IGBT 主导新能源汽车上半场，SiC 提速上车剑指新周期

在新能源汽车产业蓬勃发展的浪潮中，功率器件作为核心 “大脑”，其重要性不言而喻。回顾过往，IGBT 主导了新能源汽车的上半场，而如今，SiC 正加速上车，开启新的发展周期。

IGBT，即绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT 和 MOS 组成的复合功率半导体，在电力设备的电能转换和电路控制中发挥着关键作用，广泛应用于新能源汽车、工业、轨道交通、消费电子等诸多领域。在新能源汽车领域，IGBT 主要应用于电机控制器、车载充电机等关键部件。

在过去很长一段时间里，IGBT 在新能源汽车功率器件市场中占据主导地位。2022 年，半导体行业多数领域进入去库存新周期，但车规级芯片却依旧紧缺，尤其是 IGBT，其紧张程度加剧，一度影响了行业的正常生产。富昌电子 2022 年 Q4 市场行情报告显示，截至 12 月，主力供应商英飞凌的车规级 IGBT 交期最长仍达 50 周，价格呈上扬趋势。这反映出车规级 IGBT 处于 “逆” 周期缺货涨价阶段。多位业内人士及分析机构表示，在汽车电动化持续渗透背景下，车规级功率器件短缺问题或要到 2024 年才能解决。

国际大厂 IGBT 供应不足，给本土供应商带来了发展机遇。例如，BYD 半导 2021 年配套车辆约为 40 万辆，在济南、长沙两大工厂于 2022 年先后投产支持下，预计当年配套车辆可提升至 120 万辆。斯达半导、时代电气、士兰微等企业也实现快速导入。行业预计当年本土 IGBT 出货量可满足约 300 万辆新能源汽车的配套需求，国产化率将创新高。截至目前，国产 IGBT 产品已成功应用于比亚迪、理想、广汽、东风、长安、小鹏、零跑、极氪等主机厂旗下车型中。虽然导入初期有主机厂计划待芯片短缺问题解决后重新选用国际大厂产品，但随着国内功率器件企业与主机厂的持续深入合作，这一声音日渐削弱，未来车规级 IGBT 国产化率仍有进一步提升的空间。

从市场数据来看，据 MMR 数据，全球 IGBT 产量预计从 2023 年的 74.9 亿美元提升至 2030 年 157.8 亿美元，年复合增长率(CAGR)达到 11.23%。从应用领域来看，新能源汽车和工业控制是 IGBT 的主要应用领域。目前新能源汽车渗透率仍处于上升阶段，预计 2030 年新能源汽车 IGBT 占比将出现翻倍提升。IGBT 出货量变化对价格趋势具有显著先行性，其波动周期通常领先价格(ASP)2-3 个季度，凸显出下游需求驱动价格变动。从出货量来看，IGBT 出货量自 23Q4 已显现回暖迹象，并于 24Q2 实现同比正向增长。随着下游应用领域补库需求释放，IGBT 价格跌幅持续收窄，当前市场价格已处于近三年底部区间。预计在汽车电子领域(包括新能源汽车、充电桩等)需求修复，叠加工业控制、光伏储能等行业稳定增长的情况下，IGBT 价格将在 2024 年下半年开启渐进式修复周期。

当 IGBT 供应短缺之时，作为新能源汽车下一代功率器件的 SiC 正加速成长。SiC，即碳化硅，是第三代半导体核心材料。与传统的硅基器件相比，SiC 具有诸多显著优势。其禁带宽度更宽，大约是 Si 的 3 倍左右，击穿场更强，大约是 Si 的 10 倍，使得 SiC 的耐压特性更好，能够应用于高压产品;电子饱和速度更高，开关速度更快，从而更节能、更小型化;高热导率也是 SiC 的一大优势，约为硅的 3 倍，散热效率更高，适合高功率密度设计。这些特性决定了 SiC 可主要应用于大功率、高电压和高频率领域，在电动汽车、工业设备和可再生能源系统等高性能应用赛道具有巨大潜力。

在新能源汽车领域，SiC 的应用能够有效降低汽车电耗，提高电动汽车续航里程。例如，蔚来 ET7 在 SiC 模块支持下，成为为数不多实现续航里程突破 1000 公里的纯电车型。早在 2014 年，丰田就尝试选用 SiC MOSFET，但受限于彼时技术不够成熟、上车成本高等原因，未能实现规模落地。即便到了 2022 年底，高成本仍是制约 SiC 上车的重要原因之一，同时产业链企业还面临产能紧缺、良率不足等问题，所以截至目前，SiC 仍只获得小部分主机厂选用。

不过，在特斯拉的带动下，SiC 自 2019 年 9 月起加速了上车进程。据集微咨询(JW Insights)不完全统计，目前市场已有超过 20 款车型已搭载或计划搭载 SiC 器件，如 Model 3、Model Y、小鹏 G9、长城机甲龙、蔚来 ET5/ET7/ES7、吉利 Smart 精灵 #1、汉 EV、唐 EV、驱逐舰、海豹等。在市场需求持续增长驱动下，SiC 的技术短板迅速得到填补，产能也不断得到释放。天岳先进、天科合达、露笑科技、东尼电子等企业已有部分产能投产，晶盛机电、三安光电等企业也在加快投片进程。进入 2022 年四季度，又有包括翠展微、智新半导体、芯朋微、中科汇珠、德智新材、忱芯科技、威兆半导体、士兰微等产业链上下游企业取得新突破。国际企业也在积极布局产能，公开资料显示，Wolfspeed、安森美、罗姆半导体、贰陆半导体等巨头至 2025 年的产能将分别较 2020 年前后提升 30 倍、16 倍、6 倍、5 - 10 倍。

行业分析认为，当 SiC 的成本降至 Si 基成本的 2 倍左右，SiC 电驱系统的综合优势将会体现出来，这也将成为 SiC 逆袭 IGBT 的关键节点。随着产能的不断投产，SiC 的上车成本正在快速下降，价格有望在未来 4 - 5 年内降至 IGBT 的 3 倍以内。从市场表现来看，如果说 2019 年是 SiC 量产上车元年，2020 - 2022 年为起步期，那么从 2023 年开始，SiC 上车将开始进入提速期。短期看，受 Model 3、Model Y 产销量持续增长影响，特斯拉仍是 SiC 上车的引领者;2022 年比亚迪也有不错的上车表现，从供应链披露数据，2022 年其 SiC 车型约为 10 万辆，2023 年有望提升至 40 万辆，紧随特斯拉。另外，造车新势力也是 SiC 上车的另一增长极。

根据市场研究公司 Yole Group 发布的数据，预计到 2029 年，SiC 功率器件市场规模将达到 100 亿美元。并且，2029 年，宽带隙技术预计将占据全球功率电子市场 35% 以上的份额，其中碳化硅占 28.6%。随着碳化硅在 800V 电动汽车中的应用，预计未来 5 年汽车行业将占设备市场的近 80%。另根据罗姆的预测，到 2025 财年 SiC 潜在市场规模有望超 2,000 亿日元(约合 12.43 亿美元)，2028 财年将达到 10,000 亿日元(约合 62.17 亿美元)。

目前，SiC 将逆袭 IGBT 上车已成为不可逆转的趋势。但短期受成本及产能制约，SiC 仍主要在单价 20 万元以上的车型中投放，而对于价格亲民的车型，如 A00、A0 等车型，IGBT 仍是未来较长一段时间内的主要车用功率器件。

值得注意的是，无论 IGBT 还是 SiC，国产化率仍较低，特别是在芯片上，仍高度依赖于国际大厂。因此，本土 IGBT 及 SiC 产业链企业借助未来较长的过渡期，加快自主可控进程。在 SiC 领域，已涌现出一批上下游供应链企业。衬底方面有天岳先进、天科合达、露笑科技、晶盛机电、三安光电、世纪金光、河北同光等;外延片方面有瀚天天成、东莞天城、中电科 13 所、中电科 55 所、三安集成等;IC 设计公司有闻泰科技、斯达半导、绿能新创、陆芯科技、瞻芯电子等;制造企业有 BYD 半导、扬杰科技、时代电气、基本半导体、泰科天润等;封测领域也有长电科技、华天科技等企业支持。其中，BYD 半导、三安光电、泰科天润等企业涉猎 SiC 多个环节，已形成较为完善的产业链布局。整体来看，SiC 较 IGBT 具有更完善的产业链布局和更强的国产自主能力，将为国内功率器件上车提供强有力支撑。

在新能源汽车快速发展的当下，IGBT 在过去主导了市场，如今虽面临挑战，但在中低端车型等领域仍有重要地位。而 SiC 凭借自身优势，正加速上车，开启新的发展周期。未来，随着技术的不断进步和成本的持续降低，IGBT 和 SiC 将在不同细分市场发挥各自优势，共同推动新能源汽车产业迈向新的高度，为实现绿色出行和可持续发展贡献力量。同时，本土产业链企业的崛起也将在保障供应安全、提升产业竞争力方面发挥关键作用。