第三代半导体的最优方向——IGBT

半导体守护者 2024-04-13 20:43:19

IGBT 的中文名为:绝缘栅双极型晶体管,是能源变换与传输的核心器件,被称为电力电子装置的“CPU”,被广泛应用于光伏/风电设备、新能源汽车、家电、储能、轨道交通、电网、航空航天等领域。

近年来,国家大力推行碳中和,驱动了清洁能源发电快速发展,以及电动汽车渗透率的迅速提升,这些都将驱动IGBT的强劲增长。

壹、目前第三代半导体的市场规模有多大?

全球: 根据研究机构Omdia的数据,全球IGBT市场规模在过去近十年中保持持续增长,从2012年的32亿美元增长至2020年的66亿美元,八年间的复合增长率在10%左右。

从IGBT分下游需求来看(2017年数据),工控和新能源汽车是IGBT需求占比最大的两个下游领域,达到37%和28%;其次是新能源发电和变频白电市场。

我国:中国IGBT市场规模增长迅速,从2012年的60亿元增长至2019年的155亿元,复合增速在15%左右,比全球IGBT市场规模的增速更高。

从市场需求占比来看,中国的IGBT市场规模已经占到全球IGBT市场规模的38%左右。 中国的IGBT需求结构与全球市场略微有些不同,新能源汽车、变频家电和工业控制是中国IGBT市场需求占比最高的三个下游,其占比分别为31%、27%和20%。

IGBT--应用场景广阔:受益于碳中和政策,新能源汽车、新能源发电等领域将得到大力发展,而应用场景广阔的IGBT市场将引来爆发点。

贰、竞争环境/国产替代的前景如何?

竞争环境:根据Omdia数据,2020年全球IGBT分立器件市场规模为15.9亿美元,全球各厂商排名中,英飞凌占比29.3%,排名第1;富士电机占比15.6%,排名第2;三菱占比9.3%,排名第3;中国厂商士兰微占比2.6%,排名第10。

2020年全球IGBT模组市场规模为36.3亿美元,英飞凌占比36.5%,排名第1;富士电机占比11.4%,排名第2;三菱占比9.7%,排名第3;中国厂商斯达半导占比2.8%,排名第6,是唯一进入前10的中国厂商。

IGBT:海外大厂占据主要市场,国内企业追赶空间大

IGBT市场依旧还是以国外产商为主,国内替代的一些企业还在追赶途中。未来市场的发展空间预期非常之大!!

叁、未来发展趋势如何?

国产进步+供应链安全推动国产替代加速

内在原因:1)虽然国内IGBT厂家的起步较晚,但是行业留给了本土IGBT厂家充足的发展和追赶的时间,目前国内IGBT厂商技术进步较快,已经有产品能大批量满足下游客户需求。

2)本土IGBT企业的服务更好,并且具有一定的价格优势。

外部推动: 当前新能源汽车、新能源发电以及变频白电等领域发展迅速,带动着上游IGBT产品需求快速增长,但海外IGBT龙头厂商对扩产相对谨慎,进程较慢,因此造成全球IGBT供应紧张。

此外,近年全球车规级的芯片供应短缺也让汽车、家电和工业等行业充分意识到芯片国产自主可控的重要性。

IGBT国产替代完全可以实现

从技术要求上来看,相比较于消费电子芯片的超级超级精密技术,车规级芯片规格几乎都是十多年前的技术。按照国内的半导体企业能力说来,以20纳米为主的IGBT完全可以实现国产替代!

IGBT最重要的增量市场:

新能源汽车、光伏/风电

新能源汽车:电动化推动量价齐升 我国新能源乘用车销量从2015年的17.5万辆增长至2021年的329.1万辆,复合增速高达63.1%,特别是在2021年实现了181%的销量增长。

传统燃油车中功率半导体的价值量仅为71美元(较低);而混合动力汽车中功率半导体的价值量提升至425美元,是传统燃油车的6倍;纯电动汽车中的功率半导体价值量提升至387美元,是传统燃油车的5.5倍。

随着国内碳中和战略的实施,新能源汽车未来年复合增长率20%以上!!

我国2025年新能源汽车IGBT市场规模将达165亿元,2020-2025年复合增长率高达31.5%。

新能源汽车的核心零部件

随着汽车的不断智能化,电动化,未来IGBT起码有翻倍的增长空间。

光伏和风电:IGBT是光伏和风电逆变器的核心器件,占逆变器价值量的20%-30%。最典型的应用场景就是光伏逆变器,需要大量高压、超高压的IGBT模块,将光伏/风电发出的粗电转换为可平稳上网的精电,这是实现碳中和的核心环节。

光伏/风电行业前景

2020年9月,中国提出将在2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”;2021年9月,中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,提出到2030年,非化石能源消费比重达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上

2022年1月,国家发改委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》,其中明确提出要加快发展风电、太阳能发电。

彭博新能源财经也曾预测,中国能源市场在加速转型的情景下,到2050年中国92%的电能由光伏和风电为主的零碳电源提供。

展望未来:根据集邦咨询预测,受益于新能源汽车和清洁能源发电的需求大幅增加,中国IGBT市场规模将持续增长,到2025年,中国IGBT市场规模将达到522亿人民币,2021-2025年复合增长率达19.96%。

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