時(shí)隔一年，逆變器企業(yè)的缺芯危機(jī)仍在延續(xù)。
近日，美商務(wù)部長(zhǎng)吉娜·雷蒙多（Gina Raimondo）在接受美媒采訪(fǎng)時(shí)表示，如果中國(guó)大陸企業(yè)對(duì)俄羅斯提供芯片產(chǎn)品或代工服務(wù)，將切斷中芯國(guó)際、聯(lián)想集團(tuán)和小米等中國(guó)企業(yè)制造芯片所需的關(guān)鍵美國(guó)技術(shù)來(lái)源，并認(rèn)為“這將對(duì)中國(guó)生產(chǎn)這些芯片的能力造成毀滅性的打擊。”
IGBT芯片的光伏應(yīng)用
不管雷蒙多的話(huà)最終會(huì)不會(huì)兌現(xiàn)，她的采訪(fǎng)中卻透露了一個(gè)關(guān)鍵信息：制造芯片的關(guān)鍵技術(shù)，仍然掌握在歐美巨頭企業(yè)手中。
何謂芯片？芯片的學(xué)名叫“半導(dǎo)體元件產(chǎn)品”，簡(jiǎn)單理解，就是用半導(dǎo)體元件集成的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)某種功能。幾十年時(shí)間，集成電路的外型尺寸不斷縮小，每個(gè)芯片可以封裝的電路越來(lái)越多，應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣泛，現(xiàn)代計(jì)算、交流、制造和交通系統(tǒng)，包括互聯(lián)網(wǎng)，全都依賴(lài)于集成電路的存在。作為將太陽(yáng)能從直流電轉(zhuǎn)換成交流電的關(guān)鍵設(shè)備，光伏逆變器的生產(chǎn)，同樣離不開(kāi)芯片。
用在逆變器中的芯片，主要有功率器件（模擬芯片）和IC芯片（邏輯芯片）兩種。其中的功率器件主要以IGBT為主，也有少量SiC的使用，Mosfet由于功率段偏低較少應(yīng)用在逆變器領(lǐng)域；IC芯片包括MCU（單片機(jī)）、DSP（數(shù)字信號(hào)處理）等。
所謂“IGBT”，是一種絕緣柵雙極型晶體管，是功率半導(dǎo)體的一種主流應(yīng)用。主要功能是將繁雜不一的電力，處理為終端產(chǎn)品所需的規(guī)格。具有變頻、整流、變壓、功率放大、功率控制、節(jié)能等功效。小到家電、數(shù)碼產(chǎn)品，大到軌道交通、航空航天，以及清潔發(fā)電、新能源汽車(chē)、 智能電網(wǎng)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，都能看到它的身影。
IGBT芯片用途廣泛，對(duì)它的需求量也特別大，但受困于極高的技術(shù)壁壘，特別是光刻機(jī)技術(shù)，芯片市場(chǎng)多年來(lái)一直被國(guó)際巨頭企業(yè)所壟斷。
高技術(shù)壁壘讓歐美巨頭壟斷芯片
芯片在成型之前，只是一塊十分普通的硅片，想要讓在硅片植入晶體管變成芯片，就必須要通過(guò)特殊的機(jī)器，也就是光刻機(jī)來(lái)進(jìn)行雕刻。這里的雕刻不是指藝術(shù)品的雕刻技術(shù)，而是要通過(guò)光刻機(jī)對(duì)硅片的線(xiàn)路和功能區(qū)進(jìn)行精細(xì)刻畫(huà)。這也是芯片生產(chǎn)中最難的部分。如果沒(méi)有先進(jìn)的光刻機(jī)，就沒(méi)辦法推動(dòng)高端芯片研發(fā)。
高端光刻機(jī)的制造困難在于它不是一個(gè)國(guó)家的技術(shù)，而是用整個(gè)西方最先進(jìn)的工業(yè)體系在支撐。比如生產(chǎn)模具來(lái)自德國(guó)，其余的一些的元件則來(lái)自于美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、日本等多個(gè)科技巨頭。即使是在這么多國(guó)家合力的情況之下，光刻機(jī)的每一年的產(chǎn)量也是屈指可數(shù)。
因?yàn)橐环矫妫饪虣C(jī)想在每一環(huán)節(jié)都做到世界級(jí)的精度，幾乎是一個(gè)不可能完成的任務(wù)；另一方面，歐美等國(guó)家為了保護(hù)他們的核心技術(shù)不外泄，制定了《瓦納森協(xié)議》，雖然這個(gè)協(xié)議由40多個(gè)國(guó)家共同制定，但是基本受美國(guó)掌控。
據(jù)興儲(chǔ)世紀(jì)科技有限公司總裁助理劉繼茂介紹，美國(guó)的功率器件一直處于世界領(lǐng)先地位，擁有一批Fairchild、Linear、IR、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay 具有全球影響力的廠(chǎng)商；歐洲同樣擁有 Infineon、ST和 NXP 三家全球半導(dǎo)體大廠(chǎng)，產(chǎn)品線(xiàn)齊全，無(wú)論是功率 IC 還是功率分離器件都具有領(lǐng)先實(shí)力；日本功率器件廠(chǎng)商主要有富士Fuji、三菱Mitsubishi 、西門(mén)康semikron，東芝TOSHIBA 等，而中國(guó)大陸功率半導(dǎo)體市場(chǎng)占世界市場(chǎng)的50%以上，但在中高端MOSFET及IGBT主流器件市場(chǎng)上，主要依賴(lài)進(jìn)口。反應(yīng)在市場(chǎng)上，就是目前全球五強(qiáng)分別被德國(guó)的英飛凌、美國(guó)的安森美、意大利和法國(guó)公司合并的意法半導(dǎo)體、日本的三菱和東芝所占據(jù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這五家企業(yè)幾乎占據(jù)了全球市場(chǎng)份額的70%。其中英飛凌獨(dú)占38.5%的銷(xiāo)售額，超出第二至第四名總和7個(gè)百分點(diǎn)，具有絕對(duì)控制地位。
正因如此，去年4月9日，當(dāng)英飛凌、恩智浦、Microchip、意法半導(dǎo)體(ST)等53家芯片原廠(chǎng)發(fā)布漲價(jià)及調(diào)價(jià)聲明后，國(guó)內(nèi)的多家逆變器企業(yè)也只能被迫跟漲。
國(guó)產(chǎn)芯片的突破
為了盡快擺脫芯片核心部件受控的局面，在政府的支持下，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)近些年加大了相關(guān)技術(shù)的研究力度。比如，比亞迪已相繼掌握IGBT芯片設(shè)計(jì)和制造、模組設(shè)計(jì)和制造、大功率器件測(cè)試應(yīng)用平臺(tái)、電源及電控等環(huán)節(jié)，擁有IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈；上海微電子已成為封測(cè)龍頭企業(yè)的重要供應(yīng)商，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率高達(dá)80%，全球市場(chǎng)占有率達(dá)40%。
在光伏應(yīng)用領(lǐng)域，斯達(dá)半導(dǎo)體針對(duì)高效率的應(yīng)用場(chǎng)景，研發(fā)第五代MPT IGBT芯片650V超快速系列，直接對(duì)標(biāo)英飛凌第五代H5650V，且已有樣品正在試用，對(duì)標(biāo)英飛凌第七代IGBT的產(chǎn)品也正在研發(fā)中。據(jù)悉該公司已進(jìn)入華為光伏供應(yīng)鏈；而中車(chē)時(shí)代，已成為國(guó)際少數(shù)同時(shí)掌握大功率晶閘管、IGCT、IGBT及SiC器件及其組件技術(shù)的集成企業(yè)代表，擁有國(guó)內(nèi)首條、全球第二條8英寸IGBT芯片線(xiàn)。光伏和風(fēng)電領(lǐng)域已進(jìn)入陽(yáng)光電源、遠(yuǎn)景能源、金風(fēng)科技等集團(tuán)供應(yīng)鏈。
盡管如此，由于國(guó)產(chǎn)品牌導(dǎo)入需要時(shí)間，且大多不被國(guó)外企業(yè)所接受，在最重要的核心元器件，軟件控制算法、設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件等方面，目前與國(guó)際先進(jìn)水平的差距仍遠(yuǎn)大于工控與車(chē)用，所以短期內(nèi)對(duì)于緩解芯片緊張并不能構(gòu)成實(shí)質(zhì)性的幫助。這也是從去年4月份延續(xù)至今，芯片危機(jī)仍然持續(xù)的主要原因，也是美國(guó)敢于用芯片技術(shù)卡中國(guó)企業(yè)脖子的原因。
中國(guó)逆變器企業(yè)芯片現(xiàn)狀
“目前我們的芯片、IGBT等元器件主要供應(yīng)商還是來(lái)自海外品牌，英飛凌、安森美、TI等，國(guó)產(chǎn)雖然有在導(dǎo)入，但效率值相對(duì)來(lái)說(shuō)低于歐美甚至日系品牌，并且穩(wěn)定性還待驗(yàn)證，尤其是海外市場(chǎng)對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片還不太能接受。”固得威相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，2022年以來(lái)，受之前國(guó)際大環(huán)境的影響，以及光伏行業(yè)的爆發(fā)對(duì)芯片需求大，芯片產(chǎn)能無(wú)法迅速擴(kuò)產(chǎn)，短期之內(nèi)可能還是無(wú)法徹底解決，但固德威正在和芯片廠(chǎng)家積極溝通，通過(guò)簽訂戰(zhàn)略協(xié)議的形式鎖死芯片廠(chǎng)家的產(chǎn)能來(lái)保障芯片的庫(kù)存，目前的庫(kù)存正往積極利好的方向發(fā)展。
“今年持續(xù)缺芯，主要是功率器件，IGBT模塊，IGBT單管、碳化硅MOS\二極管，另外主控IC DSP及信號(hào)鏈IC任然緊缺，主要品牌涉及 Infineon/ON/ST/TI/Cree等。”另一家不愿透露姓名的逆變器生產(chǎn)企業(yè)表示，’“缺芯會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)出不暢，甚至減產(chǎn)，從我們實(shí)際情況看，公司仍然維持了高于同行的增長(zhǎng)率，重點(diǎn)在于與核心半導(dǎo)體供應(yīng)商有良好的合作關(guān)系，有簽訂重要協(xié)議，另外我們?cè)诮鉀Q供貨方面，研發(fā)做了多個(gè)備份方案/替代，現(xiàn)階段庫(kù)存充足。”
逆變器頭部企業(yè)之一錦浪科技在2月份發(fā)布的上一年度年報(bào)預(yù)公告中，同樣提到了缺芯問(wèn)題。年報(bào)表示，錦浪科技2021 年業(yè)績(jī)預(yù)告低于預(yù)期，預(yù)計(jì)主要受芯片持續(xù)短缺、供應(yīng)鏈壓力加大影響。
為了保障供應(yīng)鏈，錦浪科技積極納入海外芯片供應(yīng)商，預(yù)計(jì)將于2022 年1-2 季度實(shí)現(xiàn)供貨；同時(shí)也在持續(xù)認(rèn)證國(guó)內(nèi)芯片供應(yīng)商，有望在2022 年3-4 季度導(dǎo)入。多項(xiàng)并舉有望緩解上游原材料緊缺影響。此外，擬加大海運(yùn)保障，進(jìn)一步完善供應(yīng)鏈。
國(guó)產(chǎn)化替代需要時(shí)間但目前價(jià)格穩(wěn)定
盡管芯片緊缺，但逆變器產(chǎn)品的價(jià)格暫時(shí)還比較穩(wěn)定，上述不愿透露姓名的逆變器企業(yè)表示，目前戶(hù)用逆變器在2毛到3毛之間，工商業(yè)逆變器1毛6左右。逆變器在2021年已經(jīng)有2-3輪的漲價(jià)，漲價(jià)幅度在20%左右。近期沒(méi)有漲價(jià)計(jì)劃，后期要看原材料及芯片價(jià)格。
固德威相關(guān)負(fù)責(zé)人同樣表示，目前戶(hù)用工商業(yè)2毛-3毛左右，地面在1毛多，產(chǎn)品是否漲價(jià)，要根據(jù)近期金屬、芯片等大宗商品的價(jià)格而定。
缺芯問(wèn)題持續(xù)已久，到底能夠何時(shí)徹底解決？“就我所知，目前國(guó)內(nèi)主流的廠(chǎng)家都在國(guó)產(chǎn)化導(dǎo)入，頭部企業(yè)像華為、陽(yáng)光、固德威等，針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的機(jī)型替換要稍微快一些，海外由于客戶(hù)對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片的接受度的問(wèn)題，比較緩慢。”固得威相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，逆變器產(chǎn)品想要
全部國(guó)產(chǎn)化替代，需要國(guó)產(chǎn)芯片的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)換率等性能都能滿(mǎn)足市場(chǎng)的要求，路途任重而道遠(yuǎn)，這并不是應(yīng)用端想多長(zhǎng)時(shí)間替代就能決定的。
“國(guó)內(nèi)企業(yè)都有在做國(guó)產(chǎn)替代，在中低風(fēng)險(xiǎn)器件上已將國(guó)產(chǎn)（頭部品牌）器件納入一定份額應(yīng)用。”上述不愿透露姓名的逆變器企業(yè)則認(rèn)為，隨著時(shí)間推移，產(chǎn)業(yè)需求端增速下滑，供給端半導(dǎo)體產(chǎn)能擴(kuò)充，國(guó)產(chǎn)替代預(yù)計(jì)在未來(lái)1-2年就能達(dá)到供需平衡，而芯片要實(shí)現(xiàn)全部國(guó)產(chǎn)化替代，要實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)技術(shù)突破，最少還要三五年以上。
國(guó)產(chǎn)化完全替代還需時(shí)日，但曙光就在前方。據(jù)了解，目前各大光伏逆變器企業(yè)都在針對(duì)特定的市場(chǎng)和機(jī)型，加大國(guó)產(chǎn)IGBT的使用力度，以確保芯片供應(yīng)鏈的安全；而“十四五”規(guī)劃中，也明確將IGBT列為未來(lái)重點(diǎn)攻關(guān)技術(shù)之一。在企業(yè)和政府的共同努力下，相信芯片行業(yè)的未來(lái)也必將像光伏行業(yè)一樣，從“三頭在外”到領(lǐng)先世界，徹底擺脫海外企業(yè)卡脖子的局面！
