新能源汽车对功率器件提出了更高的安全冗余要求,其中车规级IGBT对电压裕量的要求显著高于光伏等传统应用领域,这直接提升了单颗IGBT芯片的设计难度与价值量,叠加新能源汽车渗透率的持续提升,共同成为推动功率器件市场规模增长的核心驱动力。

车规级电压裕量:安全优先,驱动价值量提升

在IGBT芯片设计中,电压裕量是指设计的最大电压相比平时运行电压能高出的范围,本质上是一种安全冗余。与光伏产品更看重开关损耗(直接影响转换效率)不同,车规级应用将安全属性置于首位。例如,光伏产品最高支持温度达到150°即可,而车规级则需要175°甚至未来的200°。这种对更高可靠性的要求,意味着车规级IGBT需要在设计上投入更多成本来均衡各项参数,单芯片的价值量因此高于普通工控或光伏级产品

扩产周期漫长,供需持续偏紧

功率器件的产能扩张并非易事。从行业实践看,一座新的晶圆厂从建造、买设备到试生产,前期工作就需要3年左右,再爬到满产还需2年,完全释放产能需要约5年时间。例如,行业龙头英飞凌的12寸新厂从2018年启动建设,到试生产已是2021年,且爬坡前期产能利用率仅30%左右。这种漫长的扩产周期,使得在下游新能源汽车需求爆发时,晶圆产能难以快速跟上,进一步加剧了功率器件的供需紧张格局,也为市场规模的持续增长提供了支撑。

常见问题

车规级IGBT与光伏IGBT在设计上有什么核心区别?

核心区别在于参数设计的优先级不同。光伏产品主要看中开关损耗,因为其直接关系到转换效率;而车规级由于安全属性更重要,对电压裕量工作结温的要求更高,例如车规级需要175°甚至200°的工作结温,远高于光伏的150°要求。这也意味着每个下游领域都需要单独进行设计攻克。

为什么IGBT晶圆产能扩张这么慢?

IGBT属于成熟制程,但其晶圆厂的建设与产能爬坡周期很长。通常,从建厂到试生产需要3年左右,再到满产还需2年,完全释放产能大约需要5年时间。这导致即便下游需求爆发,产能也无法快速响应,是造成国际大厂货期一拖再拖的重要原因。

车规级IGBT的高电压裕量要求,对市场规模具体有何影响?

一方面,高电压裕量要求使得车规级IGBT的设计难度和制造成本更高,单颗芯片的价值量提升;另一方面,新能源汽车渗透率的持续提升,带来了巨大的增量需求。在这两个因素的共同作用下,功率器件市场规模得以持续扩大。

延伸阅读