據(jù)行業(yè)媒體報(bào)道,自疫情爆發(fā)以來(lái),絕緣閘極雙極性晶體管(IGBT)供不應(yīng)求,隨著車用、太陽(yáng)能光伏、工控等所需用量大增,而產(chǎn)能擴(kuò)增緩慢,認(rèn)證需時(shí)間,考量長(zhǎng)期客戶關(guān)系,以及訂單規(guī)模下,加上Tesla釋出大砍碳化硅(SiC)用量75%消息,讓可能成為替代方案之一的IGBT,缺貨問(wèn)題至少在2024年中前難以解決。
為何工規(guī)、車規(guī)IGBT至今仍會(huì)缺貨、漲價(jià),且估計(jì)一路缺到2024年中后,晶圓代工業(yè)者表示,主要原因就是2大領(lǐng)域采用IGBT的使用量、比重顯著飆升,IDM廠自身擴(kuò)產(chǎn)緩慢,如英飛凌(Infineon)、安森美(Onsemi)至今仍無(wú)法應(yīng)付快速增長(zhǎng)的需求。其中,安森美早在2022年中就釋出車用IGBT訂單滿手,暫無(wú)法再接單滿2023年產(chǎn)能已全部售罄的消息,而英飛凌投資50億歐元在德國(guó)德勒斯登新建的12吋新廠,則至2026年才會(huì)正式量產(chǎn),進(jìn)度相當(dāng)緩慢。
IGBT是第三代功率半導(dǎo)體技術(shù)革命的代表性產(chǎn)品,具有高頻、高電壓、大電流,易于開(kāi)關(guān)等優(yōu)良性能,被業(yè)界譽(yù)為電力電子裝置的“CPU”,廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、軌道交通、白色家電、新能源發(fā)電、新能源汽車等領(lǐng)域。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的電壓不同,IGBT有超低壓、低壓、中壓和高壓等類型,其中新能源汽車、工業(yè)控制、家用電器等使用的IGBT以中壓為主,而軌道交通、新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)等對(duì)電壓要求較高,主要使用高壓IGBT。
IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),是由 BJT(雙極結(jié)型晶體三極管) 和 MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管) 組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動(dòng)式-功率半導(dǎo)體器件,其具有自關(guān)斷的特征。簡(jiǎn)單講,是一個(gè)非通即斷的開(kāi)關(guān),IGBT沒(méi)有放大電壓的功能,導(dǎo)通時(shí)可以看做導(dǎo)線,斷開(kāi)時(shí)當(dāng)做開(kāi)路。IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優(yōu)點(diǎn),如驅(qū)動(dòng)功率小和飽和壓降低等。
從公司來(lái)看,國(guó)外研發(fā)IGBT器件的公司主要有英飛凌、 ABB、三菱、西門(mén)康、東芝、富士等。中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)占世界市場(chǎng)的50%以上,但在中高端MOSFET及IGBT主流器件市場(chǎng)上,90%主要依賴進(jìn)口,基本被國(guó)外歐美、日本企業(yè)壟斷。
一方面,我國(guó)是全球最大的IGBT需求市場(chǎng),產(chǎn)業(yè)具有較大的發(fā)展前景,但我國(guó)IGBT自給率不足20%,本土替代仍有較大的提升空間;另一方面,本土IGBT產(chǎn)品性能已經(jīng)逐漸成熟,且部分產(chǎn)品性能可對(duì)標(biāo)海外IGBT大廠產(chǎn)品,加速國(guó)產(chǎn)化IGBT產(chǎn)品市場(chǎng)滲透,逐步切入高端市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)一眾廠商如揚(yáng)杰科技、斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、新潔能、紫光國(guó)微等也在加快擴(kuò)產(chǎn)和研發(fā)步伐。
據(jù)富昌電子2023年2月17日發(fā)布的《2023 Q1芯片市場(chǎng)行情報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示,ST(意法半導(dǎo)體)、Microsemi(美高森美)、Infineon(英飛凌)、IXYS(艾賽斯)、Fairchild(仙童半導(dǎo)體)這5大品牌的IGBT Q1與2022年Q4的交期基本維持一致,交期依舊緊張,最長(zhǎng)為54周。
根據(jù)SEMI的12吋晶圓廠展望報(bào)告,2022年至2026年,模擬和功率半導(dǎo)體的產(chǎn)能將以30%復(fù)合年增長(zhǎng)率居首位,其次為增長(zhǎng)率12%的晶圓代工、光電的6%和存儲(chǔ)器的4%。功率半導(dǎo)體在消費(fèi)電子疲軟的情況下,有望成為較為穩(wěn)定的一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn),持續(xù)地為特色工藝產(chǎn)線帶來(lái)業(yè)務(wù)。
與此同時(shí),以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體在功率器件方面的應(yīng)用,性能的優(yōu)越表現(xiàn)始終備受矚目。但與硅基器件相比還不成熟的制作工藝,相對(duì)較高的成本,始終讓碳化硅的市場(chǎng)無(wú)法完全打開(kāi)。第三代半導(dǎo)體所需要的工藝產(chǎn)線流程驗(yàn)證周期長(zhǎng),例如碳化硅長(zhǎng)晶速度較慢且難以控制,切割等也面臨質(zhì)料較脆等問(wèn)題,新材料進(jìn)入產(chǎn)線需要生產(chǎn)設(shè)備與工藝的不斷迭代,最終才有可能降低成本。
據(jù)與非網(wǎng)報(bào)道,安森美中國(guó)區(qū)汽車碳化硅現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師牛嘉浩總結(jié),新技術(shù)的發(fā)展并不意味著原有技術(shù)的消亡,這是一個(gè)迭代的過(guò)程。雖然碳化硅崛起迅速,在一些應(yīng)用中替代硅基器件是主流趨勢(shì),但是硅基功率器件目前仍然占據(jù)大部分的市場(chǎng),并且有著自身的優(yōu)勢(shì),短時(shí)間內(nèi)并不會(huì)退出舞臺(tái)??傊瑥陌采兰坝w凌對(duì)于IGBT和碳化硅的態(tài)度來(lái)看,硅基IGBT本身的存量市場(chǎng)還很大,而碳化硅器件也尚處于偏早期的發(fā)展階段,不論是起步還是加速出貨,兩者的市場(chǎng)總量還有一定差距,且兩者并非零和博弈,甚至有不少新的應(yīng)用領(lǐng)域,需要兩者共同發(fā)揮,在交叉互補(bǔ)中前行。
文章來(lái)源:微電子制造