全球功率半导体最新十强出炉，从前三位看市场近况如何？

近期，市调机构Omdia发布了2021年全球功率半导体十强榜单。

图片来源：omdia

排名第一的德国英飞凌和第二名的美国安森美的地位十分稳固，第三名意法半导体往后的排名变化迅速，中国闻泰科技旗下的安世半导体排名第八。

日本企业更是占据5席，分别是三菱电机（第4）、富士电机（第5）、东芝（第6）、瑞萨（第9）、ROHM（第10）。此外，在2019-2021这三年间，这五家日本企业销售额合计始终占前十名销售总额的32%~33%左右。

一、从前三位，看看市场近况如何？

（1）排名第一的英飞凌

英飞凌曾在今年2月公告了涨价函，原因是上游供应商提高价格，公司无法再消化额外增加的成本。英飞凌作为规模最大、技术最强的功率半导体公司，都无法承担高成本的压力，也在一定程度上反映了供需问题。

英飞凌12英寸晶圆厂2021年9月已投产，前期产能2-3万片/月，2023年满产8-10万片/月，满足不了新能源汽车和光伏市场需求的高速增长。

部分车企也因为英飞凌产能紧张于2021年开始寻求本土供应商供货。

（2）排名第二的安森美

安森美于今年5月10日表示其车用绝缘栅双极晶体管(IGBT)订单已满且不再接单，但不排除订单中存在一定比例的超额下单。

安森美深圳公司的G先生表示，“我们对大客户都是采取直供模式，且2年一签，我们现在的产能刚好能满足已签订单的需求。目前我们今年、明年的订单都已经全部订出去了，我们现在已经不接单了。没有足够的产能，接单也无法交付，还要面临违约的风险。不仅是我们，其他主要供应商也面临这样的情况。”

（3）第三位的意法半导体

意法半导体在今年Q1财报中表示，产能方面，公司在今年内产能已完全饱和，产能利用率超过90%。同时，芯片订单量已创下历史新高，较公司产能高出30%-30%，最大客户包括苹果及特斯拉。

另外，意法半导体9日还表示将扩大碳化硅相关产能，为了支持客户进行大批量STPOWER SiC产品的组装和测试，这些SiC模块主要用于嵌入主牵引逆变器、电动汽车的车载充电器以及充电基础设施。

二、IGBT或将成为今年下半年汽车生产的瓶颈

从前三名的情况及今年2月的行业预警来看，IGBT或将成为今年下半年汽车生产的瓶颈。

据供应链消息，目前IGBT缺货已高达50周以上，供需缺口已经拉长到50%以上；市场部分料号供货周期更是拉到了60周；IGBT订单与交货能力比目前最大已拉至2：1。

根据富昌电子二季度芯片市场行情报告，IGBT产品方面，Fairchild（安森美）的交期为39-52周，Infineon的交期为39-50周，IXYS的交期为50-54周，Microsemi的交期为40-52周，ST的交期为47-52周。另外，富昌电子等分销商官网也显示，至4月底，IGBT相关产品信息共有2192条，但有库存的仅121条，其中有42条物料货期在45周及以上，部分分销商的部分料号货期甚至拉长到了60周。

车规级IGBT的市场缺货情况或远比预估严峻。

三、IGBT在新能源汽车中的重要性

要说清楚它的重要性，我们还得从新能源电动车的电机说起。参考小时候玩的电动玩具车，装两节五号电池就能驱动电机，四个轮子在其带动下旋转跑起来，新能源电动车似乎跟它差不多，也靠电池驱动电机来行驶。不过，电动玩具车的电机是直流电，而新能源电动车的电机可是交流电，要驱动庞大车身，必须选用效率更高、寿命更长、安全性更好的交流电机。

怎样才能将电池中的直流电（DC）变成电动汽车电机所需要的交流电（AC）呢？

这样的重任被交给了一个叫做“逆变器”的东西来完成。而逆变器之所以能实现电流的转换，最大的功臣非功率半导体器件莫属。如果把电比作是血液，那么电机/电控就好比是电动汽车的心脏，而功率半导体器件是其中电能转换和控制的核心。

四、IGBT在新能源汽车的主要应用和单车成本

*数据来源：未来智库、中信建投证券及网络资料

IGBT是新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件，主要应用于电机驱动控制系统、热管理系统、电源系统等系统。成本占到新能源汽车整车成本的10%，占充电桩成本的20%。车规级IGBT对新能源汽车的重要性不言而喻。

在全球分立器件的下游需求中汽车占比最高，达到 35%左右，国内市场中汽车行业对于分立器件的用量占比为 27%。以 MOSFETs 为代表的中低压分立器件广泛应用于汽车的电动天窗、雨刮器、安全气囊、后视镜等 领域，纯电汽车的车载充电机（OBC）、DC-DC 转换器对于 MOSFETs的需求进一步增加。另外汽车车灯转为 LED 大灯以后，MOSFETs 的需求量从原来每个车灯需要 1 颗增加至 18 颗，很多造车新势力热衷的车顶和侧边 渐变玻璃对于 MOSFETs 的需求也在增长。

传统燃油车中仅有少量的 IGBT 单管用于发动机点火器，纯电汽车的动力系统转为电池以后，IGBT 模块成 为电驱系统中逆变器的标配，此外新能源汽车在车载充电机（OBC）、DC-DC 升压器、电空调驱动也需要用到 IGBT 单管。根据测算，四驱版本的纯电车型前后双电机各需要 18 颗 IGBT，车载充电机需要 4 颗，电动空调 8颗，合计一台电动车需要 48 颗 IGBT 芯片。

根据 Strategy Analytics 测算，传统燃油车功率半导体用量仅为 71 美元，48V 轻混车型功率半导体价值量增值至 90 美元，而纯电车型的功率半导体用量增幅高达 364%，大幅上涨至 330 美元。

从逆变器类别来看，由于微型及单相逆变器功率较小，一般采用 IGBT 单管方案为主，高功率三相逆变器 则采用 IGBT 模块，低功率三相逆变器则两种方案都有采用。目前集中式光伏逆变器成本在 0.16-0.17 元/W，组 串式光伏逆变器成本在 0.2 元/W 左右，总体光伏逆变器成本在 0.2 元/w，IGBT 模块占光伏逆变器的成本比例约 为 15%，每 GW 对应功率半导体的价值量约为 0.3 亿-0.4 亿元。

1、电驱逆变器中的 IGBT

电驱系统是纯电汽车的核心，可以理解为传统燃油车的发动机，主要包含逆变器，减速器 和电机。电驱系统未来的发展趋势是高度集成化，目前主流的电驱采用三合一的 集成电驱。

纯电动汽车上的逆变器位于MCU内，逆变器内部是由 6 个 IGBT 组成。电动车的功率半导体价值增量大部分来自 IGBT 模块，单车MOSFETs 才 400 元左右的价值量，1 个 IGBT 模块大概是 1000 元左右，目前 A0/A00 级电动车用 1 个逆变器， 1 个 IGBT 模块，如果是四驱的电动车一般采用 2 个模块，价值量为 2000 元左右，大巴车用 3 个模块，3000 左右，所以 IGBT 平均单车价值量在 2000 元人民币。

2、车载充电器中的 IGBT

车载充电器通常作为一个节点，挂在CAN总线上，通过CAN与整车控制器交换数据。充电器有许多 不同的功率等级，功率等级越高，充电时间就越短。根据车载充电器的设计，由单相或三相电源供电。

依据全球可用的典型交流电源，已发展出四个通用功率等级，3.3kW 和 6.6kW 充电器已成为基本构建块用于所有功率等级的充电器。11 kW和22 kW充电器都是将三个单相单元结合起来，每个单元运行三相中的一相。

价值量方面，以 6.6KW 慢充为例，大概需要 20 多颗 IGBT 和 MOSFET 分立器件，总体成本在 300 元以下。

3、充电桩中的 IGBT 模块

充电桩按充电能力不同可以分为交流慢充和直流快充两大类，以处理不同的用电场景。一级充电桩是120V、 输出15A或20A的交流充电桩，每充电1小时增加约4至6英里里程。二级充电功率有3.3kW、6.6kW、9.6kW、19.2 kW 四种功率级别，适用于输出电流分别达 20A、20A、50A、100A 的240V交流电源插座。

如果考虑设备成本，使用Si基IGBT和超级结MOSFET、 FRD（快恢复二极管）方案更具成本优势；如果需要高功率密度和高效率，碳化硅 MOS/SBD 方案更具性能优 势。PFC 部分更适合使用碳化硅器件，作为硅器件解决方案，Si 基的超级结MOS和IGBT也是不错的替代方案。

价值量方面， 慢充20KW以内用半桥工业 IGBT，单桩价值量在200元以内，如果采用超级快充100KW以上，超大功率的充 电桩会采用SiC方案，成本会成倍增加，整体价值量会提升至 1000 元以上。

五、电动车大时代国内厂商崛起，IDM 模式为王

国内新能源汽车产业已感受到IGBT短缺的掣肘之痛。去年年中理想汽车就因英飞凌IGBT供应不足，新增时代电气为主要供应商。12月，比亚迪正式向士兰微、斯达半导、时代电气、华润微等本土IGBT供应商下达亿元级外购订单；东风公司与中国中车联手设立的智新半导体，产能快速爬坡，IGBT累计出货量已达数万只。

业内人士表示，比亚迪通过自产自销以及外购，今年基本不会存在IGBT供应不足的情况；但其他新能源汽车车企则面临较大压力。

IGBT芯片从晶圆生产到芯片封测以及模块封装一般都是采用IDM模式，所以IGBT模块供应商也主要由芯片厂商提供。由于IGBT模块是电动汽车逆变器的核心元器件，所以博世、电装、德尔福等Tier1汽车零部件集成厂商会采购IGBT模块生产电驱系统供给下游的汽车主机厂，此外也有部分国内的主机厂 如长城汽车、长安汽车、奇瑞和蔚来自主生产逆变器。

IGBT 下游的需求主要集中在汽车、工业控制和家电等领域，国内电动车销量占据全球电动车市场的半壁江山，国内自主品牌厂商作为电动车的主力军，率先导入国产 IGBT 芯片产品，这给了国产IGBT芯片崛起的历史性机遇。

1、闻泰科技—安世半导体

闻泰科技旗下的安世半导体，在本次2021年全球功率半导体十强榜单中第八位，也是仅有的一家国产厂商。安世半导体曾为荷兰企业，于2019年被闻泰科技收购，2021年7月，安世半导体完成了对英国Newport Wafer Fab的100%收购，进一步强化闻泰科技半导体业务车规产能的布局，并于四季度启动Newport代工产能向IDM自有产能的逐步切换。

据了解，安世半导体是全球分立器件IDM龙头厂商之一，在中国功率分立器件公司中排名第一，其产品线中二极管晶体管产品居于全球排名第一，标准逻辑器件产品居于全球排名第二，小型号 MOSFET 居于全球排名第二，车规Mos全球市场排名第二，更是仅次于英飞凌。

目前，安世半导体建立了两个新的半导体全球研发中心，一个在马来西亚槟城，另一个位于上海，专注于功率MOSFET。可以说，闻泰科技旗下的安世半导体已成为我国在功率半导体产品布局最完善的厂商。

2、比亚迪

作为国内电动车的龙头企业，旗下比亚迪半导体在2008年收购宁波中玮的IDM晶圆厂开始进入IGBT芯片产业链，2012年导入比亚迪电动车，2015年自研IGBT开始上量，2020年宁波产线具备40 万套电动车IGBT模块的配套能力，2021年收购济南富能8寸产线，新增年产能可配套新能源汽车需求约90万辆，合计配套130万量。

3、中车时代电气

中车时代电气是国内轨交、电网高压IGBT芯片龙头厂商，2012年收购英国的丹尼克斯开始进入IGBT芯片的生产与研发。2017年开始从6500V、7500V高压领域扩展至650V、750V和1200V的车规级IGBT模块市场，2018年开始导入大巴车、物流车和A00级车，2019-2021年芯片设计改版后已经成为国内首家突破A级车IGBT芯片的厂商，同时与汇川等Tier1厂商也保持紧密合作。公司此前有一条月产能为1万片的8英寸产线，2021年底二期月产能为2万片的8寸线投产，预计可以配套约200万辆新能源车IGBT模块，凭借IDM厂商的产能优势有望在2022年获得车载IGBT芯片较大的市场份额。

4、斯达半导 

斯达半导2008年开始进入IGBT 芯片市场，最开始也从英飞凌购买芯片，2015年出现了切入IGBT芯片生 产的机会，2015年英飞凌收购IR（International Rectifier）将其芯片研发团队解散，该团队成为了斯达半导体芯片研发团队，2016年开始推广自己的芯片，目前公司产品已经在大巴车、物流车和A00级电动车上有 所应用，2020年公司生产的车载 IGBT模块配套约20万辆新能源车，预计2021年配套车辆将增加至50万套。

5、士兰微

士兰微在家电领域的 IPM 模块出货量优势明显，2020年IPM模块出货量约1800万颗，2021年上半年出货 量大增150%，已经占全球10%的出货量，公司从家电切入车载 IGBT 领域，目前已经有 A00 级别客户如零跑和菱电开始采用士兰微的车载 IGBT 模块。由于公司 IDM 的模式，产品迭代非常快，迭代一版产品历时只有3个月，而 Fabless 厂商则需要 6 个月以上。目前士兰微的 A 级车 750V 模块性能处于行业领先，输出功率可以达到160kw-180Kw，公司12寸的晶圆厂已经投产，预计年底可实现月产能 3.5 万片的产能目标。

6、华虹宏力

华虹宏力是原上海华虹NEC电子有限公司和上海宏力半导体制造有限公司新设合并而成，是全球首家提供场截止型绝缘栅双极型晶体管（FS IGBT）量产技术的8英寸集成电路芯片制造厂。

六、小结

如今，IGBT下游需求量逐年上升，国际IGBT巨头产能虽然在快速爬坡中，安森美宣布其车用IGBT订单已满且不再接单，意味着其产能仍无法满足市场对IGBT的增量需求，这对于国内IGBT玩家来说无疑是一个抢夺市场份额的重大机遇。未来国内企业能否在IGBT赛道实现弯道超车，让我们一起拭目以待。