近期，有關國內車規級IGBT方面的消息層出不窮，東風公司和中國中車合作成立的智新半導體的車規級IGBT模塊實現量產；聞泰科技全資子公司安世半導體宣布已完成收購英國新港晶圓廠（Newport Wafer Fab），將提升車規級IGBT產品的供應能力；比亞迪子公司比亞迪半導體將在創業板上市，募投項目包括功率半導體的晶圓產線建設，將有效提升功率半導體的上下游產業鏈協同效應；華虹與斯達半導體簽訂戰略合作協議，攜手打造的高功率車規級12英寸IGBT芯片實現量產；士蘭微擬通過控股子公司成都集佳科技有限公司投資建設“汽車級和工業級功率模塊和功率集成器件封裝生產線建設項目（一期）”；賽晶科技首條IGBT生產線正式竣工開始投產……
在“缺芯潮”的沖擊所形成的歷史機遇下，我國多家企業都在積極布局IGBT，形成了多條IGBT生產線，這預示著國內IGBT產業正在崛起，并呈現出百家爭鳴的態勢。
企業積極擴大產能
IGBT是指絕緣柵雙極型晶體管芯片，是目前大功率開關元器件中最為成熟，也是應用最為廣泛的功率器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點，驅動功率小而飽和壓降低，是能源變換與傳輸的核心器件，被稱為“電子電力裝置的CPU”，發展潛力巨大。
我國一直是IGBT需求量最大的市場，占到全球近一半的份額。但國內制造的功率器件卻占比很低，嚴重依賴進口。ASMC的數據顯示，我國90%以上的IGBT產品需要進口。目前我國各大IGBT制造企業都意識到了IGBT的重要性，紛紛擴大產能，且下游客戶也愿意給予國內半導體廠商更多的驗證機會，這對于我國功率半導體企業來說，既是機遇也是挑戰。
日前，比亞迪發布公告稱其旗下子公司比亞迪半導體將獨立上市。比亞迪是我國新能源汽車的領軍企業，同時也是國內自研IGBT相當成功的企業。根據Omdia的統計數據，以2019年IGBT模塊銷售額計算，比亞迪在中國新能源乘用車電機驅動控制器用IGBT模塊全球廠商中排名第二，僅次于英飛凌，市場占有率19%，在國內廠商中排名第一，2020年依舊保持全球廠商排名第二、國內廠商排名第一的領先地位。比亞迪在自給自足的同時，還有余力和國內別的車企達成合作。
同樣采取自研車用芯片方式的還有中車時代。中車時代是國內領先的IDM功率半導體廠商，所研發的IGBT已成功用在高鐵“復興號”上，并且近期已完全掌握寬禁帶半導體碳化硅技術。此外，他們近期與東風公司合作成立的智新半導體的車規級IGBT模塊也實現了量產。
專攻IGBT芯片的斯達半導體經過多年的自主研發，實現了IGBT芯片和模塊的產業化，已經具備中低壓IGBT芯片設計能力。根據2020年國際著名研究及咨詢機構IHS最新研究報告，斯達半導體在全球IGBT模塊市場排名第七，是唯一一家進入全球前十的中國企業。產品已被成功應用于新能源汽車、變頻器、逆變焊機、UPS、光伏/風力發電、SVG、白色家電等領域。近日他們與華虹半導體舉辦了“華虹半導體車規級IGBT暨12英寸IGBT規模量產儀式”，雙方攜手打造的高功率車規級IGBT芯片已通過終端車企產品驗證，廣泛進入了動力電池等汽車應用市場。
克服“三不”現象需要完善生態
目前國產IGBT研發的最大挑戰在于如何提高穩定性和可靠性。新冠肺炎疫情的爆發對全球車規級半導體供應鏈沖擊較大。由于車規級半導體對產品的可靠性、一致性、安全性、穩定性和長效性要求較高，還需要適應極熱、極冷的高低溫工況，承受頻繁的物理顛簸和電流沖擊，以及保持長時間的使用壽命，這導致各大車企在IGBT的選擇上都非常謹慎。國內做IGBT等功率器件的企業雖然很多，但是產品雖然研發出來了，卻沒有足夠的實驗和實際上路數據作為依據，一般車企都不敢用自己的整車做實驗。此外，在整車廠的某一車型量產上市后，不再會輕易更換其使用的核心芯片。于是就形成了不會用、不敢用、不愿意用的“三不”現象。收集不到下游用戶的應用體驗和反饋，無法完成產品的迭代和升級，整個生態無法完善，從而形成一種惡性循環。
國家新能源汽車技術創新中心總經理、中國汽車芯片產業創新聯盟秘書長原誠寅告訴《中國電子報》記者，在車上使用IGBT需要持續大電流高電壓的穩定輸出，所以可靠性能不能達到要求，需要通過AEC-Q101對半導體分立器件的車用可靠性要求進行驗證。“之前測過一些國產的IGBT產品，雖然要求和指標都合格，但在長時間使用時的可靠性，包括在各個器件之間的離散性上，與國際領軍企業還存在一定差距。”原誠寅表示。
創道投資咨詢總經理步日欣對《中國電子報》記者指出，我國功率半導體產業本身處在落后階段，想要追趕，就不能完全采用市場化手段，特別是IGBT這種與下游設備需要緊耦合的產品，更需要下游設備廠商的配合。目前我國IGBT主要應用場景還局限在家電領域，而像汽車、工業等領域，出于風險控制的考慮，很難有企業愿意導入國產IGBT芯片，這也導致很多國產IGBT芯片和模組，即便產品測試性能可以媲美國外產品，也很難有機會得到下游廠商的認可。沒有應用場景的驗證和產品迭代，差距只會越來越大。
上下游協同提升產品競爭力
原誠寅建議，國產IGBT可以先在家用電器、工業等領域進行實驗，一步步積累，先把工藝穩定下來，把品質控制住以后，再逐步進入汽車市場。
而且目前的“缺芯潮”讓很多企業看到了IGBT的商機，都在一擁而上想從中分一杯羹，這也導致了國內企業投資比較分散，原誠寅主張還是要集中力量和優勢干大事。
步日欣指出，缺芯現象讓整個產業鏈重新認識到了芯片的重要性，每個環節都在投入資金夯實技術基礎，這是未來產業發展的必要條件。步日欣認為，像比亞迪、中車時代這樣的產業鏈協同的模式，通過下游導入，不斷迭代升級產品，提高產品的競爭力，將是我國IGBT產業崛起的希望所在。
