2022年中国光伏IGBT行业短报告

2022年 中国光伏IGBT行业短报告 2022.10 版权所有©2022深圳市亿渡数据科技有限公司。本文件提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系亿渡数据独有的高度机密性文件（在报告中另行标明�处者除外）。未经亿渡数据事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、�版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，亿渡数据公司保留采取法律措施，追究相关人员责任的权利。 目录 第一章中国光伏IGBT行业概况 --------------------------------------------------------------- 04 •光伏IGBT的定义及分类 --------------------------------------------------------------- 05 •光伏IGBT技术发展 --------------------------------------------------------------- 06 •光伏IGBT行业规模 --------------------------------------------------------------- 07 •光伏IGBT行业产业链分析 --------------------------------------------------------------- 09 •产业链上游 --------------------------------------------------------------- 10 •产业链中游 --------------------------------------------------------------- 11 •产业链下游 --------------------------------------------------------------- 13 •光伏IGBT行业驱动因素 --------------------------------------------------------------- 14 第二章行业典型企业介绍 --------------------------------------------------------------- 15 •嘉兴斯达半导体股份有限公司 --------------------------------------------------------------- 16 •杭州士兰微电子股份有限公司 --------------------------------------------------------------- 17 •无锡新洁能股份有限公司 --------------------------------------------------------------- 18 名词解释 功率半导体：功率半导体器件（PowerElectronicDevice）又称为电力电子器件和功率电子器件，是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件，其作用主要分为功率转换、功率放大、功率开关、线路保护和整流等。 阻抗：在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路 中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为阻抗。 半导体分立器件：与集成电路相对而言的，采用特殊的半导体制备工艺，实现特定单一功能的半导体器件，且该功能往往无法在集成电路中实现或在集成电路中实现难度较大、成本较高。分立器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。 晶圆：又称晶圆材料片，制造半导体器件的基本材料，在晶圆片上通过半导体加工工艺，可加工制作成各种集成电路或分立器件，而成为有特定电性功能的半导体产 品。 栅极：由金属细丝组成的筛网状或螺旋状电极。多极电子管中排列在阳极和阴极之间的一个或多个具有细丝网或螺旋线形状的电极，起控制阴极表面电场强度从而改变阴极发射电子或捕获二次放射电子的作用。 功率器件：已经封装好的MOSFET、IGBT等产品。芯片制作完成后，需要封装才可以使用，封装外壳可以给芯片提供支撑、保护、散热以及电气连接和隔离等作用， 以便使器件与其他电容、电阻等无源器件和有源器件构成完整的电路系统。 CPIA：中国光伏行业协会 兆瓦（MW）、吉瓦（GW）：电的功率单位，1GW=1,000MW=1,000,000,000W www.iiduo.cn 行业概述 中国是全球光伏逆变器的主要生产地，是光伏IGBT的主要消费市场。 中国光伏IGBT企业在全球竞争力相对较弱，行业主要份额为海外厂商占据。 本土厂商的技术进步与下游光伏逆变器需求的上升推动光伏IGBT行业发展。 定义与分类 IGBT是一种可实现电路控制与电能转化的功率半导体，应用范围广泛，光伏IGBT应 用于光伏逆变器，是影响其性能的重要部件 IGBT的定义 IGBT又称绝缘栅双极性晶体管，是由BJT（双极型三极管）与MOSFET（绝缘型场效应管）组成的复合型全控电压驱动式功率半导体器件，在电路中作为电路开关，通 过开关控制改变电压，拥有栅极G、集电极C、与发射极E，由栅极与发射极之间的电压决定其导通与关断。IGBT的用途包括变频、整流、变压、放大功率与功率控制等，是电子装置中电能转换与电路控制的核心。 IGBT同时具备MOSFET输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度快和BJT通态电流大、导通压降低、开关损耗小的优点，适用于中、大功率应用的电力电子器件。当前普遍应用于650-6500V的中高压领域，主要包括工业控制、白色变频家电、风电、光伏、新能源汽车等。 IGBT的应用 GTO 大功率IGBT模块 双极管 600V-1700V：电机控制器、 HEV/EV、太阳能逆变器、电焊 机、UPS稳压电源、家用白电、电磁炉 1700V-6500V：智能电网、轨 道交通动车/机车、风力发电 THYRISTORS IGBT单管 MOSFET 电压（VA）10M 1M 100k 10k1000 100 0V-600V：汽车点火器、数码闪光灯（消费电子领域） 10100100010k100k1M10M 频率（Hz） 数据来源：亿渡数据整理 www.iiduo.cn IGBT的分类 IGBT根据封装形式不同可分为单管、模组与IPM模块。光伏逆变器中主要使用IGBT单管与IGBT模块。 IGBT芯片 IGBT单管IGBT模块 IPM模块 IGBT芯片由数 万个元胞组合而成，采用大规模集成电路与功率半导体技术制造。 电流通常较小；内部由多个 内部封装单个 IGBT芯片，结构简单，体积较小 IGBT芯片与 FRD芯片通过电路与桥路封装；功率较单管更高 即智能功率模 块，内部集成栅极驱动电路与保护电路，可靠性较高。 技术发展 国内厂商对标英飞凌的IGBT产品技术，当前英飞凌IGBT技术已迭代至第七代，第四 代为当前市场主流，产品向小型化、高功率、高可靠性发展 IGBT技术演进 1988年1990年1992年1997年2001年2003年2018年 平面栅+穿通(PT) 改进平面栅+穿通(PT) 沟槽栅+穿通(Trench-PT) 平面栅+非穿通(NPT) 沟槽栅+场截止(NPT-PS) 沟槽栅+场截止(NPT-FS-Trench) 微沟槽栅+场截止(NPT-FS-Trench) 代数 IGBT1 IGBT2 IGBT3 IGBT4 IGBT5 IGBT6 IGBT7 年份 1988 1992 2001 2007 2013 2017 2018 类型 平面栅+穿通 平面栅+非穿通 沟槽栅+场截止 沟槽栅+场截止,薄晶圆 沟槽栅+场截止,表面覆铜 Trench+FS MircoPattern,Trench+FS 芯片面积 1 0.65 0.44 0.4 0.32 0.26 更小 功率密度(KW/平方厘米) 30 50 70 85 110 170 250 饱和电压(V) 3.7 3.1 2.1 2 1.7 1.5 1.4 开通延迟时间(us) 0.3 0.28 0.16 0.06 0.3 0.08 0.15 特点 工艺复杂，成本高，利于并联，器件损耗、不利于并联温升明显 性能更加优化，降低饱和电压，降低关断时的损耗 进一步降低开关损耗芯片结构经过优化;厚导通损耗低;开关损耗可实现最高175°C的，增加输�电流能力度进一步减少地智能工作结温 英飞凌IGBT参数变化 数据来源：亿渡数据整理 行业规模 光伏逆变器行业的成长成为光伏IGBT增长的重要动力，预计2026年中国光伏IGBT 规模将达到42.96亿元，2021-2026年CAGR=11.74% 中国光伏IGBT在光伏逆变器加速市场扩张的影响下增长迅速，2021年行业规模达24.66亿元，2026年有望增长至42.96亿元 在光伏领域，全球光伏逆变器�货量处于快速增长状态，在光伏装机与逆变器替换需求的带动下预计规模将继续上升，其中中国光伏逆变器生产企业竞争优势明显，2021年中国光伏逆变器企业�货量在全球占比超60%。IGBT作为光伏逆变器中的重要零部件，具备广阔的成长空间。2021年中国光伏IGBT规模达24.66亿元，预计2026年有望达到42.96亿元，2021-2026年CAGR=11.74%。 2017-2026年中国光伏IGBT规模及预测（亿元） 42.96 CAGR=11.74% 36.25 CAGR=23.77% 33.14 29.98 26.68 24.66 受2018年中国光伏市场相 关政策收紧的影响，2018年全球光伏逆变器及光伏IGBT领域增长不大 10.78 20.71 14.89 10.51 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 201720182019202020212022E2023E2024E2025E2026E 数据来源：亿渡数据 产业链图谱 产业链上游为原材料的生产与制造，中游涉及IGBT的制造与封装测试，下游为光伏 逆变器生产商 工业软件供应 垂直一体化厂商 光伏逆变器厂商 设计 在光伏装机市场景气带动下�货量连年增长，本土厂商制造光伏逆变器优势明显。 原材料供应 晶圆制造加工 2021年中国晶圆代工规模在全球占比达到8.5% 设备供应 IGBT单管/模组封装测试 设计+封测仅封测 www.iiduo.cn 产业链上游 上游晶圆制造设备与原材料受晶圆厂扩产影响需求上升 晶圆制造工序总体可分为前道（晶圆制造）、封装检测（后道），其中前道设备在半导体设备中占主要部分，2021年，前道设备销售额在全球半导体销售总额中占比达85.36%。 中国已是全球最大半导体市场，而原材料、设备国产化率低 半导体制造与封装材料规模持续上升。据SEMI统计，2021年全球半导体制造与封装市场收入分别达404亿美元与239亿美元，同比2020年增长15.9%。其中中国半导体材料销售额达119.3亿美元，同比2020年增长21.39%。自2020年起，中国成 为全球最大半导体市场，半导体销售额在全球占比为。 半导体行业产能增加使半导体设备销售额呈现上升趋势，晶圆制造设备占主要部分 150 2017-2021中国半导体销售额（亿美元) 16.73%97.93 84.487 119.3 17% 17% 2021年全球不同工序半导体设备销售额（亿美元) 0200400600800100012001400 100 中国 占比50 0 76.316.27%16.02% 201720