IGBT是由MOS、BJT組成的復(fù)合全控型功率半導(dǎo)體，兼具M(jìn)OS輸入阻扛高、BJT導(dǎo)通電壓低的兩大優(yōu)勢，適用于高壓、大電流領(lǐng)域，被譽(yù)為電力電子行業(yè)的“CPU”。

最近，芯八哥“走進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈”欄目記者采訪了國內(nèi)一家快速發(fā)展的IGBT新興企業(yè)—森未科技的聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO王思亮博士，探討在IGBT景氣度高企的背景下，森未科技當(dāng)前企業(yè)的發(fā)展情況以及對行業(yè)未來發(fā)展的展望。

2022年銷售額將首次突破1億元，工控IGBT可實(shí)現(xiàn)與國際主流廠商pin to pin替換

據(jù)了解，森未科技成立于2017年，專注IGBT等功率半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)、開發(fā)和銷售。公司擁有包含近100個(gè)不同芯片規(guī)格的IGBT芯片庫，產(chǎn)品電壓等級覆蓋600-1700V，單顆芯片電流規(guī)格覆蓋5-200A，可對標(biāo)全球IGBT龍頭英飛凌的同類芯片產(chǎn)品，已應(yīng)用于工業(yè)變頻、電源、光伏、充電樁以及新能源車等多個(gè)市場領(lǐng)域。

森未科技主要產(chǎn)品

資料來源：森未科技

“森未科技創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)其實(shí)在公司正式成立前5年，也就是2012年就開始組建了。” 王思亮介紹道，“經(jīng)過多年的發(fā)展，目前公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)接近30人，以清華大學(xué)、中國科學(xué)院等高校畢業(yè)的博士和碩士研究生為主，研發(fā)人員大部分具有十年以上的IGBT芯片和器件研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)能力覆蓋從功率半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)、工藝、測試到應(yīng)用的全過程?！?/span>

和其他企業(yè)不同的是，森未科技在IGBT領(lǐng)域已經(jīng)具備了能夠?yàn)橄掠慰蛻籼峁┢骷a(chǎn)品、檢測方案、應(yīng)用方案一體化的產(chǎn)品方案和服務(wù)能力。

王思亮指出：“公司IGBT產(chǎn)品全面采用溝槽柵+場截止技術(shù)，已成功開發(fā)不同電壓等級和應(yīng)用場景的芯片超過100款。作為單管和模塊產(chǎn)品的主要原材料，芯片的成本控制能力及產(chǎn)品性能的優(yōu)劣將直接影響廠商的總體利潤水平。公司依靠自身人才、技術(shù)等基礎(chǔ)優(yōu)勢的長期積累，成熟運(yùn)用芯片的核心設(shè)計(jì)技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品形態(tài)延伸，目前已形成芯片、單管、模塊的多類型產(chǎn)品布局；此外，公司前期投入數(shù)千萬元建立了IGBT芯片和器件檢測分析平臺，涵蓋了芯片級、器件級、應(yīng)用級的各項(xiàng)測試內(nèi)容，測試水平達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足客戶對產(chǎn)品性能及質(zhì)量的要求。自2020年至今，公司銷售額年增長率超200%，預(yù)計(jì)2022年銷售額將首次突破1億元。”

作為電力電子技術(shù)最具代表性的產(chǎn)品，IGBT是工業(yè)控制及自動(dòng)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控的目的，應(yīng)用場景包括變頻器、逆變焊機(jī)、電磁感應(yīng)加熱、工業(yè)電源等。

根據(jù)集邦咨詢數(shù)據(jù)，2021年全球工業(yè)控制IGBT市場規(guī)模約為150億元，其中我國工業(yè)控制 IGBT市場規(guī)模約為35億元，約占全球市場的1/4。預(yù)計(jì)未來4年將保持在3%-5%的穩(wěn)定增長，到2025年全球工業(yè)控制IGBT市場規(guī)模將達(dá)到170億元。

資料來源：集邦咨詢

以工控領(lǐng)域最常用的變頻器為例，變頻器是改變供電頻率，從而調(diào)節(jié)負(fù)載，起到降低功耗，減小運(yùn)行設(shè)備損耗，延長設(shè)備使用的電力控制設(shè)備。其中，IGBT 模塊在變頻器的制動(dòng)和 DC/AC 部分起逆變開關(guān)作用，是變頻器的核心器件，在行業(yè)內(nèi)廣泛使用。

森未科技IGBT模塊SF450R12E6

資料來源：森未科技

王思亮表示：“森未科技是國內(nèi)最早推出采用自主芯片的1200V/450A等大功率模塊的企業(yè)之一。早在2019年，公司就全面開發(fā)了650V-1700V系列化芯片，進(jìn)軍工業(yè)變頻和特種電源行業(yè)。該系列產(chǎn)品具有Trench+FS技術(shù)、高短路耐量、低損耗等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)與國際主流廠商的pin to pin替換。經(jīng)過這幾年技術(shù)與產(chǎn)品的不斷更新迭代，目前已具備提供多種形式的封裝能力，并且開始向伺服市場拓展。”

 

新能源推動(dòng)IGBT市場快速增長，森未光伏IGBT器件已推向市場

近年來，在節(jié)能環(huán)保的大趨勢下，IGBT 下游的新能源汽車、新能源發(fā)電等領(lǐng)域發(fā)展迅速，對 IGBT需求逐步擴(kuò)大，新興行業(yè)的加速發(fā)展將持續(xù)推動(dòng)IGBT市場的快速增長。

作為最大的增量市場，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(jī)控制器、車載空調(diào)、充電樁等設(shè)備的核心元器件。預(yù)計(jì)到2025年,全球新能源車IGBT市場規(guī)模達(dá)383億元，2020-2025年CAGR達(dá)48%。

和傳統(tǒng)燃油車相比，新能源汽車中的功率半導(dǎo)體價(jià)值量提升十分顯著。根據(jù)英飛凌年報(bào)顯示，新能源汽車中功率半導(dǎo)體器件的價(jià)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(dòng)以IGBT為代表的功率半導(dǎo)體器件的價(jià)值量顯著提升，從而有力推動(dòng) IGBT市場的發(fā)展。

芯八哥記者了解到，在新能源汽車IGBT領(lǐng)域，森未科技也已經(jīng)推出了多款芯片產(chǎn)品。

“新能源汽車作為IGBT最重要的市場之一，公司對此早已有所布局?！蓖跛剂琳f道，“早在2020年,森未科技推出的1200V IGBT模塊就已在深圳新能源車客戶的電動(dòng)車上進(jìn)行了急加速、急減速、長時(shí)間爬坡等共計(jì)上萬公里的整車測試并順利通過所有測試項(xiàng)目。近期，公司的1200V 450A/600A等IGBT模塊也已陸續(xù)投入新能源車市場，目前已經(jīng)向國內(nèi)數(shù)家電驅(qū)生產(chǎn)廠家穩(wěn)定供貨。同時(shí)，在OBC、車載PTC項(xiàng)目，森未科技的IGBT單管已經(jīng)通過了全球知名的新能源車廠的認(rèn)證和測試。未來，公司也將持續(xù)開展車規(guī)IGBT和SiC器件的研發(fā)與應(yīng)用，力求在新能源汽車換道超車的歷史機(jī)遇中，贏得一席之地?！?/span>

除了新能源汽車外，在新能源領(lǐng)域，IGBT還是光伏、儲(chǔ)能逆變器等新能源發(fā)電領(lǐng)域的核心器件。作為IGBT第二增量市場，光伏、儲(chǔ)能發(fā)電量的快速增長也使IGBT迎來新的增長動(dòng)力。預(yù)計(jì)到2025年全球光伏&儲(chǔ)能IGBT市場規(guī)模將達(dá)108億元，2020-2025年CAGR達(dá)30%。

據(jù)王思亮介紹，新能源發(fā)電輸出的電能需要通過光伏逆變器將整流后的直流電逆變?yōu)榉想娋W(wǎng)要求的交流電后輸入電網(wǎng)。隨著國內(nèi)光伏平價(jià)項(xiàng)目持續(xù)推進(jìn)、新興市場需求提升以及歐美老舊機(jī)組替換，預(yù)計(jì)光伏裝機(jī)容量將持續(xù)提升，以帶動(dòng)IGBT模組需求不斷增長。

光伏逆變器的作用是將光伏組件產(chǎn)生的直流電逆變成交流電

資料來源：chinaprecede

從國際能源署(IEA)的數(shù)據(jù)來看，2021年全球光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)942GW，同比增長22.8%。其中，中國累計(jì)裝機(jī)308.5GW，同比增長21.7%，位居世界第一。而在光伏逆變器領(lǐng)域，中國廠商持續(xù)發(fā)力，陽光電源、華為、錦浪科技已位列全球出貨量前三，暫時(shí)形成“三足鼎立”的格局。

2021年全球逆變器出貨量排名

資料來源：IHS Markit

據(jù)錦浪科技的公告顯示，以IGBT為主的半導(dǎo)體器件占逆變器成本約10%左右。由于技術(shù)壁壘較高，此前光伏逆變器領(lǐng)域使用的IGBT幾乎都是國外進(jìn)口品牌。在光伏行業(yè)高景氣度的驅(qū)動(dòng)下，海外供應(yīng)商產(chǎn)品供不應(yīng)求，因此光伏逆變器廠家開始選擇國內(nèi)有實(shí)力的IGBT供應(yīng)商，作為二供或者三供。隨著國產(chǎn)IGBT的持續(xù)導(dǎo)入，相關(guān)廠商將迎來較好的發(fā)展機(jī)遇。

“光伏逆變器是一個(gè)競爭激烈的市場，我國光伏企業(yè)依靠成本及全產(chǎn)業(yè)鏈制造優(yōu)勢，在全球市場中占據(jù)統(tǒng)治地位。森未在2021年推出了第7代高功率密度系列產(chǎn)品，瞄準(zhǔn)光伏逆變、光伏儲(chǔ)能等市場，并作為公司重點(diǎn)項(xiàng)目持續(xù)投入研發(fā)。目前，公司研發(fā)的650V-1200V高頻單管以及三電平系列模塊產(chǎn)品已向光伏市場推出?！蓖跛剂练治龅?，“新能源客戶受制于成本及供應(yīng)鏈壓力，進(jìn)口替代需求迫切，森未將不斷迭代產(chǎn)品性能，盡最大努力為客戶做好產(chǎn)品和技術(shù)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)?！?/span>

 

IGBT發(fā)展不斷超預(yù)期，國內(nèi)廠商迎來快速發(fā)展的黃金時(shí)期

目前，全球IGBT領(lǐng)域，不管是芯片、單管還是模塊，英飛凌、三菱、富士電機(jī)都占據(jù)了50%以上的市場份額。同時(shí)，在3300V以上的高端IGBT領(lǐng)域，海外廠商的IGBT產(chǎn)品的市場優(yōu)勢地位仍十分明顯。

作為全球最大的IGBT市場，中國占比約40%左右，市場規(guī)模約25億美元。雖然我國IGBT產(chǎn)業(yè)規(guī)模在國產(chǎn)替代的帶動(dòng)下，近年來保持了較快的增長，但I(xiàn)GBT的生產(chǎn)制造與自身消費(fèi)之間仍存在巨大缺口，尤其是汽車、工控IGBT產(chǎn)品仍大量依賴于國外供應(yīng)商。

根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)顯示，2019-2021年我國IGBT的市場總需求量分別為9,500萬只、11,000萬只、13,200萬只，但是我國IGBT行業(yè)的產(chǎn)量僅分別為1550萬只、2020萬只、2580萬只，自給率占比不到20%。

資料來源：Yole

王思亮表示：“自2020年以來，新能源汽車、光伏、儲(chǔ)能、風(fēng)電等領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)度較快，在下游需求的不斷驅(qū)動(dòng)下，IGBT市場規(guī)模擴(kuò)張速度已超出原先的預(yù)期；此外，在供給端由于海外疫情反復(fù)導(dǎo)致訂單積壓，限制了部分產(chǎn)能，導(dǎo)致IGBT供需失衡，進(jìn)口品牌交期和價(jià)格持續(xù)增長，這帶給了國產(chǎn)品牌快速發(fā)展的絕佳時(shí)機(jī)?！?/span>

雖然機(jī)遇難得，但在市場風(fēng)口面前，面臨的競爭也異常激烈。

從國內(nèi)來看，在IGBT產(chǎn)業(yè)鏈布局較完善的企業(yè)有比亞迪半導(dǎo)體、斯達(dá)半導(dǎo)、中車時(shí)代電氣、揚(yáng)杰科技、東微半導(dǎo)體、宏微科技等。此外，智新半導(dǎo)體、新潔能、華大半導(dǎo)體等多家企業(yè)也具有IGBT產(chǎn)品或技術(shù)儲(chǔ)備，部分企業(yè)的產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在新能源汽車、工業(yè)控制等領(lǐng)域大規(guī)模量產(chǎn)出貨。

作為以IGBT設(shè)計(jì)和銷售為主營業(yè)務(wù)的公司，如何從激烈的競爭中脫穎而出，是王思亮一直以來就在思考的問題。

他指出:“與其他廠商相比，森未科技的優(yōu)勢在于：首先，具有自主設(shè)計(jì)開發(fā)的芯片和快速迭代能力。截止目前，森未開發(fā)定性的芯片已超過100款，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)或迭代，能夠快速滿足新能源市場的產(chǎn)品需求；其次，公司擁有來自清華大學(xué)、中國科學(xué)院等著名高校經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，研發(fā)人員大部分擁有十年以上的芯片設(shè)計(jì)開發(fā)能力，使我們具備了應(yīng)對市場競爭最必不可少的基礎(chǔ)要素；最后，除了研發(fā)團(tuán)隊(duì)外，森未同時(shí)擁有優(yōu)秀的應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，能夠從客戶的應(yīng)用工況和實(shí)際需求出發(fā)進(jìn)行產(chǎn)品定義，并且與研發(fā)團(tuán)隊(duì)融合，從產(chǎn)品定義到產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，將為新能源客戶提供更適合的解決方案和專業(yè)服務(wù)?！?/span>

結(jié)語

隨著新能源汽車、新能源發(fā)電等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，帶動(dòng)上游IGBT產(chǎn)品需求不斷增長。雖然森未科技起步較晚，但憑借創(chuàng)始人團(tuán)隊(duì)對行業(yè)深刻的理解，在短期內(nèi)已掌握并陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)IGBT芯片的設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用。相信在IGBT景氣度高企的當(dāng)下，公司有能力把握國產(chǎn)替代的歷史機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。