本週，中國尖端IGBT量產的消息引起了廣泛關注。 7月7日，智信半導體的車規級IGBT模組實現量產。這是東風集團與中車集團策略合作成立智信半導體公司後的首個成果。

據報道，此次投產的IGBT模組散熱性能和抗電磁幹擾能力出色，能夠滿足車規級產品的高可靠性要求。這為中國新能源汽車企業提供了新的選擇，也為本土汽車功率半導體供應鏈增添了分量。

最近，不僅是智信半導體，而且在過去的六月初和七月初，短短一個多月的時間裡，中國本土的IGBT晶片和模組，特別是汽車產品，都紛紛湧現，呈現出集體爆發的態勢。

6月，華虹半導體與星芯半導體簽署策略合作協議。雙方聯合宣布，雙方聯合研發的大功率車規級12吋IGBT晶片已實現量產，並通過了終端車企的產品驗證，並已廣泛進入以汽車應用為代表的功率單元市場。

6月21日，思蘭微電子宣布計劃透過其控股子公司成都集佳科技有限公司投資建設“車規級及工業級功率模組和功率集成器件封裝生產線一期工程”，項目總投資758億元人民幣，建設週期2年，生產週期2年，投產後將以IGBT模組為主要產品。

6月23日，Sunking Technology首條IGBT生產線正式建成投產，進入試產階段。據悉，該公司計劃在IGBT專案上建造2條IGBT晶片背面製程生產線和5條IGBT模組封裝測試生產線，建成後年產能將達到200萬條IGBT模組產品。其IGBT產品應用範圍涵蓋600V至1700V的中低壓領域，目標市場包括電動車、光伏風電和工業變頻等領域。

7月5日，聞泰科技宣布將透過其荷蘭子公司Nexperia收購英國半導體製造商Newport Wafer Fab的全部股份。 Newport Wafer Fab成立於1982年，主要生產用於汽車的高能源效率半導體。 Nexperia是一家重要的汽車晶片及元件製造商。關於此次收購，聞泰科技董事長張學正表示，Newport的加入將有效提升Nexperia在汽車級IGBT、MOSFET、類比半導體和化合物半導體領域的實力。

無論是開設工廠、開始大規模生產，還是進行併購，這些製造商都專注於汽車IGBT產品市場，這反映了該市場的受歡迎程度。

對IGBT的強勁需求

未來幾年，電動車的銷售成長率預計將超過50%。受惠於政策支持和銷售補貼，全球及中國新能源電動車的年複合成長率預計將達到32%，將帶動相關半導體和電子產業鏈的快速發展。汽車是推動半導體產業發展的三大引擎之一，這一點毋庸置疑（5G、物聯網和汽車電子被認為是下一波半導體產業發展的三大引擎）。

在汽車應用中，功率半導體的使用量僅次於微控制器，其市佔率龐大。

新能源汽車中大部分新型半導體應用都集中在功率半導體領域。在傳統汽車中，功率半導體主要用於啟動、發電和安全等領域，約佔傳統汽車半導體總量的20%。單輛汽車的功率半導體價值約為60美元。

由於新能源車通常採用高壓電路，電池輸出高壓時需要頻繁進行電壓轉換。此時，電壓轉換電路（DC-DC）的功耗顯著增加。此外，還需要大量的DC-AC逆變器、變壓器、轉換器等。這些對IGBT、MOSFET、二極體等半導體元件的需求也大幅增加。以上因素大大增加了汽車電子系統中對功率元件的需求。

根據麥肯錫的統計數據，純電動車的半導體成本為704美元，是傳統車350美元的兩倍。其中，功率元件的成本高達387美元，佔總成本的55%。與傳統汽車相比，在純電動車新增半導體成本中，功率元件的成本約為269美元，佔新增成本的76%。

新能源電動車的發電和輸電過程與汽油引擎截然不同，需要頻繁進行電壓轉換和直流-交流轉換。此外，純電動車對續航里程的高要求也使得電源管理的要求更加精細。這些對IGBT、MOSFET和二極體等功率分立元件的需求遠高於傳統汽車。在汽車市場需求的驅動下，IGBT將迎來爆炸性成長。

汽車功率模組（目前主流是IGBT）決定了汽車電動驅動系統的關鍵性能，佔馬達逆變器（核心零件）成本的40%以上。

IGBT約佔馬達驅動器成本的三分之一，而馬達驅動器約佔整車成本的15%~20%。換句話說，IGBT約佔整車成本的5%~7%。

在技​​術層面上，IGBT晶片經歷了一系列迭代過程，包括從PT到NPT再到FS的升級，這使得晶片更薄、熱阻更低、結溫Tj更高；IEGT、CSTBT和MPT的引入進一步降低了Vce並提高了功率密度；透過表面金屬和鈍化層的優化，可以滿足汽車的高可靠性要求。

近年來，IGBT 在結構方面不斷創新，例如出現了 RC-IGBT 和集成 FWD 和 IGBT 的設計；此外，還有功能集成，例如集成電流和溫度感測器。

IGBT廣泛應用於汽車馬達控制系統。目前，汽車馬達控制系統需要數十個IGBT。以特斯拉為例，其後置三相交流非同步馬達每相使用28個IGBT，共84個。加上馬達其他零件中使用的IGBT，特斯拉總共使用了96個IGBT（雙馬達加上前置馬達的36個）。以每個IGBT 4至5美元的價格計算，雙馬達IGBT的價值約為650美元。

儘管SiC MOSFET比IGBT更先進，且具有良好的市場發展潛力（特斯拉已經採用SiC MOSFET，蔚來汽車也將陸續採用），但目前SiC功率裝置仍存在一些問題，具體表現為：良率低、成本高；SiC與SiO2界面處缺乏長期可靠性，柵極氧化層的長期可靠性存在問題；SiC MOSFET.S.SiC MOSFET具有長期可靠性。

此外，SiC裝置的載流能力較低，但成本卻很高。同級SiC MOSFET晶片的成本是矽基IGBT的8到12倍。耗電量方面，SiC MOSFET的導通時間早於矽基IGBT，關斷時間也晚於IGBT。 IGBT可以實現零電壓開關（ZVS），從而顯著降低損耗。

整體而言，IGBT的電氣特性接近SiC MOSFET晶片的90%，而成本僅為SiC MOSFET的25%。因此，SiC和矽混合開關模組具有巨大的市場應用前景，但純SiC裝置在汽車動力系統中普及仍需要時間。目前，IGBT仍是市場上的主流。

中國市場正在成長

中國是新能源車最重要的市場之一，中國新能源汽車銷售量佔全球銷售量的一半以上。

在此市場背景下，國際主要半導體製造商紛紛與國內汽車OEM廠商建立策略夥伴關係。例如，2018年3月，上汽集團與英飛凌成立合資公司－上汽英飛凌半導體有限公司。據悉，上汽英飛凌半導體專注於IGBT模組封裝業務，旨在服務上汽集團及其他國內新能源汽車廠商，併計劃實現年產能100萬套。

此外，聞泰科技已收購了在汽車功率半導體裝置領域擁有雄厚實力的Nexperia控股權。 Nexperia的產品超過50%應用於汽車領域。根據計劃，Nexperia將逐步擴大在中國大陸的生產規模。

比較汽車半導體市場的競爭格局和國外廠商的發展歷程，中國國內廠商的發展路徑主要有兩條：一是透過收購傳統晶片領域的企業來獲取技術和客戶資源；二是開發新能源汽車功率半導體和智慧汽車晶片。

電氣化為汽車半導體市場帶來了新的需求，同時也為國內汽車半導體廠商提供了許多機會。目前，越來越多的國內廠商開始研發新能源汽車功率半導體，代表廠商包括比亞迪、中車、思蘭微電子以及其他上文提及的廠商。

然而，中國國內汽車功率半導體製造商實力仍相對較弱，市場佔有率也較低。短期內難以與國際主要製造商形成真正的競爭關係，需要持續發展壯大。

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