一、IGBT产业概述
1、半导体定位
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极结型晶体管，即三极管）和MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）两种结构复合组成的全控型电压驱动式功率半导体器件，因此同时具备MOSFET输入阻抗高、开关速度快、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小以及BJT 导通电压低、通态电流大、损耗小的优点。
IGBT位于半导体产业定位
资料来源：公开资料整理
IGBT器件作为能源转换和传输核心，自20 世纪80 年代末开始工业化使用后，逐渐取代MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）和GTR（电力晶体管），不断扩大至SCR（可控硅整流器）和GTO（可关断晶闸管）应用方向，广泛应用于高压、大电流、高速等大功率使用场景，并且在消费类电子应用中渐渐兼并BJT、MOSFET使用场景，成为电力电子领域开关器件的主流发展方向。
IGBT和MOSET、BJT对比
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2、产品类型
IGBT在功率模块中可同时以IPM模组和分立器件形式存在，主要用于逆变(DC-AC直交流转换)。IGBT结合了MOSFET闸极控制高输入阻抗和BJT大电流低导通压降的优势，使得器件驱动功率小、开关频率高、开关损耗小，广泛应用于600V以上的电源供应系统（变频器、电机等）。
IGBT主要种类和产品类型
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3、技术趋势
IGBT的技术趋势为“小尺寸、高功率、低损耗”。从1988年IGBT首次问世到2012年三菱电机推出微沟槽场截止型新产品，IGBT已经经过7次迭代升级，朝着减小模块尺寸、增加输出功率、降低功率损失的目标不断优化。在新能源汽车领域，随着市场对于整车性能要求的迅速提高，车规级IGBT呈现出高电压、高效率、高功率密度和高可靠性的“四高”特性。在未来，IGBT行业会在精细化技术、超结技术、高结温终端技术、先进封装技术、功能集成技术等方向进一步探索，实现尺寸厚度、功率密度、驱动效率、结温、可靠性等方面的优化，不断降低生产成本。
IGBT历代产品特性对比情况
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二、IGBT产业链驱动分析
1、产业链整体分析
GBT行业主要包括设计、制造、封测三大板块，根据覆盖面的差异划分为三种模式。IGBT行业上游产业主要包括半导体材料（硅片、光刻胶等）与设备（光刻机、刻蚀机、PVD、CVD等），是支撑IGBT行业发展的基石；IGBT行业根据芯片制造的工序又可依次划分为芯片设计、晶圆制造、模块封装与测试三个环节；IGBT行业下游产业为广泛的各细分应用市场，IGBT在工业控制、新能源汽车、消费电子、电力储存、轨道交通、家用电器等领域均大量应用。
IGBT产业链及三种商业模式
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就下游应用结构而言，获益于新能源车渗透率提升以及汽车电子零部件价值量增长，车规级IGBT市场增速明显，新能源车IGBT市场占比持续增长，2020年已成为中国IGBT第一大应用领域，占比约30%。也因为工业控制市场的逐步回暖、变频家电前期的快速渗透、新能源发电端的快速发展，工业控制、消费电子（家电）与新能源发电市场分别占比27%、22%、11%，为中国新能源汽车外前三大应用领域。
2020年中国IGBT下游应用领域市场占比
资料来源：公开资料整理
IGBT就应用场景而言，可分为消费类、工业级和车规级，车规级IGBT相对于工业级IGBT，对诸多耐受指标要求更为严格。与工业IGBT模块相比，车规级IGBT设计需保证开通关断、抗短路和导通压降三者平衡，参数优化非常特殊复车规级IGBT芯片通常在大电流、高电压、高频率的环境下工作，芯片设计需保证开通关断、抗短路能力和导通压降（控制热量）三者处于均衡状态，芯片设计与参数调整优化非常特殊复杂，技术壁垒更高。
各应用场景IGBT参数对比
资料来源：公开资料整理
2、新能源汽车驱动
IGBT在新能源汽车中存在广泛的应用，除了电动控制系统外，在车载空调控制系统及充电桩中也有着应用。从成本上看，新能源电动车成本结构中最大者为电池，占比约40~50%，其次为电机驱动系统，约占全车成本15%至20%。其中，IGBT占驱动系统一半左右，即IGBT占电动车约8%至10%成本，成电动车降价第二关键零组件。
IGBT在新能源汽车中的应用
资料来源：公开资料整理
我国大力支持新能源汽车发展，新能源汽车、电动车、智能汽车将成为行业发展趋势。目前我国新能源汽车产销量快速增长，IGBT市场空间广阔。根据中汽协发布的产销数据，2020年，新能源汽车产量及销量分别为136.6万辆和136.7万辆，同比分别增长10%和13%，产量及销量连续三年位居全球第一。2021年1-9月新能源汽车销量达215.7万辆，同比2020年同期增长159.9%。
2015-2021年9月中国新能源汽车销量及增长率
资料来源：中汽协，华经产业研究院整理
三、IGBT市场现状
1、市场规模
就市场规模而言，受益下游新能源、工控等行业快速发展，我国IGBT市场规模快速扩张，根据数据，2019年市场规模仅为23.5亿美元，主要是受新能源汽车补贴下行影响，新能源汽车销量下降，导致我国IGBT增速下降。2020年随着新能源汽车回暖，市场需求上升，预计市场规模可达27.9亿美元。
2016-2020年中国大陆IGBT市场规模及预测
资料来源：英飞凌、TrendFoce，华经产业研究院整理
新能源汽车快速增长，有望带动以IGBT价值量提升。IGBT模块是新能源汽车电机控制器、车载空调、充电桩的核心器件。根据英飞凌年报显示，新能源汽车中功率半导体器件的价值量约为传统燃油车的5倍以上。根据EVtank预测，2025年我国新能源汽车IGBT市场规模将达165亿元，2020-2025年CAGR为31.48%。
2018-2025年中国新能源汽车IGBT市场规模预测
资料来源：EVtank，华经产业研究院整理
2、供需现状
IGBT下游领域广泛覆盖消费电子、工业控制和汽车电子等各个领域，主要供应商为欧美厂商，国产品牌市场占比不足20%。用户基数及需求巨大，该市场的快速增长吸引了众多国内相关功率器件企业进入这一领域，市场竞争日趋激烈。目前国内功率器件的整体技术水平还比较低，产能主要集中于低端产品范围；在以新型功率器件如IGBT等为代表的高技术、高附加值的中高档产品领域，国外企业拥有绝对的竞争优势，国内市场所需的大部分产品还依赖进口。随着国内企业逐步发展，我国IGBT自给率逐年上升，到2020年已达18.4%，预计未来将持续上升。
2015-2020年中国IGBT市场供需现状走势图
资料来源：公开资料整理
四、IGBT竞争格局
1、整体格局
目前，国内IGBT市场主要由英飞凌、三菱电机、富士电机等海外厂商占据。根据数据，2019年，英飞凌、三菱电机、富士电机、ABB、飞兆等海外厂商在中国IGBT市场的份额合计达48.7%，同时，从400V及以下的常规IGBT市场到4500V以上的高端IGBT市场，海外厂商的IGBT产品的市场优势地位均十分明显。
2019年中国IGBT市场竞争格局占比
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国IGBT行业市场全景评估及投资方向研究报告》；
2、新能源汽车格局
IGBT技术尚需追赶，国产化时代正开启。纯电动车上，IGBT 主要用于MCU、电池热管理、电动车空调、充电系统几个方面。根据公开资料，IGBT作为电动汽车增量部件的核心，模块成本占整车价值的10%，占充电桩价值的20%。车用IGBT对技术要求水平更好，制造难度更大，技术壁垒深厚，英飞凌占据市场一半左右的份额，国产企业新能源汽车方面相较于整体格局而言占比较高。
2019年中国车规级IGBT竞争格局
资料来源：公开资料整理
五、IGBT发展趋势
1、政策助力
政策、资金助力国内IGBT行业发展。IGBT具有巨大的国内和国际市场，且在产业结构升级、节能减排、新能源等领域发挥着不可替代的重要作用。近年来，国家推出多项政策分别从产业发展、研究开发、财税投资等方面支持包括IGBT在内的半导体产业发展。国务院于2020年8月印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》从财税、投融资、研究开发等全面支持半导体行业的发展。
近年来中国IGBT行业政策一览
资料来源：公开资料整理
2、国产化趋势
巨大替代空间、免税政策叠加美国科技禁运等大环境影响，IGBT国产化趋势已成共识。中国功率半导体市场约占世界市场份额50%，国内进口比例超九成；目前，比亚迪、斯达半导、中车集团等已实现相关产品的量产，华为也已组建专门负责IGBT技术研发的人才团队。但就目前看，国产产品技术上仍有一定差距，需要大量时间、资金投入，短期内存在一定进口依赖，长期看国产替代时代已经开启。
华经产业研究院通过对中国IGBT行业海量数据的搜集、整理、加工，全面剖析行业总体市场容量、竞争格局、市场供需现状及行业重点企业的产销运营分析，并根据行业发展轨迹及影响因素，对行业未来的发展趋势进行预测。帮助企业了解行业当前发展动向，把握市场机会，做出正确投资决策。更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国IGBT行业市场运行态势及投资战略研究报告》。
