半导体行业深度研究：IGBT：乘新能源汽车之风，国产替代扬帆起航_49页_6mb

半导体行业：IGBT引领新能源汽车成长趋势

核心内容

随着新能源汽车、碳中和政策及电力电子技术的快速发展，半导体行业迎来新一轮成长趋势。特别是功率半导体中的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为新能源汽车等领域的核心器件，其市场需求显著增长，国产替代进程加速，成为行业关注的焦点。

主要观点

• 新能源汽车推动半导体需求增长：汽车电动化、网联化、智能化趋势带动半导体需求大幅上升，预计2024年单辆汽车中半导体价值将超过1000美元，2025年中国新能源汽车半导体市场规模有望达到62.8亿-73.2亿美元。
• IGBT是新能源应用的刚需芯片：IGBT在新能源汽车中占据动力系统半导体价值的52%，是电动汽车逆变器的核心器件。其在光伏、风电、工控、家电、轨交等领域也有广泛应用。
• 国产替代机遇显著：国内企业如时代电气、士兰微、斯达半导、宏微科技、新洁能、华润微等在IGBT领域实现0-1突破，随着技术进步和市场需求增长，有望迎来1到N的放量增长。
• IGBT供不应求：IGBT需求增速高于供给，8英寸晶圆产能紧缺，交货周期延长，价格持续上涨，供需缺口预计长期存在。
• 技术迭代与材料升级：IGBT技术持续升级，从平面栅到沟槽栅，从Si到SiC等第三代半导体材料的应用，推动IGBT向更高功率密度、更低导通电阻和更高效率发展。
• 封装工艺影响产品性能：IGBT模块封装工艺分为焊接式与压接式，压接式具有更高的可靠性与更小的寄生参数，但成本较高。
• 晶圆工艺向12英寸升级：随着技术发展，IGBT制造工艺正从8英寸向12英寸升级，提升产品性能与产能。

关键信息

市场规模预测

• 2025年中国新能源汽车销量预计达600-700万辆，半导体市场规模为62.8亿-73.2亿美元。
• 全球新能源汽车（PHEV+BEV）销量在2021年预计达到640万辆，同比增长98%。

IGBT市场占比

• IGBT在新能源汽车半导体价值中占比52%，在整车成本中占比约7%-10%。
• 2020年全球IGBT市场规模约54亿美元，预计2026年增长至84亿美元。

国内厂商进展

• 时代电气：轨道交通装备龙头，新能源车IGBT业务迎来突破。
• 士兰微：12英寸厂拥技术和产能优势，SiC业务布局加快。
• 华润微：功率半导体IDM头部企业，内生+外延持续扩张。
• 斯达半导：募资用于SiC和高压产线，打开成长空间。
• 新洁能：国内MOSFET领军企业，IGBT开启第二增长曲线。
• 宏微科技：IGBT行业新星，受益新能源、工控需求增长。

技术与材料

• SiC优势：具备高击穿电场强度、高热导率、高电子迁移率，适用于高压、高频场景。
• 第三代半导体：SiC与GaN在高频、高功率应用中展现潜力，但成本较高。
• IGBT结构：包括分立器件、模块、IPM等，不同封装形式对应不同应用场景。

风险提示

• 景气度不如预期
• 产品升级迭代不如预期
• 产能紧缺风险
• 系统性风险

相关企业建议关注

图表与数据

• 图1：新能源汽车电动化、网联化、智能化发展
• 图2：HEV、PHEV、BEV架构
• 图3：HEV、PHEV、BEV能源消耗和尾气排放和发电排放的示意图
• 图4：全球新能源汽车（PHEV+BEV）销量（万辆）
• 图5：中国新能源汽车销量（万辆）
• 图6：汽车使用阶段碳排放量对比（吨）
• 图7：新能源汽车全球各国家销量（千量）
• 图8：中国新能源汽车渗透率
• 图9：中国新能源汽车销量预测（万量）
• 图10：新能源汽车半导体价值量（美金，2020年）
• 图11：新能源汽车半导体价值量（美元）
• 图12：中国新能源汽车半导体市场规模（亿美元）
• 图13：2019年全球汽车半导体竞争格局
• 图14：2019年主要国家汽车芯片自主产业规模对比
• 图15：汽车半导体：功率、控制器、传感器、存储器
• 图16：功率占比大幅提升
• 图17：新能源汽车主要由电池、电机、电控组成
• 图18：新能源电控系统所需要的半导体
• 图19：电控系统组成
• 图20：汽车逆变器内部结构
• 图21：DC-DC转换器供给新能源车低压电子系统的应用
• 图22：新能源汽车BMS架构
• 图23：新能源汽车充电架构
• 图24：新能源汽车动力系统价值量占比
• 图25：IGBT结构、简化等效电路和电气图形符号
• 图26：IGBT技术迭代速度较慢
• 图27：英飞凌IGBT产品参数迭代情况
• 图28：不同材料参数对比
• 图29：Si和SiC在MOSFET和IGBT的额定电压范围内的比较
• 图30：不同半导体的适用领域各有不同
• 图31：IGBT产品分类（按电压）
• 图32：IGBT产品分类（按封装形式）
• 图33：IGBT产业链
• 图34：2020年全球IGBT下游应用占比情况
• 图35：新能源汽车将成为IGBT各下游应用中增速最快的市场
• 图36：汽车中的半导体功率器件
• 图37：车载IGBT产业链
• 图38：不同车级IGBT价值量（人民币）
• 图39：IGBT模块在直流充电桩中的运用
• 图40：中国公共充电桩保有量（万台）
• 图41：加速转型情景下的中国发电结构
• 图42：IGBT在光伏发电中的应用
• 图43：全球光伏逆变器出货量（GW）
• 图44：我国三大逆变器市场份额占比变化
• 图45：IGBT在风力发电中的应用
• 图46：中国风力发电量统计预测（亿千瓦时）
• 图47：FF1800R17IP5全功率变流器用量随功率用量增长而增加
• 图48：国内白电变频占比
• 图49：通用变频器的电路结构
• 图50：中国电焊机产量（万台）
• 图51：电焊机应用方案
• 图52：三点式逆变器主电路原理图
• 图53：二点式逆变器主电路原理图
• 图54：中国动车组产量及增长情况（辆）
• 图55：动车组IGBT器件等级及数量
• 图56：华虹、中芯国际整体产能利用率情况
• 图57：世界先进晶圆出货量（千片）
• 图58：部分半导体交期情况（周）
• 图59：部分国际龙头企业IGBT产品价格与拉货周期情况
• 图60：部分IGBT厂商产品电压覆盖范围
• 图61：2019年国内新能源汽车IGBT模块市占率
• 图62：部分本土企业IGBT业务近况
• 图63：时代电气功率半导体发展历程
• 图64：时代电气营业收入（亿元）及同比增速
• 图65：时代电气归母净利润（亿元）及同比增速
• 图66：时代电气毛利率与净利率（%）
• 图67：时代电气营收结构
• 图68：士兰微发展历程
• 图69：士兰微营业收入（亿元）及同比增速
• 图70：士兰微归母净利润（亿元）及同比增速
• 图71：士兰微毛利率与净利率（%）
• 图72：士兰微营收结构
• 图73：华润微发展历程
• 图74：华润微营业收入（亿元）及同比增速
• 图75：华润微归母净利润（亿元）及同比增速
• 图76：华润微毛利率与净利率（%）
• 图77：华润微营收结构
• 图78：斯达半导发展历程
• 图79：斯达半导营业收入（亿元）及同比增速
• 图80：斯达半导归母净利润（亿元）及同比增速
• 图81：公司非公开发行股票募集资金项目
• 图82：斯达半导毛利率与净利率（%）
• 图83：斯达半导主营业务收入结构
• 图84：新洁能发展历程
• 图85：新洁能产品分类
• 图86：新洁能营业收入（亿元）及同比增速
• 图87：新洁能归母净利润（亿元）及同比增速
• 图88：新洁能毛利率与净利率（%）
• 图89：新洁能营收结构
• 图90：公司非公开发行股票募集资金项目
• 图91：宏微科技功率半导体发展历程
• 图92：宏微科技营业收入（亿元）及同比增速
• 图93：宏微科技归母净利润（亿元）及同比增速
• 图94：宏微科技毛利率与净利率（%）
• 图95：宏微科技营收结构

表格数据

• 表1：BJT、MOSFET、IGBT对比
• 表2：Si IGBT与SiC MOSFET对比
• 表3：部分IGBT厂商SiC业务布局
• 表4：焊接式VS压接式
• 表5：部分8英寸功率IGBT晶圆厂情况（截至2021年1月）
• 表6：部分功率IGBT晶圆厂12英寸产线规划
• 表7：车规级芯片与消费、工业级芯片要求对比
• 表8：不同动力形式新能源汽车IGBT使用量

总结

随着新能源汽车的发展和碳中和目标的推进，IGBT作为关键功率半导体器件，市场需求持续扩大。国内企业通过技术积累和产能扩张，正在逐步实现国产替代，迎来行业红利。同时，随着工艺向12英寸升级和第三代半导体材料的应用，IGBT技术将持续优化，提高性能与效率。然而，行业仍面临供需失衡、产品升级、产能紧缺等挑战，需关注技术迭代与市场拓展的同步推进。