IGBT 行业全球供需格局测算

IGBT 属于 Si 基功率器件门槛最高的赛道之一，广泛应用于中高压场景。功率半导体又称为电力电子器件，是电力电子装置实现电能转换、电路控制的核心器件，按集成度可分为功率 IC、功率模块和功率分立器件三大类。

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅型双极型晶体管）属于功率分立器件，是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品，也是当前 Si基功率器件领域门槛最高的细分赛道（不考虑SiC/GaN）。与其他功率器件类似，IGBT 相当于一个非通即断的开关，可以调节电路中的电压、电流、频率、相位等，保证电力设备或电子产品正常运行，并能实现节能高效效果。IGBT 具有耐高压特性，自 1980s 产业化以来发展迅速，不仅在工业应用中取代了 MOSFET 和 BJT，甚至已扩展到 SCR 及 GTO 占优势的大功率应用领域，目前还渗透至消费电子领域，已广泛应用于电压在 650~6500V 的高电压高功率场景，如工业、电动车、新能源发电、变频家电、智能电网、轨交等领域。

点击查看第一批300家报名参会单位名单

预计 2021 年 IGBT 全球市场空间达 550 亿元，新能源需求拉动下 2022~25 年市场规模有望保持~20%增速。行业内对 IGBT 倾向于按照应用场景的电压等级加以分类，主要分为低压（600V 以下）、中压（600V~1200V）和高压（1700V 以上）三个主要电压等级。低电压范围 IGBT 广泛应用于多种 3C 产品，消费电子行业采用的 IGBT 产品一般为 600V以下，此外燃油车微混系统 BSG 用的 IGBT 也只有 48V；中压范围 IGBT 主要应用在新能源汽车、光伏、工控等下游行业，其中在新能源汽车领域是电控系统的核心元件（600V-1200V），也是车载空调控制系统和大功率直流充电桩的关键部件；高压领域范围IGBT 应用于智能电网（柔性直流输电）、轨道交通、风力/光伏发电等领域。近年来在电动车、光伏风电、变频家电等下游需求拉动下，IGBT 行业规模保持快速增长态势，我们测算，2021 年全球 IGBT 市场空间已接近 550 亿元人民币，过去 4 年复合增速接近 20%，且未来 4 年仍有望保持~20%的高增速。下文我们将对 IGBT 市场两大核心驱动力——电动车以及新能源发电领域进行详细分析。

电动车：渗透率快速提升带动全球车规 IGBT 市场空间于 2022 年增至约 200 亿元，2025 年看至 400 亿元。电动车行业具有一定的科技属性，近几年受补贴退坡影响，开始从行业出清期步入稳定成长早期阶段。未来，随着智能化推进，电动车产品力持续提升，消费者开始享受到好产品带来的技术红利，产业料将进入市场驱动、稳定成长阶段。同时，在全球碳达峰及碳中和的目标背景下，电动车政策环境持续趋好，为行业高景气度延续加码助力。我们判断未来四年内，电动车行业将维持稳定增长趋势。根据乘联会和 Marklines数据，我们预计 2022 年电动车全球销量增长至接近 1000 万台，同比 50%以上，到 2025年销量增至约 2300 万台，4 年 CAGR 为 38%。汽车电动化的快速推进，将带动车规 IGBT需求持续放量，我们预测 2022 年全球电动车行业 IGBT 需求将达 194 亿元，到 2025 年有望增长至 400 亿元，4 年 CAGR 为 32%。

【注】我们测算电动车 IGBT 市场空间时考虑了 SiC MOS 技术发展的影响，目前 SiC 正处于逐步渗透阶段，未来将会抢占一部分 IGBT 市场空间，但与此同时各大 IGBT 厂商也正在积极布局 SiC，IGBT 厂商未来的实际市场空间会更大：我们预计 2025 年车规 IGBT SIC 市场空间达 744 亿元，4年 CAGR 接近 40%。

新能源发电：双碳政策驱动下，全球风光储产业加速发展，预计 2022 年相关 IGBT需求达 107 亿元，2025 年有望增至近 200 亿元。政策支持叠加技术进步，光伏行业长期发展明确。其中国内风光大基地和“整县光伏”等项目加快推进，国内风光基地一期项目批复规模约 100GW，工商业分布式光伏和户用光伏快速增长；海外市场在后疫情时代和电价上涨的趋势下需求强势复苏，其中欧洲市场和美国市场依然是装机的主力。欧洲市场装机有望持续超过 30GW；在政策鼓励和成本下降的趋势下，印度、拉美等其他第三世界国家的市场也占据重要位置。政策支持和技术进步持续推动行业快速发展。中信证券电新组预计 2022 年全球光伏新增装机有望达 210GW 以上，同比增长接近 40%，且需求节奏有望逐季改善，2025 年有望增至 350GW。与此同时，风电与储能同样迎来快速发展机遇，IGBT 作为新能源发电领域涉及到的核心半导体器件，其市场空间将被打开，我们预测，2022 年全球风光储相关的 IGBT 需求达 107 亿元，2025 年有望增至 194 亿元。

基于全球市场空间，我们测算出全球 IGBT 的晶圆消耗量：预计 2022 年平均为 68 万片/月（等效 8 寸），2023 年增至 78 万片/月。相较于其他的芯片产品，IGBT 的 BOM 成本里封装环节占比较高（超 50%），而不同领域的 IGBT 由于要求不同其封装工艺、封装材料也存在差异，其附加值有高有低，结合车规 IGBT 模块、工控 IGBT 模块、光伏 IGBT单管等产品的价值量（单片 8 寸晶圆对应产值），我们可以测算每个细分领域 IGBT 产品对于晶圆的消耗量。由此预计 2020~2023 年全球 IGBT 市场每月分别需消耗 45/57/68/78 万片等效 8 寸晶圆。

英飞凌等海外大厂贡献全球 IGBT 晶圆主要现有产能，2020 年国内占比不足 20%。根据我们统计，2020 年全球 IGBT 领域有效晶圆产能为 45~46 万片/月（等效 8 寸），其中以英飞凌、三菱、富士为代表的海外大厂贡献了全球 80%以上的产能，而国内厂商 IGBT有效晶圆产能约 5~6 万片/月（等效 8 寸），对应全球份额不足 20%，低于国内厂商在 IGBT市场的份额（国内部分 IGBT 模块厂商会采购进口芯片）。

国内厂商正大规模扩产，海外厂商扩产相对较慢，整体扩产节奏慢于需求端。为抓住IGBT 缺货带来的国产替代加速机遇，国内晶圆代工厂（如华虹半导体、积塔半导体、中芯绍兴等）与 IDM 厂商（士兰微、时代电气、比亚迪半导体、华润微等）均积极扩产 IGBT晶圆产能，其中华虹半导体、士兰微已在 12 寸晶圆产线导入 IGBT 工艺，在全球 8 寸设备紧缺背景下为 IGBT 产能快速扩张提供助力。根据我们测算，2020~23 年国内 IGBT 领域有效晶圆产能分别为 5.5/7.8/14.6/25.8 万片/月（等效 8 寸），保持快速扩张态势。与此同时，海外 IGBT 大厂扩产相对谨慎，英飞凌菲拉赫 12 寸晶圆厂于 2021 年下半年投产，2022 年有望贡献部分增量产能，而其他海外厂商扩产更加谨慎，我们预计有效产能将于2023 年开始逐步释放出来。根据我们测算，2020~23 年全球 IGBT 领域有效晶圆产能分别为 46/48/58/74 万片/月（等效 8 寸）。

由于晶圆厂扩产一般需要 1~2 年时间，2023 年以后的 IGBT 扩产规划仍需后续进一步观察。

基于 IGBT 晶圆层面的供需测算，我们认为 IGBT 供需偏紧格局有望延续至 2023H2。我们上文分别对 IGBT 晶圆的消耗量和供给量进行详细测算，综合来看 2020~23 年供需比分别为 1.01/0.84/0.84/0.95。具体来看，2020 年全球 IGBT 产业整体保持供需平衡状态，2021 年电动车、新能源发电、工控、变频家电等下游对 IGBT 需求快速增加，但同时 IGBT产能增加有限（晶圆厂扩产需要 1~2 年时间），导致 2021 年 IGBT 供需比降至 0.84，同时前期原厂、渠道、客户端的库存保障了下游行业的正常运转，但整体保持供需偏紧状态。2022 年光伏、电动车等下游继续保持较快增速，国内 IGBT 厂商快速扩产，但海外扩产相对谨慎，导致供需比仍维持 0.84，预计 2022 年全年 IGBT 供需仍将持续紧张。结合供需测算以及产业调研，我们认为本轮 IGBT 供需偏紧格局有望延续至 2023H2。

借助政策东风 人才回流，国内 IGBT 产业加速追赶。由于对 IGBT 需求大的电动车、变频家电等产业在国内正加速成长，本土配套需求旺盛。考虑到 IGBT 的重要性，国内近年来出台大量相关政策支持产业发展，叠加海外优秀人才归国助力（尤其是 IR 被英飞凌收购后)，我国 IGBT 行业迎来巨大发展机遇，涌现出以斯达半导、士兰微、中车时代电气、比亚迪半导体等为代表的一大批优秀 IGBT 厂商以及华虹半导体、积塔半导体、中芯绍兴等 IGBT 代工厂，新洁能、扬杰科技、东微半导、安世半导体等后进入者也正在积极布局。

在供需偏紧背景下，国内 IGBT 厂商迎来份额加速提升机遇，2022 年底国产化率有望从 20%提升至 30%。正如上文分析，本轮 IGBT 供需偏紧格局有望延续至 2023H2，目前最紧缺的是光伏领域。与此同时，目前国内 IGBT 晶圆产能是全球主要增量来源，士兰微、时代电气、比亚迪半导体等 IDM 厂商，以及斯达半导、新洁能、扬杰科技等背靠本土代工厂的设计公司，均具有较大产能弹性。在此背景下，本土下游客户（如电动车 tier1、光伏逆变器厂商等）在产品性能要求的前提下加速导入本土 IGBT 供应商，尤其是光伏与电动车需求相对旺盛的细分行业。以光伏为例，2020 年 IGBT 国产化率几乎为 0，2021年国内逆变器厂商开始大量导入本土 IGBT 单管供应商及少数 IGBT 模块供应商，并于2022 年开始放量采购。整体来看，预计 2022 年国内 IGBT 领域的国产化率将进一步加速提升（快于 2021 年），年底将由年初的 20%提升至 30%。