2023年中國IGBT芯片技術(shù)與產(chǎn)品分析 與國際先進水平差距將進一步縮短【組圖】

行業(yè)主要上市公司：宏微科技(688711);斯達(dá)半導(dǎo)(603290);華潤微(688396);時代電氣(688187);士蘭微(600460);比亞迪(002594)等

本文核心數(shù)據(jù)：企業(yè)研發(fā)投入;市場行情

IGBT芯片技術(shù)發(fā)展

從20世紀(jì)80年代至今，IGBT芯片經(jīng)歷了7代升級，從平面穿通型(PT)到溝槽型電場-截止型(FS-Trench)，芯片面積、工藝線寬、通態(tài)飽和壓降、關(guān)斷時間、功率損耗等各項指標(biāo)經(jīng)歷了不斷的優(yōu)化，斷態(tài)電壓也從600V提高到6500V以上。IGBT技術(shù)的整體發(fā)展趨勢是大電流、高電壓、低損耗、高頻率、功能集成化、高可靠性。

不同代際IGBT芯片產(chǎn)品對比

隨著技術(shù)的升級，IGBT芯片面積、工藝線寬、通態(tài)功耗、關(guān)斷時間、開關(guān)功耗均不斷減小，斷態(tài)電壓由第一代的600V升至第七代7000V。

不同代際的IGBT芯片產(chǎn)品應(yīng)用情況也有所不同：

中國IGBT芯片企業(yè)技術(shù)布局

中國IGBT產(chǎn)品與國際巨頭英飛凌、三菱電機等差距在10年以上，步入第5代后，預(yù)計差距將縮短為10年，第6/7代產(chǎn)品差距將在5年以內(nèi)。從中國IGBT芯片行業(yè)代表性企業(yè)從技術(shù)格局來看，斯達(dá)半導(dǎo)應(yīng)用第七代IGBT技術(shù)，電壓覆蓋范圍為100-3300V;華微電子布局第六代IGBT技術(shù)，電壓覆蓋范圍為360-1350V;士蘭微、時代電氣、宏微科技應(yīng)用第五代IGBT技術(shù);新潔能主要應(yīng)用第四代IGBT技術(shù)。

IGBT芯片行業(yè)科研投入水平

以宏微科技、斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、時代電氣為主要代表企業(yè)分析，2018-2021年，我國IGBT芯片行業(yè)研發(fā)費用從0.1元到19億元不等，研發(fā)費用占營業(yè)收入比重整體不超過15%。其中，時代電氣在科研投入規(guī)模和占比均位于行業(yè)前列，2021年，公司研發(fā)投入為17.85億元，占收入比重的11.81%。

IGBT芯片技術(shù)“門檻”高，不僅涉及設(shè)計、制造、封裝三個高精尖技術(shù)領(lǐng)域，而且難度大、周期長、投入高。高鐵、智能電網(wǎng)、新能源與高壓變頻器等領(lǐng)域所采用的IGBT模塊規(guī)格在6500V以上，技術(shù)壁壘較強;IGBT芯片設(shè)計制造、模塊封裝、失效分析、測試等IGBT產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)仍掌握在發(fā)達(dá)國家企業(yè)手中。我國要想實現(xiàn)IGBT芯片的技術(shù)突破，企業(yè)需要持續(xù)增加研發(fā)投入，減少與國際頭部廠商IGBT芯片的代際差異。

中國IGBT芯片行業(yè)技術(shù)趨勢

從行業(yè)整體發(fā)展規(guī)律而言，IGBT發(fā)展趨勢主要是降低損耗和降低成本。

從結(jié)構(gòu)上講，IGBT主要有三個發(fā)展方向：

1)IGBT縱向結(jié)構(gòu)：非透明集電區(qū)NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電區(qū)NPT型和FS電場截止型;

2)IGBT棚極結(jié)構(gòu)：平面棚機構(gòu)、Trench溝槽型結(jié)構(gòu);

3)硅片加工工藝：外延生長技術(shù)、區(qū)熔硅單晶。

以上數(shù)據(jù)來源于前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國IGBT芯片行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》。

同時前瞻產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)研究報告、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)招商、產(chǎn)業(yè)圖譜、智慧招商系統(tǒng)、IPO募投可研、IPO業(yè)務(wù)與技術(shù)撰寫、專精特新小巨人申報、十五五規(guī)劃等解決方案。

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