2019年中國絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）下游應用需求及競爭格局發(fā)展趨勢分析[圖]

    IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT 和 MOSFET 組成的復合功率半導體器件，既具備 MOSFET 的開關(guān)速度高、輸入阻抗高、 控制功率小、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)損耗小的優(yōu)點，又有 BJT 導通電壓低、通態(tài)電流大、 損耗小的優(yōu)點，在高壓、大電流、高速等方面有突出的產(chǎn)品競爭力，已成為電力電子領(lǐng) 域開關(guān)器件的主流發(fā)展方向。

    作為一種新型電力電子器件，IGBT 是國際上公認的電力電子技術(shù)第三次革命具代 表性的產(chǎn)品，是工業(yè)控制及自動化領(lǐng)域的核心元器件，能夠根據(jù)工業(yè)裝置中的信號指令 來調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、 相位等，以實現(xiàn)精準調(diào)控的目的，廣泛應用于電 機節(jié)能、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、家用電器、汽車電子、 新能源發(fā)電、新能 源汽車等領(lǐng)域。隨著新能源汽車的發(fā)展以及變頻白色家電的普及，IGBT 的應用優(yōu)勢逐步凸顯，它不僅在工業(yè)應用中提高了設備的自動化水平、控制精度等，也大幅提高了電能的應用效率，同時減小了產(chǎn)品體積和重量，節(jié)約了材料，未來的應用空間十分廣闊。

    IGBT 既可控制信號的導通、也可控制信號的關(guān)斷，是典型的全控型功率半導體器件，目前，以 IGBT 為代表的全控型功率半導體器件在工作頻率、工作電壓和信號控制 性等方面的性能出眾，正逐步發(fā)展為中高端功率半導體器件的主流應用形態(tài)。

    目前，全球市場上，工控、新能源和家電市場是 IGBT 的主要應用領(lǐng)域，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2017 年，工控領(lǐng)域 IGBT 的市場規(guī)模為 17.32 億美元，占比為 37%；新能源汽 車領(lǐng)域 IGBT 的市場規(guī)模為 13.10 億美元，占比為 28%；新能源發(fā)電領(lǐng)域 IGBT 市場規(guī) 模為 4.21 億美元，占比 9%；家電領(lǐng)域 IGBT 的市場規(guī)模為 3.74 億美元，占比為 8%。 而在國內(nèi)市場，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018 年，新能源汽車領(lǐng)域 IGBT 的市場規(guī) 模為 50.19 億元，占比為 31%；家電領(lǐng)域 IGBT 的市場規(guī)模為 43.71 億元，占比為 27%； 工控領(lǐng)域 IGBT 的市場規(guī)模為 32.38 億元，占比為 20%；新能源發(fā)電領(lǐng)域 IGBT 的市場 規(guī)模為 17.81 億元，占比 11%。

全球 IGBT 下游應用占比

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中國 IGBT 下游應用占比

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    受益于工業(yè)控制及電源行業(yè)市場的逐步回暖，以及下游的變頻家電、新能源汽車、 新能源發(fā)電等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，IGBT 市場有望持續(xù)增長。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2020 年全球 IGBT 市場規(guī)模將達 57.67 億美元，同比增長 6.40%，并且未來市場規(guī) 模有望保持穩(wěn)定增長。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018 年中國 IGBT 市場規(guī)模為 161.9億元，同比增長 22.19%，增速顯著高于全球平均水平。

2016-2022年全球 IGBT 市場規(guī)模及增速預測

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2010-2018年中國 IGBT 市場規(guī)模及增速

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    一、工業(yè)控制 IGBT 需求

    隨著工業(yè)控制及電源行業(yè)市場的逐步回暖，IGBT 在此領(lǐng)域的市場規(guī)模有望逐步擴 大。IGBT 是變頻器、逆變焊機等傳統(tǒng)工業(yè)控制及電源行業(yè)的核心元器件，且已在此領(lǐng)域中得到廣泛應用。我國變頻器行業(yè)的市場規(guī)模總體呈上升態(tài)勢，目前，變頻器在冶金、 煤炭、石油化工等工業(yè)領(lǐng)域的應用規(guī)模將保持穩(wěn)定增長，同時，在城市化率提升的背景下，變頻器在市政、軌道交通等公共事業(yè)領(lǐng)域的需求也會繼續(xù)增長。此外，逆變式弧焊電源憑借優(yōu)異的電源特性在電焊機市場持續(xù)滲透，推動逆變式弧焊電源的應用市場規(guī)模逐步擴大。隨著變頻器、逆變焊機等傳統(tǒng)工業(yè)控制及電源行業(yè)的發(fā)展，IGBT 的市場規(guī)模有望持續(xù)增長。

2016-2020年工業(yè)領(lǐng)域功率半導體市場規(guī)模及增速預測

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    受益于在冶金、煤炭、石油化工、電力等工業(yè)領(lǐng)域和市政、軌道交通等公共事業(yè)領(lǐng)域的廣泛應用，工控變頻器市場持續(xù)增長。2018 年國內(nèi)變頻器市場 規(guī)模達 203 億元。其中，匯川技術(shù)等本土企業(yè)在變頻器市場持續(xù)突破，產(chǎn)品品類不斷豐富，市場應用不斷拓展，推動了市場份額的持續(xù)提升。

2016-2021年中國變頻器市場規(guī)模及增速預測

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    二、家電變頻化 IGBT 需求

    IGBT 是白色家電實現(xiàn)變頻功能的核心元器件，其高頻開閉合功能能夠帶來以下優(yōu) 點：（1）較小的導通損耗和開關(guān)損耗；（2）出色的 EMI 性能，可通過改變驅(qū)動電阻的 大小滿足 EMI 需求的同時保持開關(guān)損耗在合理范圍內(nèi)；（3）強大的抗短路能力；（4） 較小的電壓尖峰（對家電起到保護作用）。中國作為全球最大的家電市場和生產(chǎn)基地， IGBT 的應用潛力十分強勁。以空調(diào)行業(yè)為例，根據(jù)產(chǎn)業(yè)在線的數(shù)據(jù)，2018 年我國變頻 空調(diào)銷量達 6434.10 萬臺，同比增長 8.76%，并且未來變頻空調(diào)有望在空調(diào)市場進一步滲透，面向變頻空調(diào)應用的 IGBT 的市場空間將十分廣闊。

2012-2018年中國變頻空調(diào)銷量及增速

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    作為變頻白色家電的另外兩大市場，變頻冰箱和變頻洗衣機市場增速顯著。2018 年，中國變頻冰箱銷量為 1665.7 萬臺，同比增長 31.10%， 中國變頻洗衣機銷量為 2163.3 萬臺，同比增長 24.54%。隨著節(jié)能環(huán)保的大力推行，具有變頻功能的白色家電的市場前景將十分廣闊，從而為 IGBT 市場的增長提供穩(wěn)定的市場需求。

2012-2018年中國變頻冰箱銷量及增速

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2012-2018年中國變頻洗衣機銷量及增速

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    中國本土廠商在全球家電市場占據(jù)了突出的市場份額，隨著家電變頻化趨勢的深入，有望與本土 IGBT 廠商形成良好協(xié)同，為 IGBT 的國產(chǎn)替代帶來重要機遇。

2018 年全球洗衣機市場格局

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    三、光伏與風力發(fā)電裝機，IGBT 國產(chǎn)替代需求

    新能源發(fā)電主要以光伏發(fā)電和風力發(fā)電為主，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2020 年，全球光伏發(fā)電裝機容量將達 736.62GW，同比增長 20.48%，我國光伏發(fā)電裝機容量 繼續(xù)保持快速增長，2020 年累計裝機有望達 516GW，同比增長 50%，裝機容量位居世界第一。

2018-2022年全球光伏累計裝機量及增速預測

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2018-2022年中國光伏裝機量及增速預測

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    2020 年，全球風電裝機容量有望達 711GW，同比增長 9.55%，中國風電裝機容量 2020 年將達 506.1GW，同比增長 18.80%，增速顯著高于球平均水平。由于新能源發(fā)電輸出的電能不符合電網(wǎng)要求，需通過光伏逆變器或風力發(fā)電逆變器將其整流成直流電，再逆變成符合電網(wǎng)要求的交流電后輸入并網(wǎng)。IGBT 是光伏逆變器和風力發(fā)電逆變器的核心器件，新能源發(fā)電行業(yè)的迅速發(fā)展將成為 IGBT 行業(yè)持續(xù)增長的全新動力。

2018-2022年全球風電裝機量及增速預測

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2018-2022年中國風電裝機量及增速預測

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    光伏逆變器是光伏系統(tǒng)中將太陽能電池提供的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，使之適應電網(wǎng)電壓水平并輸入電網(wǎng)的設備，是太陽能電力系統(tǒng)的核心部件之一。IGBT 在逆變器中的作用是一個高速無觸點電子開關(guān)，利用 IGBT 的開關(guān)原理，通過控制電路給予適當?shù)拈_通、關(guān)斷信號，IGBT 則根據(jù)控制信號將直流電變換成交流電，此外，IGBT 還可以 通過控制信號的脈寬調(diào)節(jié)來控制電流的大小，也可以控制交流頻率，從而控制逆變器的輸出功率，是實現(xiàn)逆變器正常工作、逆變器微型化以及提升逆變器功率密度的核心電子器件。

    四、電動汽車 IGBT需求

    IGBT 在新能源汽車領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是新能源汽車電機控制器、車載空調(diào)、充電樁等設備的核心元器件。

    隨著新能源汽車市場的快速發(fā)展和智能駕駛技術(shù)的應用，新能源汽車中以 IGBT 為代表的功率半導體器件產(chǎn)品的需求量有望進一步提升。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)汽車中功率半導體在汽車半導體中的用量占比約為 21%，低于 IC 產(chǎn)品的用量（23%）， 但在純電動新能源汽車中，功率半導體的用量顯著增加，在汽車半導體中的用量占比約 達 56%。

純電動汽車半導體用量占比

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    新能源汽車中的功率半導體價值量提升十分顯著，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，新能源中汽車功率半導體器件的價值量約為傳統(tǒng)燃油車的 5 倍以上。其中，IGBT 約占新能 源汽車電控系統(tǒng)成本的 37%，是電控系統(tǒng)中最核心的電子器件之一，因此，未來新能源 汽車市場的快速增長，有望帶動以 IGBT 為代表的功率半導體器件的價值量顯著提升， 從而有力推動 IGBT 市場的發(fā)展。

    新能源汽車市場規(guī)模保持快速增長趨勢，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2020 年，全球新能源汽車產(chǎn)量將達 424.5 萬輛，同比增長 42.69%。2020 年，中國新能源汽車產(chǎn)量有望達 279.5 萬輛，同比增長 47.49%，增速高于全球水平，并且未來新能源汽車的市場規(guī)模有望繼續(xù)擴張。新能源汽車市場規(guī)模的增長，有望持續(xù)帶動 IGBT 市場的需求提升。

2016-2023年全球新能源汽車產(chǎn)量及增速預測

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2014-2023年中國新能源汽車產(chǎn)量及增速預測

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    新能源汽車應用在全球 IGBT 市場的占比不斷提升，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，預計全球 IGBT 市場規(guī)模將在 2022 年超過 50 億美元。其中電動車（EV/HEV）動力系統(tǒng)的電氣化， 將成為助推全球 IGBT 市場增長的主要力量。2016 年全球電動車（EV/HEV）IGBT 市 場規(guī)模約 9 億美元，而到 2022 年，該領(lǐng)域市場規(guī)模有望達到 20 億美元，將占據(jù) IGBT 總體市場的 40%。

新能源汽車應用在全球 IGBT 市場的占比不斷提升

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    五、IGBT 格局

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國IGBT行業(yè)競爭格局及風險管控分析報告》數(shù)據(jù)顯示：目前，全球 IGBT 市場主要由英飛凌、三菱電機、富士電機、安森美和 ABB 等海 外廠商占據(jù)，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全球前五大 IGBT 廠商的市場份額合計達 74%，同時，從 400V 及以下的常規(guī) IGBT 市場到 4500V 以上的高端 IGBT 市場，海外 廠商的 IGBT 產(chǎn)品的市場優(yōu)勢地位均十分明顯。

全球 IGBT 市場競爭格局

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    在國內(nèi) IGBT 市場，海外廠商同樣占據(jù) 50%以上的市場份額，國產(chǎn)替代的空間十分闊。

中國 IGBT 市場競爭格局

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    目前，IGBT 國產(chǎn)化已成為國家關(guān)鍵半導體器件的發(fā)展重點之一，IGBT 也被列為國 家“02 專項”的重點扶持項目，相關(guān)產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展階段。同時，廣闊的 IGBT 市場 中也涌現(xiàn)出一批包括中車時代電氣（3898.HK）、比亞迪（比亞迪股份，1211.HK）、斯達半導等在內(nèi)的掌握 IGBT 核心技術(shù)的企業(yè)，在產(chǎn)業(yè)政策和市場需求的驅(qū)動下，IGBT 國產(chǎn)化進程加速啟動。

    目前，IGBT 國產(chǎn)化已成為國家關(guān)鍵半導體器件的發(fā)展重點之一，IGBT 也被列為國家“02 專項”的重點扶持項目，相關(guān)產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展階段。同時，廣闊的 IGBT 市場 中也涌現(xiàn)出一批包括中車時代電氣、比亞迪、斯達半導等在內(nèi)的掌握 IGBT 核心技術(shù)的企業(yè)。 從我國 IGBT 企業(yè)目前的競爭局面來看，制造和封測模組環(huán)節(jié)競爭力較強，以上海先進半導體（積塔半導體）、華虹半導體、華潤微電子為主導的晶圓代工制造企業(yè)已經(jīng) 具備了 8-12 寸 IGBT 芯片生產(chǎn)的技術(shù)，并積極推進國產(chǎn)制造端的升級。但是在芯片設計 端相對薄弱，只有中車時代電氣、比亞迪、斯達半導、士蘭微等少數(shù)幾家公司具備競爭力。