长石研究第一期：汽车功率半导体行业简报

功率半导体技术原理图

各类型功率半导体应用领域

（1）市场规模

IGBT主要分为模组和分立器件两种产品形式。2019年IGBT分立器件全球市场规模达14.4亿美元，IGBT模组33.1亿美元。2019年全球IGBT各应用领域占比分别为：工业领域占比28%，汽车领域27%，通信15%，消费14% 。

中国IGBT市场规模2016年15.40亿美元，2018年为19.23亿美元，对应复合年均增长率为11.74%。  

（2）应用场景

IGBT是新能源汽车的电驱控制的核心。在新能源汽车中，IGBT主要应用于电机驱动、车载充电器 (OBC)、电空调驱动等环节。IGBT在其中直接控制包括：

• 逆变：行驶过程，将电池的直流电逆变成为三相交流电，为电机供电。 

• 整流：充电过程，将220V交流电整流成为直流电，为电池充电。 

• 变压：变压器功能，实时调控全车电压。

   

以特斯拉Model X为例：

• 后电机：三相交流异步电机每相用28个IGBT（4排，每排7个塑封IGBT芯片）组成高压驱动半桥（每个半桥包含两个驱动门），累计84个。其他电机12个IGBT，共用96个IGBT。 

• 前电机：位于前轴的小功率电驱控制器使用36个IGBT芯片，每6个相并联。

   

数据来源：方正证券研究所

（3）产业链

• 上游：芯片/器件的设计：电路、仿真、版图

• 中游：芯片制造：工艺设计、代工厂深度合作

• 下游：封装和模块，包括产线、应用理解；车规级的筛选、测试

（4）市场竞争格局

目前，IGBT单管、模块总体国产替代率不到10%。斯达半导体在IGBT模块、士兰微在IPM模块领域实现了国产替代第一步。

2019全球IGBT模组市占率前十的企业

2019全球IGBT器件市占率前十的企业

数据来源：Wind、长石资本整理

IDM或虚拟IDM模式：比亚迪/中车时代/士兰微为国内仅有的IDM厂商，斯达半导自建封装线。

1）中车时代

公司2005年成立，2008年收购英国高功率半导体公司Dynex，在高压IGBT领域打破国外垄断。中车时代IDM模式，2009年投产6吋线，2013年升级为8吋，2017年进入汽车IGBT领域，2020年9月下线国内首条8吋车规级IGBT产线。

2）比亚迪

2008年开始研发车规级IGBT，2015年大规模装车。2018年底发布其自研车规级 IGBT4.0技术。车规级IGBT已实现量产多年，技术可靠，目前取得中国车用IGBT市场超过两成的市占率。

3）斯达半导

2005年成立，Fabless+模块工厂模式。从英飞凌芯片过渡到自研芯片。国内车规功率模块市场目前排名前五，占市场份额1.6%。在变频器、新能源汽车及逆变电焊机等细分市场领域形成了一定的竞争优势

4）士兰微

成立于1997年，2002年投产5/6吋线，2017年投产8吋线；2020年6月，8吋线实现5万片/月；2020年底12吋线投产。IPM模块大规模供应国内白电企业，2020年营收超过4亿元。车规级IGBT正处于测试和小批量生产阶段。

初创型的Fabless公司

1）上海陆芯

2017年成立。目前主营工业IGBT产品，主打焊机市场，产品覆盖650V到1350V电压IGBT单管及模块。

2）中科君芯

2013年成立。2016年7月，中芯国际以4900万欧元的价格收购意大利 IGBT 产线LFoundry 70%股权，2019年3月31日1.13亿美元出售给中科君芯（关联的设计公司），中科君芯转型IDM（通产和量产情况未知）

3）深圳芯能

成立于2013年。聚焦 600V 和 1200V 中小功率 IGBT 产品，IGBT 单管、IPM、IGBT模块和HVIC四个领域都有完善的产品序列。