IGBT——电力电子行业里的“CPU”。IGBT 是绝缘栅双极型晶体管的缩写,是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品。
IGBT——电力电子行业里的“CPU”。IGBT 是绝缘栅双极型晶体管的缩写,是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品。
IGBT 作为工业控制及自动化领域的核心元器件,广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等众多领域。它能够根据信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等,以实现精准调控的目的。车规级IGBT是指用于新能源汽车的IGBT产品。
IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是一种功率半导体器件,常用于电力电子应用中。车规级IGBT特指适用于汽车电子领域的IGBT产品。按照集成程度可分为单模块IGBT、多模块IGBT;根据额定电压可分成抵押车轨迹IGBT、高压车规级IGBT;根据最大工作温度可分为低温车规级IGBT、高温车规级IGBT;根据最大电流可分为小电流车规级IGBT、大电流车规级IGBT等。
产业链
车规级IGBT行业上游为半导体设备、封装材料、EDA软件等。上游行业的发展至关重要,直接影响车规级IGBT业原料的供给数量和质量。行业下游面向新能源汽车,下游的销售既是中游的车规级IGBT业产品的流通端也是行业企业品牌影响力的作用端,过硬的产品质量和完善的销售网络是企业核心竞争力所在。
IGBT 作为能源变化和传输的核心器件,下游应用非常广泛。国家七大战略新兴产业中,IGBT 是新能源汽车产业、新能源产业、节能环保产业、高端装备制造产业不可缺少的半导体器件,随着这些产业快速发展,为 IGBT 提供了更广阔的市场。根据中国汽车工业协会的数据显示,中国新能源汽车产销量受到双碳政策的影响,产销量逐年攀升,2022年迎来了爆发性的增长,产量为700.3万辆,销量为688.7万辆。
根据数据显示,从2015年到2022年,中国车规级IGBT行业的市场规模呈现快速增长的趋势。在此期间,市场规模从5.92亿元增长到近77.24亿元,增长了超过十倍。车规级IGBT市场的需求持续增加,且增速较为稳定。从数据中可以看出,纯电动和混动车规级IGBT市场都呈现了显著增长。纯电动车规级IGBT市场规模从2015年的4.44亿元增长到2022年的近64.3亿元,增长了超过十倍。混动车规级IGBT市场规模也从2015年的1.48亿元增长到2022年的近12.94亿元,增长了近九倍。这表明纯电动汽车市场的蓬勃发展是驱动车规级IGBT市场快速增长的主要因素之一。车规级IGBT行业主要集中在华东地区,占比近半数,华东地区电子信息及新能源领域相比较其他的地区较为发达,技术成熟及人才集中等优势使华东地区对车规级IGBT的需求更多。
中国已经成为全球最大的IGBT市场,占据了全球43%份额的需求。不过车规级IGBT产品国产化率仍然较低。中国作为全球最大的新能源汽车市场,在车规级功率半导体市场领域一直被国际巨头占据,国内自给率不足 10%,存在巨大的供需缺口。根据数据显示,中国车规级IGBT行业供需情况在2021年极速上涨,2022年中国车规级IGBT行业产量约为130万套,需求量约为368.28万套。从均价走势来看,中国车规级IGBT行业均价呈现上涨态势,主要是由于国内供给能力较为缺乏,行业市场需求持续增长。同时新能源汽车电池、充电、以及电机驱动技术进步,驱动新能源汽车单车IGBT用量上升,推动了行业价格的增长。2022年车规级IGBT行业均价约为2097元/套。其中纯电动汽车占据了绝大数市场份额,占比为81.08%。
根据中研普华产业研究院发布的《2024-2029年IGBT产业现状及未来发展趋势分析报告》分析
车规级IGBT行业市场竞争格局
车规级IGBT壁垒极高,除了对产品的可靠性、安全性、稳定性等方面有严苛的要求,下游企业的测试认证周期较长,导入时间通常需1-2年以上。品牌和口碑的背书有利于公司持续开拓导入更多客户,巩固其龙头地位并占据更多市场份额,提高潜在竞争对手进入该行业的壁垒,从而形成正向循环。目前车规级IGBT占比第一的企业为英飞凌,占比为22.90%,其次为斯达半导,占比为16.40%。
2022年,公司生产的应用于主电机控制器的车规级IGBT模块持续放量,合计配套超过120万辆新能源汽车,其中A级及以上车型超过60万辆,同时公司在车用空调,充电桩,电子助力转向等新能源汽车半导体器件份额进一步提高。2022年,公司车规级产品在海外市场取得进一步突破。公司车规级IGBT模块获得多家国际一线品牌Tier1定点,预计2023年开始大批量供货;公司车规级SiC模块开始在海外市场小批量供货。此外,搭载公司车规级IGBT模块的车型已远销欧洲、东南亚、南美等地区。根据公司年报显示,2022年斯达半导体收入为22.25亿元。
中国车规级IGBT行业发展趋势
碳化硅(SiC)材料与IGBT同步发展
与硅基半导体相比,碳化硅具有高性能、低损耗和低成本等优势。其高性能包括功率密度高、耐高温、高压、高频和高速等特点。目前,碳化硅已经在高铁列车、电动汽车充电系统等需要高电压功率模块领域得到应用,并取得了良好的效果。它弥补了传统的IGBT在大功率高电压方面的不足,因此被认为是IGBT的理想替代品。未来,碳化硅的发展方向是更低电压和更小功率的乘用车领域,预计可以将新能源汽车的效率至少提高10%以上。
第三代半导体材料GaN快速发展
氮化镓(GaN)作为一种快速发展的功率模块新型材料。基于GaN材料制成的晶体管在高频和超高效电源转换方面具有卓越性能,相较于硅基半导体器件,其性能更为优越,能够提供更高效、更紧凑的电源适配器设计。
集成式车规级IGBT模块
车规级IGBT在未来轮毂电机中最主要的变化是提高集成度,由于轮毂电机放置在汽车各个轮毂内,各自独立工作,所以需要多个车规级IGBT模块单独控制,而轮毂内的空间相对于车身更小,车规级IGBT模块能够放置在有限的空间内,需要其结构更加紧凑、体积更小、重量更轻,同时由于放置在轮毂内,抗震性和稳定性方面的标准也大大提高,需要高度集成化的车规级IGBT设计。
了解更多本行业研究分析详见中研普华产业研究院《2024-2029年IGBT产业现状及未来发展趋势分析报告》。同时, 中研普华产业研究院还提供产业大数据、产业研究报告、产业规划、园区规划、产业招商、产业图谱、智慧招商系统、IPO募投可研、IPO业务与技术撰写、IPO工作底稿咨询等解决方案。
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2024-2029年IGBT产业现状及未来发展趋势分析报告
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