近年来，随着全球制造业向中国转移，中国已逐渐成为全球最大的IGBT市场。在强大的市场需求驱动下，一批具备IGBT相关经验的行业精英开始投身于IGBT的创业浪潮中。与此同时，中国政府陆续出台相关政策鼓励IGBT行业发展，刺激IGBT企业攻克卡脖子难题。在产业政策和市场需求的强大驱动下，IGBT国产化进程加速。
最近，芯八哥“走进产业链”栏目记者采访了国内唯一一家量产前装车规IGBT模块的初创企业—翠展微的创始人兼CEO彭昊，探讨在IGBT景气度高企的背景下，当前翠展微企业的发展情况以及对行业未来发展的展望。
车规IGBT模块已大批量出货，并与300多家汽车客户完成供应商建档
据了解，翠展微成立于2018年，致力于成为中国领先的汽车功率器件供应商。截至目前，公司已完成300多个汽车客户的供应商建档，自主研发生产的IGBT模块已经在国内多家知名车企完成前装量产。
“公司其实从成立开始，就是围绕着整个新能源汽车的下游应用来开展的。新能源汽车本质是一个移动终端，会形成很多新的应用领域。我们当时考虑的应用很多，比如充电桩、BMS、驱动电机、车载空调等，但是创业的时候不太可能说所有产品同时做，所以我们当时选了一个挑战难度最大，但也是附加值最高的汽车主电驱IGBT模块来作为主攻。”彭昊说道。
IGBT在新能源汽车领域的应用场景
资料来源：翠展微
记者注意到，目前IGBT行业单管已经发展到了极限，后续模块公司的优势更为明显。此外，正如彭昊所说，汽车主电驱IGBT模块的价值量，要远远高于其他的应用领域，公司可以借此迅速做大体量。从NE时代的数据来看，在整体新能源汽车中，电机控制器成本占比约11%，而IGBT模块占电机控制器成本的37%。因此，在整体新能源汽车成本中，电驱IGBT模块占比已经高达4%。
电机控制器成本结构
基于创始团队对IGBT行业的深刻理解，翠展微IGBT模块从产品定义到最终量产上市仅用了2年的时间。目前，公司的IGBT模块已经开始在哪吒、奇瑞、江淮、比亚迪等汽车终端厂商批量出货，并已获得其他多家车企定点。
随着新能源汽车行业的快速发展，中国主流新能源车型已经超过了100个，售价范围4-50万不等，同一车型具备多个电池包选配，标准化的功率模块，无法满足车企多样化的需求。基于此，翠展微开发了国产首款汽车一体化集成IGBT模块。和标准模块相比，集成一体化模块省去了铜底板与导热硅脂，降低40%的热阻，提升了系统的性能与可靠性。此外，经过这样的一体化设计还能减少生产工序，提高客户生产效率，降低生产成本。未来，集成化、定制化将逐渐成为汽车IGBT模块的发展趋势。
值得强调的是，翠展微除了IGBT模块硬件产品外，公司还有一部分收入是来源于汽车软件及服务的。作为公司早期现金流的重要来源之一，公司在软件服务这一块的业务进展也非常非常顺利。
彭昊指出：“IGBT模块它是一个周期很长的产品，从产品研发到最终量产可能要两三年时间，所以我们当时在做硬件产品的同时，我们也成立一个团队，给一些车厂等客户做一些方案的开发，以方案开发服务的方式先跟客户建立合作关系。我们和300多家客户建立合作，主要还是以汽车的一些方案开发的服务做为切入点的。”
凭借较好的服务质量与口碑，翠展微的软件开发服务得到了业内客户的广泛认可。目前公司该业务回头客户非常多，因此业务相当稳定；此外，公司很多新增客户基本上都是老客户主动带过来的，因此基本上不用花很多时间和精力去开拓市场。
“新能源汽车其实换句话说就叫智能汽车，但其实你只要说到智能，它是离不开软件的，所以新能源汽车的软件需求的数量要远远超过传统汽车。”彭昊分析道，“我们软件服务毛利非常高，差不多在40%-50%，而且增长也很快。去年软件服务的收入差不多2,000万元，今年可以实现翻倍增长到4,000万元。今年我们公司总的销售收入预计能够达到8,000万-1亿元，其中软件方案服务费差不多接近40%的占比。”
市占率快速拓展到1%，扩产后年汽车IGBT模块产能将超100万个
业内周知，IGBT是由MOSFET和BJT组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，适用于各类需要交流电和直流电转换及高低电压转换的应用场景，广泛应用于电机节能、轨道交通、新能源汽车、智能电网、家用电器、工业控制等领域。
从市场规模来看，根据研究机构Omdia的数据，全球IGBT市场规模在过去近十年中保持稳定增长，从2012年的32亿美元增长至2021年的70亿美元。中国是IGBT最大的市场，占到全球IGBT市场规模的40%左右。
细分市场方面，由于IGBT 模块单位价值含量最高，其市场规模约占整个IGBT市场的54%，主要应用于大功率变频器、电焊机、新能源车、集中式光伏等领域。目前，IGBT模块行业前三为英飞凌、富士电机、三菱，其市占比分别为37%、11%、10%；国内斯达半导市占率为2.8%，位居第六名。
随着国内新能源汽车产业的快速发展，产业链上游大有逐步完成国产替代，甚至引领世界的趋势。目前，比如整车品牌、动力电池、电池材料等在世界已经处于前列，而汽车电控IGBT模块作为新能源汽车最核心的功率器件，之前一直被诸如英飞凌、安森美、赛米控、三菱电机等国外供应商垄断，但随着比亚迪半导体、斯达半导、中车时代、士兰微、翠展微等国内供应商的崛起，目前在一定程度上已经能够满足国产需求，实现国产替代。
汽车电控IGBT模块竞争格局情况
资料来源：NE时代，翠展微，芯八哥整理
彭昊表示：“IGBT模块的全球玩家主要以英飞凌、安森美、三菱电机为主，其中英飞凌依靠长期以来积累的技术和客户优势，主要占据中高端市场；中国市场方面，比亚迪半导体、斯达半导、中车时代电气近年来的发展速度也非常快。其中比亚迪半导体背靠母公司比亚迪，占据中国最大的终端市场，其IGBT模块主要供自己使用，而斯达半导体和中车时代电气主要是低端市场为主，几乎完成了10万元以下的市场的全覆盖。”
面对众多拥有先发优势的玩家，如何从激烈的竞争中脱颖而出，是一个初创企业不得不深入思考的问题。
“我们现在不是单纯的去做一个PIN TO PIN的产品，去跟英飞凌、斯达半导、中车时代电气、比亚迪半导体他们去打价格战。”彭昊分析道，“我们现在的优势主要在于差异化的竞争。比如说同样的价钱情况下，我把功率密度做大；或者说同样功率密度下，我把成本做低。我是通过这些差异化的竞争在一个特定的产品里面形成我一个独特的竞争优势，这样才有可能从中脱颖而出。”
在经营模式上，目前功率半导体行业巨头主要IDM一体化模式为主。但是，由于国内芯片行业相对国外起步晚，自建IDM工厂资本开支大，并且产线工艺不成熟，最新一代的IGBT工艺往往不具备。但是，国内代工资源比较丰富，并且代工成本相对较低，因此虚拟IDM模式更加适合初创的国内功率半导体公司。
“我们其实也很希望公司每一个领域的都是全产业的，但是作为一个创业公司来说，IDM不太现实，所以我们一开始是从封测入手，去逐步构建虚拟IDM模式。”彭昊冷静的分析道，“我们采取跟一些晶圆厂形成一个战略合作关系，比如说像华虹，我们会付一些额外的开发费用，让他们去定制一些专用的产线。此外，我们跟日本的晶圆厂也形成了比较深入的合作，在整个缺货的周期里面，它能在成本不变的情况下，保证我们的产能供给。通过这种绑定的战略合作，达到一个相当于全产业链的目的。”
值得一提的是，由于汽车级模块的使用时间一般至少要求使用时间在15年以上，因此IGBT模块的封装技术难度较高，尤其是高可靠性设计和封装工艺控制是其技术难点。在高可靠性设计方面，需要考虑材料匹配、高效散热、低寄生参数、高集成度等因素。在封装工艺控制方面，包括低空洞率焊接/烧结、高可靠互连、ESD防护、老化筛选等，生产中一个看似简单的环节如果操作不当都会影响到产品的质量和成品率。
为了实现供应链的稳定和产品良率的可控，翠展微在浙江嘉善总部自建 封装测试量产基地， 从设立工厂到铺建产线，再到调试设备，最后正式投产，逐步在积累中实现了一个阶段的跨越式发展。
彭昊表示：“我们2020年底投了一个3000平方的IGBT模块厂房，产能30万个/年。当时的规划用目前的眼光来看还是偏保守了。随着新能源汽车不断超预期发展，结果今年我们就爆单了，作业人员每天白班和夜班两班倒，仍然不能满足客户激增的订单需求。所以我们今年又租了个12,000平方的厂房，然后准备投4条线，每条线30万个，大概会新增120万个/年左右的产能。我们今年又融资了1个亿的金额，基本上全部都是用来添置厂房设备的，因为现在我们的设备交期也已经到了18个月。”
把握国内新能源汽车换道超车历史机遇，2023年预期能够实现3-4倍的跨越式增长
众所周知，汽车IGBT模块对产品性能和质量的要求要明显高于消费和工控领域，因此车规认证成为了汽车IGBT模块市场最重要的壁垒。
一般来说，车规级IGBT需要2年左右的车型导入周期。首先，IGBT 厂商进入车载市场需要获得AQG-324、IATF 16949等车规级认证，认证时长约1年左右。通过后，厂商还需与车厂或Tier 1 供应商进行车型导入测试验证，这一过程可能持续1年左右。在测试验证完成后，供应商通常会先以二供或者三供的身份供货，再逐步提高销售量。而在需求稳定的情况下，车厂出于供应链安全考虑，更倾向于与现有供应商保持合作，新厂商可能很难得到验证的机会。不过，大厂供应链虽然比较难进入，但产品一旦被车厂采用后就不易被替换，具有较强的客户粘性。
彭昊指出：“我们能够进入比亚迪等车厂的供应链体系，主要有以下两个原因。第一，由于受IGBT行情整体火热的影响，现在主流大厂的产能都处于严重供不用求的状态，类似英飞凌、安森美的订单已经排到2023年去了，因此为了保证整车的及时交付，需要从外部引进新增产能；第二，从长远来看，供应链安全也是国内企业不得不考虑的问题，因此国内车厂现在也在主动培养自己的供应链体系作为一个补充。我们也是基于这个历史机遇，迅速导入到比亚迪等车厂的供应链体系，从而实现公司业务的快速增长。”
资料来源:富昌电子，芯八哥整理
除了在新能源汽车的应用外，翠展微也在积极向工业、光伏储能等新兴领域拓展。“工业变频我们的产线现在已经投产并且开始批量交付了，很多客户现在每个月已经都有几十万到100万的这样的一个交付量，明年这一块估计会有一个比较大的产能爬坡；光伏储能这块我们现在也在积极做准备，预期在今年年底或者明年初会投产。”彭昊满怀信心的说道。
在谈及公司未来的发展规划时，彭昊表示，我们今年大概能做到8,000万到一个亿的销售额，按照现在的在手订单及行情预测，明年大概能做到3-4个亿的规模。公司现在增长速度非常快，无论是在产能还是在团队，甚至在现金流都会面临比较大的压力。所以今年跑完以后，我会在今年年底再制定一个新的融资计划，目前来说应该是在明年大概需要融资一个亿左右，来补充设备、人员和现金资金以满足业务快速发展的需要。
电动汽车大时代的到来，对功率半导体的需求呈快速增长趋势。自2021年以来，汽车级功率半导体一直处于供应短缺的状态，尤其以IGBT产品最为严重。虽然近期英飞凌、安森美、ST等厂商均有扩产，但产能还在爬坡中，仍然无法满足市场对IGBT的增量需求。尤其在车规级IGBT市场，产能紧张的情况最为严重。供应链人士认为，目前车规IGBT的供需缺口已经在50%以上。
对于IGBT行业当下的火热情况，彭昊指出：“目前IGBT行业产能的紧张，主要是因为疫情影响造成供应链受阻订单长期积压造成的，我认为从2023年中下旬开始，应该会逐步缓解。但是从中长期来说，包括光伏、储能、新能源车主导的节能减排的行业市场的需求应该还是会不断的增长，而且增长至少会持续几年的时间。”
结语
IGBT作为功率半导体器件，其技术迭代速度较慢，使用周期较长，且客户主要追求的是IGBT产品的稳定性和可靠性，对新技术的追求意愿不高。因此，虽然国内IGBT厂家的起步较晚，但是行业留给了本土IGBT厂家充足的发展和追赶的时间。翠展微作为国内唯一一家量产前装车规IGBT模块的初创企业，有望抓住国内新能源汽车换道超车的历史机遇，实现跨越式发展。