換成本高

由於汽車用IGBT對可靠性要求極高，其認證週期長，更換成本高。先行企業擁有明顯的先發優勢。

1）認證要求嚴格，週期較長。 IGBT分立元件或模組必須符合可靠性標準AECQ100(IC)/101（分立元件）、品質管理標準ISO/TS1649和功能安全標準ISO26262ASILB(D)，才能進入第一級汽車製造商的供應鏈。認證週期通常至少2年。

2）更換成本高。 IGBT模組是下游產品中的關鍵元件，負責調節電路中的電壓、電流、頻率、相位等參數。其性能、穩定性和可靠性對下游客戶至關重要。客戶對新的IGBT供應商往往比較謹慎。他們不僅會從理論上全面評估供應商的實力，還會經過單件產品測試、整機測試、多次小批量試產等一系列流程後才做出大批量採購決策。更換成本高，採購決策週期長。

3）IGBT業務需要長期的經驗累積才能達到較高的技術水準。 IGBT晶片和快速恢復二極體晶片是IGBT模組的關鍵環節，生產工序繁多，需要用到大量的生產設備。生產組織、控制、設備調試等工作都十分複雜。例如，散熱材料的選擇和加工、減薄程度、兩次磷離子注入的濃度、數量和速度、背面製程溫度的控制以及各環節的設備，都需要長期的相關經驗才能掌握晶片設計和生產過程。

新能源汽車應用通常需要大規模生產高可靠性和高穩定性的IGBT模組。這需要長期的經驗積累，才能了解設備和材料的特性並掌握生產流程。以貼片製程為例，它涉及晶片位置的決定、不同材料的熱膨脹係數和特性、回流焊爐回流曲線的設定等參數。這些生產流程都需要長期的研發實驗才能找到合適的解決方案。

4）高融資門檻。 IGBT產業屬於資本密集產業，其產業鏈涵蓋晶片設計、晶片製造、模組製造和測試等環節。其生產和測試設備基本上需要進口，設備成本高。同時，產品研發和市場開發週期較長。此外，IGBT製造業對流動資金的需求也很大。新進者初期往往面臨投資大、產量低的困境，需要雄厚的資金支持才能持續進行產品研發、生產和銷售。

綜上所述，即使新公司生產IGBT產品，也需要很長時間才能贏得客戶的認可並累積足夠的專業知識。同時，它也將面臨長期巨額資本投入和市場開發的許多困難。先發優勢顯而易見。

  4  汽車IGBT產業的競爭格局良好，但國產化率仍較低。

競爭格局集中，CR4佔81%的市場份額；然而，本土化率較低，前十名中僅有三家國內企業。根據Omdia 2019年的統計數據，全球前十大IGBT模組供應商的市佔率為75.6%。市場結構集中，競爭格局良好。

根據《東北時報》數據顯示，2019年中國共組裝了1.08萬套汽車IGBT模組，其中英飛凌以62.8萬套的產量佔58.2%的市場份額，遙遙領先。比亞迪微電子則位居第二，組裝量為19.4萬套，市佔率18%。三菱電機和賽米光分別位居第三和第四，市佔率分別為5.2%和3%。星芯半導體排名第五，市佔率1.6%。另一家國內廠商中車時代電氣排名第九，市佔率0.8%。 2019年，新能源車IGBT模組前四大廠商合計市場佔有率為81.4%，呈現寡占格局。在國內製造商中，只有比亞迪微電子、星辰半導體和中車時代電氣這三家公司躋身市佔率前十，佔20.4%，國產化率較低。

從電壓覆蓋範圍來看，國內企業的IGBT產品線覆蓋日益完善。國內廠商星芯半導體目前擁有國內最全面的IGBT模組產品線之一，涵蓋了從高壓（3300V）到中低壓（600V）的廣泛應用領域；中車時代電氣主要專注於高速鐵路、高速列車等領域，目前在4500V以上的高壓領域具有一定的競爭力。

英飛凌的產品全面涵蓋了所有電壓等級的下游應用領域，而ABB則主要面向高壓和超高壓產品。整體而言，國內投資企業的IGBT產品涵蓋了從低壓到高壓的整個市場，低壓領域的佈局相對完善。但是，與國外廠商相比，我國功率分立元件在高壓領域的實力仍有待加強。

  5    多種因素加速了國內替代，並促進了市場份額的成長

隨著貿易摩擦加劇，對自主可控半導體的需求變得日益迫切。近年來，中美貿易摩擦呈現加劇趨勢。

2016年3月和2018年4月，中興通訊兩度被美國列入「實體清單」。 2019年5月15日，華為也被列入“實體清單”，並被禁止與美國公司進行商業合作或向美國公司購買電信設備。受此影響，Google已停止向華為提供服務。

2020年5月15日，美國再次對華為實施新的禁令，要求使用美國技術和設備生產的晶片必須獲得美國批准才能出售給華為。 2020年8月17日，華為38家子公司被列入實體清單，禁令於同年9月15日全面生效。

2020年12月，中芯國際被美國列入中國軍工企業名單。在美國加強對華技術封鎖力度的背景下，中國面臨貿易摩擦加劇、供應鏈中斷和國際合作減弱的風險。因此，建立獨立且可控的半導體供應鏈，加速國產化進程，顯得愈發迫切。

中國已成為全球最大的汽車消費市場，為汽車IGBT的發展提供了良好的機會。 2019年，中國新車銷量達25.75萬輛，約佔全球新車銷量的28.5%，是全球最大的汽車消費市場。雖然我國目前汽車保有量超過260億輛，但人均汽車保有量仍遠低於已開發國家。

根據世界銀行的數據，2019年我國人均汽車擁有量為0.173輛；美國為0.837輛，是中國的4.8倍；日本為0.591輛，是中國的3.4倍。預計未來我國汽車銷售將持續成長。龐大的汽車消費市場為我國IGBT企業的發展提供了廣闊的空間，也為其發展奠定了良好的基礎。

國內新能源汽車廠商的份額不斷提升，加速了國產IGBT的替代進程。在燃油汽車領域，由於起步較晚，我國在傳統燃油汽車產業的競爭力較弱。 2020年前三季度，我國乘用車銷售量為13.38萬輛，中國產品牌乘用車銷售量僅佔36%左右。在新能源汽車產業，我國已佔據佈局優勢，並建立了相當大的技術和市場優勢。

2020年前三季度，中國新能源乘用車銷量達620,000萬輛，其中自主品牌、新車力量及外商合資企業分別佔55%、15%及30%。國產汽車廠商合計佔70%，遠高於傳統燃油汽車。未來，隨著新能源汽車滲透率的逐步提高，預計國產汽車廠商的市場份額也將隨之增長，並有望在某些方面實現超越。在貿易摩擦加劇的背景下，出於供應鏈安全的考慮，預計國產新能源汽車廠商將更多地使用國產IGBT，從而推動國產IGBT佔比的提升。

國內廠商具備成本效益高、反應速度快的優勢，這與新能源汽車降低成本、提高效率的發展趨勢相符。與國外競爭對手相比，國內IGBT廠商與汽車製造商的溝通成本低、交貨速度快、服務能力強，能夠快速回應下游客戶的需求，進而具備快速反應的優勢。此外，國內功率半導體廠商還具有性價比高、物流和勞動力成本低的優勢，能夠滿足新能源汽車製造商在提高市場滲透率和市場份額的同時，降低成本、提高效率的需求。

政策和資金支持國內IGBT產業的發展。 IGBT擁有龐大的國內外市場，在產業結構升級、節能減排、新能源等領域發揮著不可取代的重要作用。近年來，國家從產業發展、研發、財政稅投入等方面推出了一系列政策，支持包括IGBT在內的半導體產業發展。

2020年8月，國務院印發《促進新時代積體電路產業及軟體產業高品質發展的若干政策》，從財政稅、投資融資、研發等全面支持半導體產業發展。全面的政策支持將有效促進IGBT產業的快速發展。

此外，國家也在財政層面提供積極支持。國家積體電路產業基金（簡稱「大基金」）第一期及第二期分別於2014年及2019年設立。第一期大基金募集資金138.7億元，第二期大基金註冊資本204.15億元。

根據集微網統計，首期大額基金的投資領域包括：積體電路製造67%，設計17%，封裝測試10%，以及設備材料6%。在大額基金投資及其撬動的社會資本的推動下，包括IGBT在內的積體電路產業取得了良好的發展。

綜上所述，預計國產汽車IGBT的替代化進程將加速，協助國產廠商提升市場佔有率。首先，我國是全球最大的汽車消費市場，未來汽車消費需求將持續成長，為國產汽車IGBT廠商的發展提供了良好機會。其次，貿易摩擦加劇，對自主可控半導體的需求日益迫切。第三，國產新能源汽車廠商率先佈局先發優勢，可望在各方面實現超越。隨著國產新能源汽車企業份額的增加，以及出於供應鏈安全的考慮，預計更多國產半導體廠商將傾向使用國產產品，國產IGBT的市場份額有望提升。第四，國產IGBT廠商擁有高性價比、快速反應等在地化服務優勢，能夠滿足新能源汽車降低成本、提高效率的需求，並有望在未來的市場競爭中佔據更大的份額。第五，國家政策與資金支持IGBT產業的發展。基於上述分析，我們認為汽車IGBT的國內替代過程將會加速，市場佔有率將會提高。

除了提升市場佔有率外，國內IGBT廠商也將充分受惠於國內汽車IGBT市場空間的快速成長。據我們估算，到2025年，中國新能源汽車IGBT市場規模預計將達到17.7億元人民幣，複合年增長率達43.45%；中國新能源汽車充電樁IGBT市場規模預計到2025年將達到14.7億元人民幣，複合年增長率為43.45%。

預計2025年，中國新能源車IGBT市場規模將達17.7億元人民幣，是2020年的6倍，複合年增長率達43.45%。根據中國汽車工業協會的數據，2020年中國汽車銷量為25.3萬輛，預計到2025年將達到30萬輛，其中2020年新能源汽車銷量為1.32萬輛，滲透率為5.22%。

如果中國新能源汽車2025年的滲透率能夠達到《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》中提出的20%的目標，那麼中國新能源汽車銷售將從2020年的1.32萬輛增長到2025年的600萬輛。根據我們先前計算的新能源汽車功率半導體的自行車價值，預計到2025年，中國新能源汽車功率半導體市場規模將達到17.7億元人民幣，是2020年的6倍，複合年增長率將達到43.45%。

據估計，到2025年，中國新能源汽車IGBT市場規模將達到14.7億元人民幣，複合年增長率達43.45%，其中IGBT將是最大的受益者。根據優樂（Yole）的數據，2019年全球新能源汽車IGBT市場規模為6億美元。 EVSalesBlog的數據顯示，2019年全球插電式混合動力車和純電動車的銷量約2.2萬輛。由此可推導，IGBT自行車的平均價值約為273美元（佔自行車動力半導體價值的83%）。受晶圓代工產能緊張的影響，考慮到目前全球半導體晶圓代工產能緊張的現狀，預計今年新能源汽車動力半導體的價格將保持在高位，而未來自行車的價值將隨著電氣化趨勢和雙電機滲透率的提高而逐步增長。乘以我國2025年新能源車銷售600萬輛，預計中國新能源車IGBT市場規模將從2020年的約2.4億美元成長到2025年的14.7億美元，複合成長率為43.45%。

預計2025年，中國新能源車充電樁IGBT市場規模將達10.9億元人民幣，複合年增長率達35%。目前，新能源汽車的報廢週期為8至10年。根據上述歷年新能源汽車銷售計算，預計到2025年，新能源汽車保有量將達到22.46萬輛。

隨著新基礎設施的推進，保守估計到2025年車樁比將提高到2:1，可推算2025年充電樁數量約為11.23萬個。由於新基礎設施政策著重於公共充電樁的建設，預計公共充電樁的比例將從2020年的48%提高到2025年的50%。此外，由於快充需求的成長，直流充電樁在公共充電樁中的比例預計將從2020年的38%提高到2025年的50%。

根據國家電網多年來的充電樁項目招標公告數據，我們計算得出，作為主要投標力量的60kW公共直流充電樁的平均單瓦價格從2017年的1.15元/瓦下降到2019年的0 .9元/瓦（單機價格從2017年的69,000元下降到2019年的54,000元）；公共交流充電樁的平均單機價格從2017年的9,500元下降到2019年的5,400元。

根據我們對市場上主流新能源汽車廠商私人充電樁價格的研究，我們計算得出，私人充電樁價格從2017年的12,700元/台下降到2020年的7,800元/台。考慮到IGBT約佔充電樁成本的20%，預計2025年，國內充電樁IGBT市場規模將達10.9億元，比2020年的2.5億元成長3.4倍，複合年增長率達34.5%。

  6    短期內產能緊張的局面難以緩解，而功率半導體熱潮仍持續升溫。

8吋晶片產能緊張，晶圓廠已滿載運轉。 2020年，5G商用化和疫情催生的「居家經濟」加速了社會數位轉型。汽車、家電、數位設備等終端設備市場持續復甦，顯著提振了半導體需求的成長。

此外，歐美疫情尚未完全控制，中美貿易關係前景不明朗等因素也促使晶片廠商增加安全庫存。多種因素相互作用，導致晶圓代工產能供過於求，主要晶圓代工廠的8吋產能接近滿載運轉。全球領先的華虹宏利在2020年第三季的產能利用率超過100%，聯電和中芯國際的產能利用率也高達95%。

全球新增晶圓產能全面投產的時間主要集中在2023-2025年，短期內難以解決產能緊張問題。從全球產能來看，根據ICInsights的數據，預計2020年全球新增（8吋當量）晶圓產能約17.9萬片，2021年將新增20.8萬片。然而，由於設備採購、調試、客戶驗證等原因，晶圓製造廠的產能爬坡週期相對較長，通常需要3-5年左右。這部分新增產能預計在2023-2025年全面投產，因此短期內難以解決產能緊張問題。

國內在建半導體產能相當於每年約27.96萬片8吋晶圓，大部分將於2022年投產。但考慮到新生產線投產後仍需較長的產能爬坡期，短期內難以緩解產能緊張的情況。根據我們不完整的統計數據，目前國內半導體產能約為每月2.88萬片（相當於8英寸晶圓，包括矽基晶圓和化合物半導體基晶圓），在建產能約為每月2.33萬片（相當於每年27.96萬片）。大部分新生產線將於2022年投產。但考慮到新生產線投產後仍需3-5年的產能爬坡期，短期內無法達到滿載生產。預計短期內產能短缺問題仍難以緩解。

據估計，到2025年，全球車規級IGBT模組所需的8吋晶圓數量將達到1.69萬片，比2020年增加5.4倍。目前市場上的電動車主要分為單馬達和雙馬達兩種類型。目前主流新能源車採用單馬達配置。但隨著未來新能源汽車製造技術的進步，能夠提供更高性能的雙馬達新能源汽車的普及率將會提高。

在新能源汽車中，每個馬達都使用一個逆變器，每個逆變器又使用一個IGBT模組。鑑於雙馬達優異的性能，我們預計其在2025年的滲透率將達到20%。根據此估算，到2025年，全球將需要為1,200萬輛電動車和1,440萬個馬達組裝IGBT模組。目前，單一車規級IGBT模組封裝10-18個IGBT晶片（晶片數量因IGBT模組電壓等級不同而有所差異）。平均運算，需要152.16億個IGBT晶片。根據每片8吋晶圓大約可以切割128個IGBT晶片的計算，預計到2025年，僅車規級IGBT模組所需的8吋晶圓全球需求量就將達到1.69萬片，比2020年增長5.4倍。

晶圓價格上漲已傳導至產業鏈下游，半導體熱潮持續升溫。終端需求不斷成長，現有晶圓代工廠產能已接近飽和，短期內難以快速增加產能。供需矛盾導致晶圓代工價格上漲。

台積電取消了對主要客戶12吋晶圓代工3%的折扣。聯電先後上調了8吋晶圓代工價格，隨後上調了12吋晶圓代工價格。代工價格的上漲迅速傳導至產業鏈下游廠商，多數廠商的漲幅超過10%。其中，瑞薩電子宣布部分類比和電源產品的價格將上漲15%至100%。受益於產品價格上漲，英飛凌等公司延長了產品交貨週期。預計半導體產業鏈的繁榮將持續。

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