IGBT 屬于 Si 基功率器件門檻最高的賽道之一，廣泛應(yīng)用于中高壓場(chǎng)景。功率半導(dǎo)體又稱為電力電子器件，是電力電子裝置實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換、電路控制的核心器件，按集成度可分為功率 IC、功率模塊和功率分立器件三大類。

 

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，即絕緣柵型雙極型晶體管）屬于功率分立器件，是國(guó)際上公認(rèn)的電力電子技術(shù)第三次革命最具代表性的產(chǎn)品，也是當(dāng)前 Si基功率器件領(lǐng)域門檻最高的細(xì)分賽道（不考慮SiC/GaN）。與其他功率器件類似，IGBT 相當(dāng)于一個(gè)非通即斷的開關(guān)，可以調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，保證電力設(shè)備或電子產(chǎn)品正常運(yùn)行，并能實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效效果。IGBT 具有耐高壓特性，自 1980s 產(chǎn)業(yè)化以來發(fā)展迅速，不僅在工業(yè)應(yīng)用中取代了 MOSFET 和 BJT，甚至已擴(kuò)展到 SCR 及 GTO 占優(yōu)勢(shì)的大功率應(yīng)用領(lǐng)域，目前還滲透至消費(fèi)電子領(lǐng)域，已廣泛應(yīng)用于電壓在 650~6500V 的高電壓高功率場(chǎng)景，如工業(yè)、電動(dòng)車、新能源發(fā)電、變頻家電、智能電網(wǎng)、軌交等領(lǐng)域。

 

預(yù)計(jì) 2021 年 IGBT 全球市場(chǎng)空間達(dá) 550 億元，新能源需求拉動(dòng)下 2022~25 年市場(chǎng)規(guī)模有望保持~20%增速。行業(yè)內(nèi)對(duì) IGBT 傾向于按照應(yīng)用場(chǎng)景的電壓等級(jí)加以分類，主要分為低壓（600V 以下）、中壓（600V~1200V）和高壓（1700V 以上）三個(gè)主要電壓等級(jí)。低電壓范圍 IGBT 廣泛應(yīng)用于多種 3C 產(chǎn)品，消費(fèi)電子行業(yè)采用的 IGBT 產(chǎn)品一般為 600V以下，此外燃油車微混系統(tǒng) BSG 用的 IGBT 也只有 48V；中壓范圍 IGBT 主要應(yīng)用在新能源汽車、光伏、工控等下游行業(yè)，其中在新能源汽車領(lǐng)域是電控系統(tǒng)的核心元件（600V-1200V），也是車載空調(diào)控制系統(tǒng)和大功率直流充電樁的關(guān)鍵部件；高壓領(lǐng)域范圍IGBT 應(yīng)用于智能電網(wǎng)（柔性直流輸電）、軌道交通、風(fēng)力/光伏發(fā)電等領(lǐng)域。近年來在電動(dòng)車、光伏風(fēng)電、變頻家電等下游需求拉動(dòng)下，IGBT 行業(yè)規(guī)模保持快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，我們測(cè)算，2021 年全球 IGBT 市場(chǎng)空間已接近 550 億元人民幣，過去 4 年復(fù)合增速接近 20%，且未來 4 年仍有望保持~20%的高增速。下文我們將對(duì) IGBT 市場(chǎng)兩大核心驅(qū)動(dòng)力——電動(dòng)車以及新能源發(fā)電領(lǐng)域進(jìn)行詳細(xì)分析。

 

電動(dòng)車：滲透率快速提升帶動(dòng)全球車規(guī) IGBT 市場(chǎng)空間于 2022 年增至約 200 億元，2025 年看至 400 億元。電動(dòng)車行業(yè)具有一定的科技屬性，近幾年受補(bǔ)貼退坡影響，開始從行業(yè)出清期步入穩(wěn)定成長(zhǎng)早期階段。未來，隨著智能化推進(jìn)，電動(dòng)車產(chǎn)品力持續(xù)提升，消費(fèi)者開始享受到好產(chǎn)品帶來的技術(shù)紅利，產(chǎn)業(yè)料將進(jìn)入市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)、穩(wěn)定成長(zhǎng)階段。同時(shí)，在全球碳達(dá)峰及碳中和的目標(biāo)背景下，電動(dòng)車政策環(huán)境持續(xù)趨好，為行業(yè)高景氣度延續(xù)加碼助力。我們判斷未來四年內(nèi)，電動(dòng)車行業(yè)將維持穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)。根據(jù)乘聯(lián)會(huì)和 Marklines數(shù)據(jù)，我們預(yù)計(jì) 2022 年電動(dòng)車全球銷量增長(zhǎng)至接近 1000 萬臺(tái)，同比+50%以上，到 2025年銷量增至約 2300 萬臺(tái)，4 年 CAGR 為 38%。汽車電動(dòng)化的快速推進(jìn)，將帶動(dòng)車規(guī) IGBT需求持續(xù)放量，我們預(yù)測(cè) 2022 年全球電動(dòng)車行業(yè) IGBT 需求將達(dá) 194 億元，到 2025 年有望增長(zhǎng)至 400 億元，4 年 CAGR 為 32%。
 

【注】我們測(cè)算電動(dòng)車 IGBT 市場(chǎng)空間時(shí)考慮了 SiC MOS 技術(shù)發(fā)展的影響，目前 SiC 正處于逐步滲透階段，未來將會(huì)搶占一部分 IGBT 市場(chǎng)空間，但與此同時(shí)各大 IGBT 廠商也正在積極布局 SiC，IGBT 廠商未來的實(shí)際市場(chǎng)空間會(huì)更大：我們預(yù)計(jì) 2025 年車規(guī) IGBT+SIC 市場(chǎng)空間達(dá) 744 億元，4年 CAGR 接近 40%。
 

新能源發(fā)電：雙碳政策驅(qū)動(dòng)下，全球風(fēng)光儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，預(yù)計(jì) 2022 年相關(guān) IGBT需求達(dá) 107 億元，2025 年有望增至近 200 億元。政策支持疊加技術(shù)進(jìn)步，光伏行業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展明確。其中國(guó)內(nèi)風(fēng)光大基地和“整縣光伏”等項(xiàng)目加快推進(jìn)，國(guó)內(nèi)風(fēng)光基地一期項(xiàng)目批復(fù)規(guī)模約 100GW，工商業(yè)分布式光伏和戶用光伏快速增長(zhǎng)；海外市場(chǎng)在后疫情時(shí)代和電價(jià)上漲的趨勢(shì)下需求強(qiáng)勢(shì)復(fù)蘇，其中歐洲市場(chǎng)和美國(guó)市場(chǎng)依然是裝機(jī)的主力。歐洲市場(chǎng)裝機(jī)有望持續(xù)超過 30GW；在政策鼓勵(lì)和成本下降的趨勢(shì)下，印度、拉美等其他第三世界國(guó)家的市場(chǎng)也占據(jù)重要位置。政策支持和技術(shù)進(jìn)步持續(xù)推動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展。中信證券電新組預(yù)計(jì) 2022 年全球光伏新增裝機(jī)有望達(dá) 210GW 以上，同比增長(zhǎng)接近 40%，且需求節(jié)奏有望逐季改善，2025 年有望增至 350GW。與此同時(shí)，風(fēng)電與儲(chǔ)能同樣迎來快速發(fā)展機(jī)遇，IGBT 作為新能源發(fā)電領(lǐng)域涉及到的核心半導(dǎo)體器件，其市場(chǎng)空間將被打開，我們預(yù)測(cè)，2022 年全球風(fēng)光儲(chǔ)相關(guān)的 IGBT 需求達(dá) 107 億元，2025 年有望增至 194 億元。
 

基于全球市場(chǎng)空間，我們測(cè)算出全球 IGBT 的晶圓消耗量：預(yù)計(jì) 2022 年平均為 68 萬片/月（等效 8 寸），2023 年增至 78 萬片/月。相較于其他的芯片產(chǎn)品，IGBT 的 BOM 成本里封裝環(huán)節(jié)占比較高（超 50%），而不同領(lǐng)域的 IGBT 由于要求不同其封裝工藝、封裝材料也存在差異，其附加值有高有低，結(jié)合車規(guī) IGBT 模塊、工控 IGBT 模塊、光伏 IGBT單管等產(chǎn)品的價(jià)值量（單片 8 寸晶圓對(duì)應(yīng)產(chǎn)值），我們可以測(cè)算每個(gè)細(xì)分領(lǐng)域 IGBT 產(chǎn)品對(duì)于晶圓的消耗量。由此預(yù)計(jì) 2020~2023 年全球 IGBT 市場(chǎng)每月分別需消耗 45/57/68/78 萬片等效 8 寸晶圓。
 

英飛凌等海外大廠貢獻(xiàn)全球 IGBT 晶圓主要現(xiàn)有產(chǎn)能，2020 年國(guó)內(nèi)占比不足 20%。根據(jù)我們統(tǒng)計(jì)，2020 年全球 IGBT 領(lǐng)域有效晶圓產(chǎn)能為 45~46 萬片/月（等效 8 寸），其中以英飛凌、三菱、富士為代表的海外大廠貢獻(xiàn)了全球 80%以上的產(chǎn)能，而國(guó)內(nèi)廠商 IGBT有效晶圓產(chǎn)能約 5~6 萬片/月（等效 8 寸），對(duì)應(yīng)全球份額不足 20%，低于國(guó)內(nèi)廠商在 IGBT市場(chǎng)的份額（國(guó)內(nèi)部分 IGBT 模塊廠商會(huì)采購(gòu)進(jìn)口芯片）。
 

國(guó)內(nèi)廠商正大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)，海外廠商擴(kuò)產(chǎn)相對(duì)較慢，整體擴(kuò)產(chǎn)節(jié)奏慢于需求端。為抓住IGBT 缺貨帶來的國(guó)產(chǎn)替代加速機(jī)遇，國(guó)內(nèi)晶圓代工廠（如華虹半導(dǎo)體、積塔半導(dǎo)體、中芯紹興等）與 IDM 廠商（士蘭微、時(shí)代電氣、比亞迪半導(dǎo)體、華潤(rùn)微等）均積極擴(kuò)產(chǎn) IGBT晶圓產(chǎn)能，其中華虹半導(dǎo)體、士蘭微已在 12 寸晶圓產(chǎn)線導(dǎo)入 IGBT 工藝，在全球 8 寸設(shè)備緊缺背景下為 IGBT 產(chǎn)能快速擴(kuò)張?zhí)峁┲Α８鶕?jù)我們測(cè)算，2020~23 年國(guó)內(nèi) IGBT 領(lǐng)域有效晶圓產(chǎn)能分別為 5.5/7.8/14.6/25.8 萬片/月（等效 8 寸），保持快速擴(kuò)張態(tài)勢(shì)。與此同時(shí)，海外 IGBT 大廠擴(kuò)產(chǎn)相對(duì)謹(jǐn)慎，英飛凌菲拉赫 12 寸晶圓廠于 2021 年下半年投產(chǎn)，2022 年有望貢獻(xiàn)部分增量產(chǎn)能，而其他海外廠商擴(kuò)產(chǎn)更加謹(jǐn)慎，我們預(yù)計(jì)有效產(chǎn)能將于2023 年開始逐步釋放出來。根據(jù)我們測(cè)算，2020~23 年全球 IGBT 領(lǐng)域有效晶圓產(chǎn)能分別為 46/48/58/74 萬片/月（等效 8 寸）。
 

由于晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)一般需要 1~2 年時(shí)間，2023 年以后的 IGBT 擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃仍需后續(xù)進(jìn)一步觀察。
 

基于 IGBT 晶圓層面的供需測(cè)算，我們認(rèn)為 IGBT 供需偏緊格局有望延續(xù)至 2023H2。我們上文分別對(duì) IGBT 晶圓的消耗量和供給量進(jìn)行詳細(xì)測(cè)算，綜合來看 2020~23 年供需比分別為 1.01/0.84/0.84/0.95。具體來看，2020 年全球 IGBT 產(chǎn)業(yè)整體保持供需平衡狀態(tài)，2021 年電動(dòng)車、新能源發(fā)電、工控、變頻家電等下游對(duì) IGBT 需求快速增加，但同時(shí) IGBT產(chǎn)能增加有限（晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)需要 1~2 年時(shí)間），導(dǎo)致 2021 年 IGBT 供需比降至 0.84，同時(shí)前期原廠、渠道、客戶端的庫存保障了下游行業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但整體保持供需偏緊狀態(tài)。2022 年光伏、電動(dòng)車等下游繼續(xù)保持較快增速，國(guó)內(nèi) IGBT 廠商快速擴(kuò)產(chǎn)，但海外擴(kuò)產(chǎn)相對(duì)謹(jǐn)慎，導(dǎo)致供需比仍維持 0.84，預(yù)計(jì) 2022 年全年 IGBT 供需仍將持續(xù)緊張。結(jié)合供需測(cè)算以及產(chǎn)業(yè)調(diào)研，我們認(rèn)為本輪 IGBT 供需偏緊格局有望延續(xù)至 2023H2。
 

借助政策東風(fēng)+人才回流，國(guó)內(nèi) IGBT 產(chǎn)業(yè)加速追趕。由于對(duì) IGBT 需求大的電動(dòng)車、變頻家電等產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)正加速成長(zhǎng)，本土配套需求旺盛。考慮到 IGBT 的重要性，國(guó)內(nèi)近年來出臺(tái)大量相關(guān)政策支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展，疊加海外優(yōu)秀人才歸國(guó)助力（尤其是 IR 被英飛凌收購(gòu)后)，我國(guó) IGBT 行業(yè)迎來巨大發(fā)展機(jī)遇，涌現(xiàn)出以斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、中車時(shí)代電氣、比亞迪半導(dǎo)體等為代表的一大批優(yōu)秀 IGBT 廠商以及華虹半導(dǎo)體、積塔半導(dǎo)體、中芯紹興等 IGBT 代工廠，新潔能、揚(yáng)杰科技、東微半導(dǎo)、安世半導(dǎo)體等后進(jìn)入者也正在積極布局。
 

在供需偏緊背景下，國(guó)內(nèi) IGBT 廠商迎來份額加速提升機(jī)遇，2022 年底國(guó)產(chǎn)化率有望從 20%提升至 30%。正如上文分析，本輪 IGBT 供需偏緊格局有望延續(xù)至 2023H2，目前最緊缺的是光伏領(lǐng)域。與此同時(shí)，目前國(guó)內(nèi) IGBT 晶圓產(chǎn)能是全球主要增量來源，士蘭微、時(shí)代電氣、比亞迪半導(dǎo)體等 IDM 廠商，以及斯達(dá)半導(dǎo)、新潔能、揚(yáng)杰科技等背靠本土代工廠的設(shè)計(jì)公司，均具有較大產(chǎn)能彈性。在此背景下，本土下游客戶（如電動(dòng)車 tier1、光伏逆變器廠商等）在產(chǎn)品性能要求的前提下加速導(dǎo)入本土 IGBT 供應(yīng)商，尤其是光伏與電動(dòng)車需求相對(duì)旺盛的細(xì)分行業(yè)。以光伏為例，2020 年 IGBT 國(guó)產(chǎn)化率幾乎為 0，2021年國(guó)內(nèi)逆變器廠商開始大量導(dǎo)入本土 IGBT 單管供應(yīng)商及少數(shù) IGBT 模塊供應(yīng)商，并于2022 年開始放量采購(gòu)。整體來看，預(yù)計(jì) 2022 年國(guó)內(nèi) IGBT 領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化率將進(jìn)一步加速提升（快于 2021 年），年底將由年初的 20%提升至 30%。