時隔一年，逆變器企業(yè)的缺芯危機仍在延續(xù)。
近日，美商務部長吉娜·雷蒙多（Gina Raimondo）在接受美媒采訪時表示，如果中國大陸企業(yè)對俄羅斯提供芯片產品或代工服務，將切斷中芯國際、聯(lián)想集團和小米等中國企業(yè)制造芯片所需的關鍵美國技術來源，并認為“這將對中國生產這些芯片的能力造成毀滅性的打擊?！?/span>
IGBT芯片的光伏應用
不管雷蒙多的話最終會不會兌現(xiàn)，她的采訪中卻透露了一個關鍵信息：制造芯片的關鍵技術，仍然掌握在歐美巨頭企業(yè)手中。
何謂芯片？芯片的學名叫“半導體元件產品”，簡單理解，就是用半導體元件集成的電路來實現(xiàn)某種功能。幾十年時間，集成電路的外型尺寸不斷縮小，每個芯片可以封裝的電路越來越多，應用的范圍也越來越廣泛，現(xiàn)代計算、交流、制造和交通系統(tǒng)，包括互聯(lián)網(wǎng)，全都依賴于集成電路的存在。作為將太陽能從直流電轉換成交流電的關鍵設備，光伏逆變器的生產，同樣離不開芯片。
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用在逆變器領域；IC芯片包括MCU（單片機）、DSP（數(shù)字信號處理）等。
所謂“IGBT”，是一種絕緣柵雙極型晶體管，是功率半導體的一種主流應用。主要功能是將繁雜不一的電力，處理為終端產品所需的規(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)碼產品，大到軌道交通、航空航天，以及清潔發(fā)電、新能源汽車、 智能電網(wǎng)等戰(zhàn)略性新興產業(yè)，都能看到它的身影。
IGBT芯片用途廣泛，對它的需求量也特別大，但受困于極高的技術壁壘，特別是光刻機技術，芯片市場多年來一直被國際巨頭企業(yè)所壟斷。
高技術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，就必須要通過特殊的機器，也就是光刻機來進行雕刻。這里的雕刻不是指藝術品的雕刻技術，而是要通過光刻機對硅片的線路和功能區(qū)進行精細刻畫。這也是芯片生產中最難的部分。如果沒有先進的光刻機，就沒辦法推動高端芯片研發(fā)。
高端光刻機的制造困難在于它不是一個國家的技術，而是用整個西方最先進的工業(yè)體系在支撐。比如生產模具來自德國，其余的一些的元件則來自于美國、法國、英國、日本等多個科技巨頭。即使是在這么多國家合力的情況之下，光刻機的每一年的產量也是屈指可數(shù)。
因為一方面，光刻機想在每一環(huán)節(jié)都做到世界級的精度，幾乎是一個不可能完成的任務；另一方面，歐美等國家為了保護他們的核心技術不外泄，制定了《瓦納森協(xié)議》，雖然這個協(xié)議由40多個國家共同制定，但是基本受美國掌控。
據(jù)興儲世紀科技有限公司總裁助理劉繼茂介紹，美國的功率器件一直處于世界領先地位，擁有一批Fairchild、Linear、IR、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay 具有全球影響力的廠商；歐洲同樣擁有 Infineon、ST和 NXP 三家全球半導體大廠，產品線齊全，無論是功率 IC 還是功率分離器件都具有領先實力；日本功率器件廠商主要有富士Fuji、三菱Mitsubishi 、西門康semikron，東芝TOSHIBA 等，而中國大陸功率半導體市場占世界市場的50%以上，但在中高端MOSFET及IGBT主流器件市場上，主要依賴進口。反應在市場上，就是目前全球五強分別被德國的英飛凌、美國的安森美、意大利和法國公司合并的意法半導體、日本的三菱和東芝所占據(jù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，這五家企業(yè)幾乎占據(jù)了全球市場份額的70%。其中英飛凌獨占38.5%的銷售額，超出第二至第四名總和7個百分點，具有絕對控制地位。
正因如此，去年4月9日，當英飛凌、恩智浦、Microchip、意法半導體(ST)等53家芯片原廠發(fā)布漲價及調價聲明后，國內的多家逆變器企業(yè)也只能被迫跟漲。
國產芯片的突破
為了盡快擺脫芯片核心部件受控的局面，在政府的支持下，國內相關企業(yè)近些年加大了相關技術的研究力度。比如，比亞迪已相繼掌握IGBT芯片設計和制造、模組設計和制造、大功率器件測試應用平臺、電源及電控等環(huán)節(jié)，擁有IGBT完整產業(yè)鏈；上海微電子已成為封測龍頭企業(yè)的重要供應商，在國內市場占有率高達80%，全球市場占有率達40%。
在光伏應用領域，斯達半導體針對高效率的應用場景，研發(fā)第五代MPT IGBT芯片650V超快速系列，直接對標英飛凌第五代H5650V，且已有樣品正在試用，對標英飛凌第七代IGBT的產品也正在研發(fā)中。據(jù)悉該公司已進入華為光伏供應鏈；而中車時代，已成為國際少數(shù)同時掌握大功率晶閘管、IGCT、IGBT及SiC器件及其組件技術的集成企業(yè)代表，擁有國內首條、全球第二條8英寸IGBT芯片線。光伏和風電領域已進入陽光電源、遠景能源、金風科技等集團供應鏈。
盡管如此，由于國產品牌導入需要時間，且大多不被國外企業(yè)所接受，在最重要的核心元器件，軟件控制算法、設計應用軟件等方面，目前與國際先進水平的差距仍遠大于工控與車用，所以短期內對于緩解芯片緊張并不能構成實質性的幫助。這也是從去年4月份延續(xù)至今，芯片危機仍然持續(xù)的主要原因，也是美國敢于用芯片技術卡中國企業(yè)脖子的原因。
中國逆變器企業(yè)芯片現(xiàn)狀
“目前我們的芯片、IGBT等元器件主要供應商還是來自海外品牌，英飛凌、安森美、TI等，國產雖然有在導入，但效率值相對來說低于歐美甚至日系品牌，并且穩(wěn)定性還待驗證，尤其是海外市場對國產芯片還不太能接受?！惫痰猛嚓P負責人表示，2022年以來，受之前國際大環(huán)境的影響，以及光伏行業(yè)的爆發(fā)對芯片需求大，芯片產能無法迅速擴產，短期之內可能還是無法徹底解決，但固德威正在和芯片廠家積極溝通，通過簽訂戰(zhàn)略協(xié)議的形式鎖死芯片廠家的產能來保障芯片的庫存，目前的庫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及信號鏈IC任然緊缺，主要品牌涉及 Infineon/ON/ST/TI/Cree等?！绷硪患也辉竿嘎缎彰哪孀兤魃a企業(yè)表示，’“缺芯會導致生產產出不暢，甚至減產，從我們實際情況看，公司仍然維持了高于同行的增長率，重點在于與核心半導體供應商有良好的合作關系，有簽訂重要協(xié)議，另外我們在解決供貨方面，研發(fā)做了多個備份方案/替代，現(xiàn)階段庫存充足?！?/span>
逆變器頭部企業(yè)之一錦浪科技在2月份發(fā)布的上一年度年報預公告中，同樣提到了缺芯問題。年報表示，錦浪科技2021 年業(yè)績預告低于預期，預計主要受芯片持續(xù)短缺、供應鏈壓力加大影響。
為了保障供應鏈，錦浪科技積極納入海外芯片供應商，預計將于2022 年1-2 季度實現(xiàn)供貨；同時也在持續(xù)認證國內芯片供應商，有望在2022 年3-4 季度導入。多項并舉有望緩解上游原材料緊缺影響。此外，擬加大海運保障，進一步完善供應鏈。
國產化替代需要時間但目前價格穩(wěn)定
盡管芯片緊缺，但逆變器產品的價格暫時還比較穩(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年已經有2-3輪的漲價，漲價幅度在20%左右。近期沒有漲價計劃，后期要看原材料及芯片價格。
固德威相關負責人同樣表示，目前戶用工商業(yè)2毛-3毛左右，地面在1毛多，產品是否漲價，要根據(jù)近期金屬、芯片等大宗商品的價格而定。
缺芯問題持續(xù)已久，到底能夠何時徹底解決？“就我所知，目前國內主流的廠家都在國產化導入，頭部企業(yè)像華為、陽光、固德威等，針對國內市場的機型替換要稍微快一些，海外由于客戶對國產芯片的接受度的問題，比較緩慢。”固得威相關負責人表示，逆變器產品想要
全部國產化替代，需要國產芯片的穩(wěn)定性、轉換率等性能都能滿足市場的要求，路途任重而道遠，這并不是應用端想多長時間替代就能決定的。
“國內企業(yè)都有在做國產替代，在中低風險器件上已將國產（頭部品牌）器件納入一定份額應用。”上述不愿透露姓名的逆變器企業(yè)則認為，隨著時間推移，產業(yè)需求端增速下滑，供給端半導體產能擴充，國產替代預計在未來1-2年就能達到供需平衡，而芯片要實現(xiàn)全部國產化替代，要實現(xiàn)國內技術突破，最少還要三五年以上。
國產化完全替代還需時日，但曙光就在前方。據(jù)了解，目前各大光伏逆變器企業(yè)都在針對特定的市場和機型，加大國產IGBT的使用力度，以確保芯片供應鏈的安全；而“十四五”規(guī)劃中，也明確將IGBT列為未來重點攻關技術之一。在企業(yè)和政府的共同努力下，相信芯片行業(yè)的未來也必將像光伏行業(yè)一樣，從“三頭在外”到領先世界，徹底擺脫海外企業(yè)卡脖子的局面！
