绝缘栅双极晶体管

摘要：IGBT被誉为电力电子行业的“CPU”，其应用广泛，深入电机节能、轨道交通、新能源汽车等多个关键领域。尤其在轨道交通领域，IGBT技术已取得重大突破。而在新能源汽车领域，IGBT更是电控系统和直流充电桩不可或缺的核心器件。近年来，随着技术的进步和市场需求的激增，我国IGBT产量呈现迅猛增长的态势。2022年中国IGBT产量达3058万只，同比增长18.53%。未来，随着国产替代的深入推进，我国IGBT行业将迎来更加广阔的发展前景，为电力电子行业的持续繁荣做出重要贡献。

一、定义及分类

绝缘栅双极晶体管（简称IGBT）是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。绝缘栅双极晶体管按照产品集成度形式不同可分为IGBT芯片、FRD芯片、IGBT单管、IGBT模块、IPM模块。

二、行业政策

1、主管部门和监管体制

绝缘栅双极晶体管行业主管部门为工信部。工信部负责提出新型工业化发展战略和政策，协调解决新型工业化进程中的重大问题，推进产业结构战略性调整和优化升级；制定并组织实施工业、通信业的行业规划、计划和产业政策；监测分析工业、通信业运行态势，统计并发布相关信息，进行预测预警和信息引导；指导行业技术创新和技术进步，以先进适用技术改造提升传统产业等。

绝缘栅双极晶体管行业自律协会是中国半导体行业协会。中国半导体行业协会主要负责贯彻落实政府有关的政策、法规，向政府业务主管部门提出本行业发展的经济、技术和装备政策的咨询意见和建议；做好信息咨询工作；调查、研究、预测本行业产业与市场，汇集企业要求，反映行业发展呼声；广泛开展经济技术交流和学术交流活动；开展国际交流与合作；制（修）订行业标准、国家标准及推荐标准等任务。

2、行业相关政策

近年来，中国政府出台了一系列政策措施，鼓励和支持绝缘栅双极晶体管等功率半导体器件的研发和应用。2023年1月，工信部等六部门印发《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，提出面向光伏、风电、储能系统、半导体照明等，发展新能源用耐高温、耐高压、低损耗、高可靠IGBT器件及模块，SiC、GaN等先进宽禁带半导体材料与先进拓扑结构和封装技术，新型电力电子器件及关键技术。该政策明确了绝缘栅双极晶体管发展方向，并推动绝缘栅双极晶体管行业在技术创新方面取得更大突破，提升产品的性能和可靠性，满足新能源领域对高效、可靠电子电力器件的需求。

三、发展历程

绝缘栅双极晶体管经历多年发展，已经发展至第七代，各方面性能不断优化，衬底从PT穿通，NPT非穿通到FS场截止，栅极从平面到Trench沟槽，最后到第七代的精细Trench沟槽。随着技术的升级，芯片面积、工艺线宽、通态功耗、关断时间、开关功耗均不断减小，断态电压由第一代的600V升至第七代7000V。

四、行业壁垒

1、技术壁垒

绝缘栅双极晶体管作为电力电子领域的核心器件，其设计与制造涉及复杂的技术和工艺。目前，IGBT的核心技术主要掌握在发达国家的企业手中，尤其是高电压、大电流的IGBT产品，其设计和制造难度更高。中国企业在IGBT的芯片设计、材料选择、工艺控制等方面与发达国家相比还存在一定的差距。此外，IGBT的应用领域广泛，如新能源汽车、轨道交通、智能电网等，这些领域对IGBT的性能和可靠性要求极高，进一步加大了技术壁垒。

2、市场壁垒

由于IGBT产品的特殊性，其市场需求具有一定的集中性和稳定性。国际知名企业在全球范围内建立了完善的销售网络和客户关系，占据了较大的市场份额。中国企业进入国际市场时，需要面对激烈的竞争和复杂的贸易环境。同时，国内IGBT市场也呈现出一定的寡头垄断态势，新进企业难以获得市场份额。

3、产业生态壁垒

IGBT产业的发展需要完善的产业链和生态系统支持，包括原材料供应、设备制造、封装测试等环节。目前，全球IGBT产业链已经形成了较为稳定的格局，发达国家的企业在产业链上游拥有较强的议价能力和话语权。中国企业要想在IGBT领域取得突破，需要构建完整的产业链和生态系统，实现自主可控。

五、产业链

1、行业产业链分析

绝缘栅双极晶体管产业链上游主要为原材料和设备供应商，其中原材料主要为硅片、光刻胶、封装材料等，设备主要为工艺制造设备和检测设备等；产业链中游为绝缘栅双极晶体管生产制造商；产业链下游应用领域包括工业控制、消费电子、家电、新能源汽车、智能电网等。

绝缘栅双极晶体管行业产业链

硅片

隆基绿能科技股份有限公司

中环新能源科技股份有限公司

晶科能源股份有限公司

晶澳太阳能科技股份有限公司

光刻胶

晶瑞电子材料股份有限公司

江苏雅克科技股份有限公司

北京科华微电子材料有限公司

江苏南大光电材料股份有限公司

封装材料

宏昌电子材料股份有限公司

上海新阳半导体材料股份有限公司

宁波康强电子股份有限公司

深圳丹邦科技股份有限公司

工艺制造设备

应用材料公司

株式会社日立高新技术

上海微电子装备(集团)股份有限公司

华海清科股份有限公司

上游

英飞凌科技公司

三菱电机集团公司

斯达半导体股份有限公司

比亚迪半导体股份有限公司

中游

工业控制

消费电子

家电

新能源汽车

下游

2、行业领先企业分析

（1）斯达半导体股份有限公司

斯达半导体股份有限公司长久以来深耕于IGBT、快恢复二极管、SiC等功率芯片的设计与制造工艺，以及IGBT、MOSFET、SiC等功率模块的研制与测试领域。公司的产品以卓越的性能，广泛应用于新能源、新能源汽车、工业控制及电源、白色家电等诸多领域，为众多行业提供了稳定可靠的功率解决方案。2023年前三季度，斯达半导营业收入为26.19亿元，同比增长39.72%；归母净利润为6.58亿元，同比增长11.53%。在新能源汽车领域，斯达半导生产的适用于主电机控制器的车规级IGBT模块持续放量，为新能源汽车的高效、稳定运行提供了有力保障。在光伏储能方面，公司更是基于第七代微沟槽Trench Field Stop技术，成功研发出适用于光储行业的IGBT芯片以及模块，并已开始批量供货。这一技术突破不仅提升了光伏储能系统的效率与稳定性，也使斯达半导成为全球光伏和储能行业的重要战略供应商，进一步巩固了公司在功率半导体行业的领先地位。

（2）杭州士兰微电子股份有限公司

杭州士兰微电子股份有限公司，作为国内领先的综合型半导体设计与制造（IDM）企业，其在功率半导体领域的成就尤为瞩目。公司主打的功率半导体产品包括IGBT、超结MOSFET以及高密度沟槽栅MOSFET等，更在超薄片槽栅IGBT的研发上取得了重要突破。2023年前三季度，士兰微营业收入为69.00亿元，同比增长10.49%；归母净利润为-1.89亿元，同比下降124.44%。公司加大对模拟电路、IGBT器件、IPM智能功率模块、PIM功率模块、碳化硅功率模块等产品在大型白电、通讯、工业、新能源、汽车等高门槛市场的推广力度，带动公司总体营收保持了较快的增长势头。与此同时，归母净利润大幅下滑主要系公司持有的其他非流动金融资产中昱能科技、安路科技股票价格下跌，导致其公允价值变动产生税后净收益下降。

六、行业现状

IGBT被誉为电力电子行业的“CPU”，其应用广泛，深入电机节能、轨道交通、新能源汽车等多个关键领域。尤其在轨道交通领域，IGBT技术已取得重大突破。而在新能源汽车领域，IGBT更是电控系统和直流充电桩不可或缺的核心器件。近年来，随着技术的进步和市场需求的激增，我国IGBT产量呈现迅猛增长的态势。2022年，中国IGBT产量达3058万只，同比增长18.53%。IGBT作为我国重大科技突破专项中的重点扶持项目，承载着国家对于核心元器件国产化的殷切期望。基于国家相关政策中提出的国产化要求，IGBT行业正迎来国产替代的重要机遇。这一趋势不仅为国内IGBT企业提供了广阔的市场空间，更是推动行业技术创新和产业升级的重要驱动力。未来，随着国产替代的深入推进，我国IGBT行业将迎来更加广阔的发展前景，为电力电子行业的持续繁荣做出重要贡献。

七、发展因素

1、机遇

（1）各类新产业发展推动市场需求持续旺盛

以物联网为代表的新需求所带动的如云计算、人工智能、大数据等新应用的兴起，逐渐成为IGBT行业新一代技术变革动力。同时，新能源驱动的智能汽车已经成为万物互联的关键节点，随着智能汽车复杂程度的提高，智能汽车网联化、智能化以及电动化程度进一步提升，新能源汽车行业对汽车IGBT元件的需求势必会大幅增长，因此汽车板块对半导体产业而言属于推动其长期发展的新引擎。IGBT下游应用领域的不断延展带动了市场需求的持续旺盛。

（2）全球半导体产业资源转移大趋势下的进口替代市场机遇

IGBT行业目前呈现专业分工深度细化、细分领域高度集中的特点。全球IGBT行业正经历第巨变，产业资源正处于向中国大陆和东南亚等地区转移的进程之中，产业转移是市场需求和资本驱动的综合结果。中国拥有全球最大且增速最快的IGBT消费市场，巨大的下游市场配合积极的国家产业政策与活跃的社会资本，正在全方位、多角度地支持国内IGBT行业发展。随着IGBT产业链相关技术的不断突破，加之我国在物联网、人工智能、新能源汽车等下游市场走在世界前列，有望在更多细分市场实现进口替代。

（3）政策支持

IGBT行业作为信息产业中的基础和核心部分，是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业，对国家安全有着举足轻重的战略意义。发展我国IGBT相关产业，是我国成为世界制造强国的必由之路。近年来，国家各部门相继推出了一系列优惠政策，鼓励和支持IGBT行业发展。在政策的推动下，中国IGBT行业将迎来更加广阔的发展空间。

2、挑战

（1）资金投入巨大

IGBT行业从前期产线建设，设备投入到工艺研发，都需要大量的资金投入，大多数企业的资金实力无法满足动辄数十亿甚至上百亿美元的生产线投入。产线建成以后，企业还需要维持较高的研发投入来丰富产品类型以应对下游客户多样化的需求，并为优质人才提供有竞争力的薪酬，这对行业内公司的资金实力和资源调配能力形成了一定的挑战。

（2）与具备顶尖技术水平的国际龙头企业仍有一定差距

尽管国内企业在IGBT技术上取得了一定进步，但与国外先进水平相比，仍存在较大差距。这主要体现在芯片设计、制造工艺、封装测试等方面。技术差距导致国内IGBT产品在性能、可靠性和寿命等方面难以与国外产品竞争，限制了其在高端领域的应用。

（3）产业链完善程度不足

IGBT产业链涉及芯片设计、制造、封装、测试等多个环节，需要各环节之间紧密协作，形成完整的产业链。然而，目前中国IGBT产业链上游原材料和设备供应主要依赖进口，下游应用领域也相对有限，这制约了行业的整体发展。

八、竞争格局

我国IGBT产业起步较晚，市场主要被国外企业垄断。数据显示，行业前三名企业的市场份额合计达51%。其中英飞凌占比最多，达27%；三菱排名第二，占比14%；安森美占比10%，位居第三。本土企业中，士兰微在全球IGBT单管及IPM市占率达到3.5%、2.2%，均位列全球第八；斯达半导在全球IGBT模块市占率达3.0%，位列全球第六。

九、发展趋势

1、模块化、集成化的技术发展趋势

随着IGBT应用场景不断拓展，下游产品对其电能转换效率、稳定性、高压大功率需求及复杂度提出了更高要求。IGBT的组装模块化和集成化能有效满足上述要求，有助于优化客户使用体验并保障产品配套性和稳定性，IGBT的组装模块化和集成化将成为行业技术发展的主流趋势。同时，随着工艺技术的不断升级，更高性能、更小体积的IGBT为模块化和集成化创造了技术条件。

2、市场应用拓展将为IGBT行业带来新的增长点

新能源汽车、电力电子、工业自动化等领域是IGBT的主要应用领域，随着这些领域的快速发展，IGBT的市场需求将持续增长。特别是新能源汽车市场，随着政策推动和消费者认知度的提高，其市场规模将不断扩大，为IGBT行业提供巨大的市场空间。此外，IGBT在智能电网、风电、光伏等新能源领域的应用也将不断拓展，为行业带来新的发展机遇。

3、可持续发展和绿色制造

随着环境保护意识的增强和政府政策的支持，企业在生产过程中需要更加注重节能减排和资源利用效率，推动绿色制造和可持续发展。未来，行业将逐步转向绿色、低碳的生产模式，推动循环经济和资源综合利用，同时加强环境保护和社会责任，实现经济效益和社会效益的双赢。