加速中高端市場國産替代 賽晶科技以技術創新為國産IGBT打開新局面

IGBT一直被視為電力領域的「CPU」，是光伏、風力發電逆變器的核心元器件。

在全球「碳中和、碳達峰」的大趨勢下，能源的産生、消耗結構發生巨變，光伏發電、風電、新能源汽車、儲能以及充電樁等新能源需求，都在推動IGBT市場蓬勃發展。

中國新能源産業在全球可謂舉足輕重的存在，中國光伏行業占全球八成産能，風電和光伏發電累計裝機，在全球占比均超過三分之一。中國新能源汽車銷量超過全球的六成。

在這些優勢産業的加持下，中國已經是全球最大的IGBT需求市場，約占全球四成，市場銷售規模復合年均增長率，遠超全球平均水平。

分析人士指出，原材料上漲，疊加疫情，近年來海外廠商擴産普遍謹慎，導致IGBT供給緊缺，價格不斷上漲，同時，受益于國内新能源上下遊需求爆發，為IGBT國産化提供了非常好的契機。從賽晶科技（0580.HK）最新發布的1700V芯片及ST模塊，可以看到中國在IGBT中高端市場的國産替代也正在加速，在光伏和風力發電、電動車領域打開了新局面。

以技術創新為國産IGBT打開新局面

中國IGBT雖然市場非常廣闊，但是卻長期為國際廠商所壟斷，國産化率還非常低，2019年僅12%，並且基本集中在中低端市場，在光伏風電與儲能領域，2020年的IGBT國産化率更是接近于零。

業内人士表示，IGBT制造非常依賴技術經驗的積累，以及行業人才的培養，國産替代的突破並不容易。但是在各種因素推動下，不少中國廠商已經在IGBT領域取得了關鍵性的突破，其中賽晶科技新産品在中高端市場的突破，更是成為了啃硬骨頭的擔當。

據悉，賽晶科技的i20 IGBT芯片，采用多項國際前沿優化設計，具有低阻抗短溝道、先進的3D結構、N-增強層，使用TAIKO技術超薄基底、激光退火處理的場截止層等優勢，多項國際前沿優化設計帶來超低綜合損耗。

開關損耗是大多數IGBT模塊應用損耗的主要因素，i20 IGBT芯片的關鍵設計要素在于：精細溝槽結構中，采用了一個非常狹的窄台面設計，以及一個優化的N-增強層。這兩個設計要素的目標是：盡可能增加IGBT發射極側的電子/空穴等離子體。他們與極短溝道設計結合，以確保低的溝道電阻。這些特性共同確保了低損耗。

IGBT芯片工藝難度較高，難點主要在于薄片工藝，需要借助激光退火技術來精確控制矽片面的能量密度。i20 IGBT芯片具有先進的3D結構和優化的P+設計，激光退火的緩沖層和陽極，以及超薄的N-基底。賽晶最新推出的1700V i20系列IGBT芯片，經過上述要素的精心設計，開通和關斷損耗均低于國際領先廠家競品第4代技術。

IGBT模塊的封裝技術難度高，賽晶科技最新推出的是成熟的標准62mm模塊，稱之為ST模塊，其綜合性能極度接近采用第7代IGBT技術的國際競品。

據介紹，ST Type模塊底板的尺寸僅為ED Type的85%，基板的尺寸僅為後者的90%。為此，賽晶科技將信號路徑提升到第三維，采用全新設計的内部結構，提供更好的同等熱阻、最高結溫、最低内部雜散電感以及低内部阻抗，也保留了與主要競品相同的爬電距離和電氣間隙。另外，在800A的條件下，由于内部電阻最低，ST型模塊將電阻損耗引起的壓降減少一半。

賽晶的1200V i20系列IGBT芯片已于2021年12月首次批量交付新能源乘用車客戶。此外，賽晶亞太半導體科技自主研發的IGBT模組ED Type，已經于2022年交付給多家國内光伏和儲能行業知名企業。

根據海關公布的進口數據，中國有95%的高端IGBT芯片需要依賴進口，但是這兩年中高端IGBT領域的國産産品已經嶄露頭角，可以看到，賽晶科技等廠商正在加速IGBT的國産替代。

在中高端市場實現國産替代零的突破

IGBT核心技術為IGBT芯片的設計和制造以及IGBT模塊的設計、制造和測試，從設計端，芯片參數優化對工程師的知識儲備和經驗積累的要求都非常高。賽晶科技異軍突起，與其人才團隊以及過去多年技術研發的積累是分不開的。

賽晶科技的董事長和創始人項颉，不僅在ABB半導體的瑞士總部工作了3年，還在此後與ABB半導體深入合作了20年，從而積累了豐富的技術經驗與行業人脈。ABB是全球電力和自動化技術領域的領導者，與英飛淩、三菱等公司同為功率半導體行業的國際領軍企業。

除了董事長之外，賽晶科技的IGBT專家團隊，幾乎都來自ABB半導體公司，並且是設計、工藝、測試、應用等各個部門的核心專家，具備國際頂級技術實力和經驗，賽晶科技在歐洲擁有三家子公司，主要負責技術研發，從芯片到模塊開發，做到了完全自研，擁有衆多專利，形成了自有的一套體系。

在電動車取代油車的大趨勢下，碳化矽憑借高性能和低能耗成為衆多高端車輛電控的理想器件。對此，賽晶科技也有長遠布局，第一步是推出碳化矽模塊産品，第二步便是自主研發碳化矽芯片。

分析人士指出，在被視為實現「雙碳」目標兩大戰略環節，從發電清潔替代到用電清潔替代，賽晶科技都成功布局了領先的技術和核心器件産品。

中國廣袤的市場腹地，為這些領域關鍵技術的國産替代，提供了巨大的驅動力，同時，豐富的工程師供給，海外人才的回流，都已經為國産替代提供了非常好的土壤，IGBT行業國産化率正在快速提升。

更重要的是，賽晶科技還在IGBT國産化率非常低的光伏、儲能這些高端的領域，實現了國産替代零的突破，新發布的1700V産品還會在可靠性一致性要求最高的風電領域實現突破，可以說是中國在核心技術自主研發道路上的重要一步，也成為了中國在關鍵技術國産替代突破的一個時代縮影。

來源：中國財富通