多样化的下游市场需求推动IGBT制造业增长
思瀚产业研究院 尚鼎芯科    2025-04-07

中国IGBT制造业概览

IGBT是具有高效率、快速开关能力及超强电流处理能力的功率半导体，是各种电力电子系统的重要组成部分。

IGBT是垂直功率MOSFET的自然演变，适用于快速终端设备中的大电流及高电压应用。由于需要具有高电阻率的源漏沟道来实现高击穿电压(BVDSS)，导致功率MOSFET通常具有较高的RDS（导通）值，而IGBT则消除了功率MOSFET的这些主要缺点。

儘管最新一代的功率MOSFET器件显著改善了RDS（导通）特性，但在高电压水平下，功率传导损耗仍明显高于IGBT科技。与标准双极器件相比，IGBT较低的压降转换能力和结构，可实现更低的VCE（饱和压）及更高的电流密度，从而简化IGBT驱动器的原理图。

MOSFET和IGBT是现代电力电子中的关键元件，由于其独特的特性，在不同的应用中表现出色。虽然二者均能提供效率及多功能性，但它们的工业用途因电压等级、功率需求和操作需要而异。MOSFET在汽车、可再生能源、消费电子及工业应用中的高效、快速开关和中等电压场景下表现出色。IGBT凭藉其对高压和高电流的卓越处理能力，当属新能源汽车、风力发电及工业基础设施等重型大功率系统的首选。随著行业的发展，MOSFET和IGBT的互补优势继续推动电力电子领域的创新，各自根据性能需求开拓自身的细分市场。

受下游行业市场需求的推动，尤其是新能源汽车领域（包括电机驱动控制系统、汽车空调控制系统及充电站）及新能源发电，并在《十四五节能减排综合工作方案》的进一步支持下，中国IGBT市场需求经历快速持续增长。该进展得到《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年计划和2035年远景目标纲要》的进一步支持，当中强调在先进集成电路工艺及IGBT等特殊工艺方面取得突破的重要性。2019年至2023年，中国IGBT市场呈现快速稳定增长。中国IGBT市场的市场规模由2019年的约18亿美元增至2023年的约28亿美元，複合年增长率约为12.1%。

在预测期内，市场预计将保持其增长轨迹，複合年增长率约为9.4%，由2024年的约31亿美元增至2029年的约48亿美元。预测增长主要受汽车行业持续需求的推动。中国致力于减排及推广可再生能源，将进一步刺激太阳能及风能系统对IGBT的需求。

多样化的下游市场需求推动IGBT制造增长

受新兴技术及不断变化的市场需求的推动，中国的IGBT市场有望实现转型增长。

人工智能(AI)及机器学习：人工智能一直是半导体创新的主要驱动力。AI与各种器件及应用的集成正在增加对高性能半导体解决方案的需求，是因为AI应用需要由IGBT提供的高效电源管理及高速开关。该趋势与晶体管、IGBT尤其相关，而晶体管、IGBT是AI硬件中的重要组件。

物联网(IoT)：物联网器件的激增正在创造对半导体的庞大需求。该等器件需要低功耗、高效率的组件方能有效工作，使得晶体管及MOSFET至关重要。

5G技术：5G网络的推出正在加速对先进半导体的需求。5G技术需要高频、低延时的组件，而该等组件由IGBT等功率半导体提供，对于5G基础设施中所需的功率放大及信号处理至关重要。5G网络的扩张将显著提振对该等组件的需求。

电动汽车(EV)及可再生能源：向电动汽车及可再生能源的转变正在推动对功率半导体的需求。电动汽车及可再生能源系统需要由IGBT及MOSFET提供的高效电源转换及管理。IGBT因其高效率及可靠性而广泛应用于电动汽车动力系统及可再生能源逆变器。电动汽车及可再生能源的日益普及将增加对IGBT及MOSFET的需求。

先进的封装技术：随着传统的扩展方法面临物理限制，先进的封装技术对于保持性能增益变得至关重要。片上晶圆基板(CoWoS)及3D堆叠等技术正在彻底改变半导体性能。先进封装可增强晶体管、IGBT的性能及效率，使之更适合高性能应用。

可持续性及能效：半导体行业越来越关注可持续性及能效。该趋势正在推动提供更高效率及更低功耗的功率半导体的发展。节能晶体管、IGBT对于降低电子设备及系统的整体功耗至关重要。对可持续性的重视将推动对该等组件的需求。

政府推动IGBT产业的利好政策

作为中国的重点支柱产业，半导体行业明显受益于政府的大力支持。发展国内IGBT产能被认为是将中国打造成全球半导体强国的关键。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》等各项政策为包括MOSFET在内的半导体分立器件的发展提供政策保障，勾勒出明确的发展方向。《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》等附加政策进一步阐明MOSFET的重要性及范围，并强调需要将其与IGBT一同优先发展。

《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的政策》引入减税、加大财政支持及建立行业研发技术体系，有效刺激IGBT行业的增长。此外，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》强调了在先进集成电路工艺及IGBT等特殊工艺方面取得突破的重要性。该等政府举措有利于扩大IGBT市场，并营造支持该等制造的环境，中国旨在巩固其在全球半导体领域的地位。

进入壁垒

高技术进入壁垒

IGBT制造为技术密集型行业，需要多学科方法，涉及半导体物理学、材料科学、电路分析及设计以及信息科学知识，在技术壁垒极高的高压、高频、高功率密度应用等高端产品开发中尤为明显。

此外，IGBT为亚微米级产品，需要严格的设计及生产工艺。MOSFET或IGBT产品的整体性能不仅与其研发设计挂鈎，亦依赖于与芯片代工厂及封装测试工艺的紧密结合。最终的性能是芯片研发设计、工艺实现等多个因素综合相互作用的结果。研发设计人员不仅需要具备较强的研发设计能力及丰富的经验，亦需要对工艺端有深刻的理解及把握。彼等必须提出包括工艺实施方案的设计解决方案，并能与代工厂沟通及确认，以剋服工艺过程中任何潜在的挑战及困难。

再者，IGBT产品的各种下游应用需要不同的性能及成本要求。在各种应用环境中对长期可靠性及高质量性能的需求给行业带来重大挑战。因此，研发设计人员必须深入了解不同的应用领域及其特性，如工作电压、最大工作电流、散热环境、工作频率及寄生效应。该等不同的要求导致各种产品在结构仿真设计、佈局制图、单工艺开发、工艺流程集成等方面存在实质性差异。这对行业内企业的差异化研发能力提出了严苛的要求。

因此，企业必须拥有丰富的技术及工艺经验储备，不断推动技术创新及革新。彼等亦需要能够在短时间内成功开发出多种适合量产的产品，以建立稳定的市场地位。然而，新进入者在短时间内掌握先进技术并保持技术领先地位方面面临挑战，从而形成了行业的高技术壁垒。

高资本壁垒

IGBT制造行业亦为资本密集型，尤其是採用集成设备制造商(IDM)模式的公司，其对制造、研发支出及测试设备的投资规模巨大。为缓解该等资金压力，部分芯片设计公司採用无晶圆厂商业模式，专注于轻资产运营。然而，即使在该战略下，芯片设计及研究亦需要持续、大量的资金投入，从而形成半导体行业的高资本壁垒。该等高成本给新进入者带来巨大的财务压力。

客户认可壁垒

IGBT产品的质量将大大影响下游产品的质量及性能，使客户的认可成为进入行业及参与竞争的必要条件。为确保产品质量及性能稳定性，下游客户通常对IGBT制造商提出严格的认证要求。IGBT制造商除拥有行业领先的技术、产品、服务及稳定的量产能力外，亦须通过行业认可的质量管理体系认证或苛刻的客户採购认证流程。一旦获得认证，IGBT供应商可与其客户建立长期、稳定的合作关係。行业新进入者在获得下游客户认可方面面临挑战，需要大量时间、资源及精力以扩大其市场份额并建立客户信任。该等壁垒使得新参与者难以进入市场并有效竞争。

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