加速中高端市场国产替代 赛晶科技以技术创新为国产IGBT打开新局面

IGBT一直被视为电力领域的“CPU”，是光伏、风力发电逆变器的核心元器件。

在全球“碳中和、碳达峰”的大趋势下，能源的产生、消耗结构发生巨变，光伏发电、风电、新能源汽车、储能以及充电桩等新能源需求，都在推动IGBT市场蓬勃发展。

中国新能源产业在全球可谓举足轻重的存在，中国光伏行业占全球八成产能，风电和光伏发电累计装机，在全球占比均超过三分之一。中国新能源汽车销量超过全球的六成。

在这些优势产业的加持下，中国已经是全球最大的IGBT需求市场，约占全球四成，市场销售规模复合年均增长率，远超全球平均水平。

分析人士指出，原材料上涨，叠加疫情，近年来海外厂商扩产普遍谨慎，导致IGBT供给紧缺，价格不断上涨，同时，受益于国内新能源上下游需求爆发，为IGBT国产化提供了非常好的契机。从赛晶科技（0580.HK）最新发布的1700V芯片及ST模块，可以看到中国在IGBT中高端市场的国产替代也正在加速，在光伏和风力发电、电动车领域打开了新局面。

以技术创新为国产IGBT打开新局面

中国IGBT虽然市场非常广阔，但是却长期为国际厂商所垄断，国产化率还非常低，2019年仅12%，并且基本集中在中低端市场，在光伏风电与储能领域，2020年的IGBT国产化率更是接近于零。

业内人士表示，IGBT制造非常依赖技术经验的积累，以及行业人才的培养，国产替代的突破并不容易。但是在各种因素推动下，不少中国厂商已经在IGBT领域取得了关键性的突破，其中赛晶科技新产品在中高端市场的突破，更是成为了啃硬骨头的担当。

据悉，赛晶科技的i20 IGBT芯片，采用多项国际前沿优化设计，具有低阻抗短沟道、先进的3D结构、N-增强层，使用TAIKO技术超薄基底、激光退火处理的场截止层等优势，多项国际前沿优化设计带来超低综合损耗。

开关损耗是大多数IGBT模块应用损耗的主要因素，i20 IGBT芯片的关键设计要素在于：精细沟槽结构中，采用了一个非常狭的窄台面设计，以及一个优化的N-增强层。这两个设计要素的目标是：尽可能增加IGBT发射极侧的电子/空穴等离子体。他们与极短沟道设计结合，以确保低的沟道电阻。这些特性共同确保了低损耗。

IGBT芯片工艺难度较高，难点主要在于薄片工艺，需要借助激光退火技术来精确控制硅片面的能量密度。i20 IGBT芯片具有先进的3D结构和优化的P+设计，激光退火的缓冲层和阳极，以及超薄的N-基底。赛晶最新推出的1700V i20系列IGBT芯片，经过上述要素的精心设计，开通和关断损耗均低于国际领先厂家竞品第4代技术。

IGBT模块的封装技术难度高，赛晶科技最新推出的是成熟的标准62mm模块，称之为ST模块，其综合性能极度接近采用第7代IGBT技术的国际竞品。

据介绍，ST Type模块底板的尺寸仅为ED Type的85%，基板的尺寸仅为后者的90%。为此，赛晶科技将信号路径提升到第三维，采用全新设计的内部结构，提供更好的同等热阻、最高结温、最低内部杂散电感以及低内部阻抗，也保留了与主要竞品相同的爬电距离和电气间隙。另外，在800A的条件下，由于内部电阻最低，ST型模块将电阻损耗引起的压降减少一半。

赛晶的1200V i20系列IGBT芯片已于2021年12月首次批量交付新能源乘用车客户。此外，赛晶亚太半导体科技自主研发的IGBT模组ED Type，已经于2022年交付给多家国内光伏和储能行业知名企业。

根据海关公布的进口数据，中国有95%的高端IGBT芯片需要依赖进口，但是这两年中高端IGBT领域的国产产品已经崭露头角，可以看到，赛晶科技等厂商正在加速IGBT的国产替代。

在中高端市场实现国产替代零的突破

IGBT核心技术为IGBT芯片的设计和制造以及IGBT模块的设计、制造和测试，从设计端，芯片参数优化对工程师的知识储备和经验积累的要求都非常高。赛晶科技异军突起，与其人才团队以及过去多年技术研发的积累是分不开的。

赛晶科技的董事长和创始人项颉，不仅在ABB半导体的瑞士总部工作了3年，还在此后与ABB半导体深入合作了20年，从而积累了丰富的技术经验与行业人脉。ABB是全球电力和自动化技术领域的领导者，与英飞凌、三菱等公司同为功率半导体行业的国际领军企业。

除了董事长之外，赛晶科技的IGBT专家团队，几乎都来自ABB半导体公司，并且是设计、工艺、测试、应用等各个部门的核心专家，具备国际顶级技术实力和经验，赛晶科技在欧洲拥有三家子公司，主要负责技术研发，从芯片到模块开发，做到了完全自研，拥有众多专利，形成了自有的一套体系。

在电动车取代油车的大趋势下，碳化硅凭借高性能和低能耗成为众多高端车辆电控的理想器件。对此，赛晶科技也有长远布局，第一步是推出碳化硅模块产品，第二步便是自主研发碳化硅芯片。

分析人士指出，在被视为实现“双碳”目标两大战略环节，从发电清洁替代到用电清洁替代，赛晶科技都成功布局了领先的技术和核心器件产品。

中国广袤的市场腹地，为这些领域关键技术的国产替代，提供了巨大的驱动力，同时，丰富的工程师供给，海外人才的回流，都已经为国产替代提供了非常好的土壤，IGBT行业国产化率正在快速提升。

更重要的是，赛晶科技还在IGBT国产化率非常低的光伏、储能这些高端的领域，实现了国产替代零的突破，新发布的1700V产品还会在可靠性一致性要求最高的风电领域实现突破，可以说是中国在核心技术自主研发道路上的重要一步，也成为了中国在关键技术国产替代突破的一个时代缩影。