功率半導(dǎo)體行業(yè)研究乘新能源汽車(chē)東風(fēng)而起

功率半導(dǎo)體行業(yè)研究-乘新能源汽車(chē)東風(fēng)而起1、

新能源汽車(chē)東風(fēng)已至，功率半導(dǎo)體乘風(fēng)而起1.1、

全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量快速增長(zhǎng)，滲透率不斷提升隨著全球環(huán)保政策日益趨嚴(yán)、能源結(jié)構(gòu)改善要求日益迫切，各國(guó)紛紛制定新能源

汽車(chē)的發(fā)展規(guī)劃，以純電、油電混合為主要?jiǎng)恿π问降男履茉雌?chē)進(jìn)入快速發(fā)展期，

汽車(chē)電動(dòng)化為大勢(shì)所趨。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)編制的《節(jié)能與新能源技術(shù)路線(xiàn)圖

2.0》，到

2025

年我國(guó)

新能源汽車(chē)在新車(chē)銷(xiāo)量中滲透率將達(dá)到

20%。根據(jù)中汽協(xié)預(yù)測(cè)，2025

年我國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)

量有望達(dá)

3000

萬(wàn)輛，以

20%的滲透率計(jì)算，屆時(shí)我國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量有望達(dá)

600

萬(wàn)

輛。而到

2035

年，新能源汽車(chē)更將成為主流，占總銷(xiāo)量

50%。

據(jù)

EVSales數(shù)據(jù)，2020

年全球新能源乘用車(chē)銷(xiāo)量達(dá)

312.48

萬(wàn)輛，即使在全球汽

車(chē)市場(chǎng)萎縮的情況下，新能源乘用車(chē)仍保持了

41.40%的高速增長(zhǎng)。據(jù)

EVTank預(yù)測(cè)，

至

2025

年，全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量有望達(dá)到

1200

萬(wàn)輛。1.2、

新能源車(chē)用半導(dǎo)體價(jià)值量提升，功率半導(dǎo)體提升最為顯著汽車(chē)的智能化和電動(dòng)化趨勢(shì)正明顯帶動(dòng)車(chē)用半導(dǎo)體的價(jià)值量提升。汽車(chē)智能化

涵義主要包括汽車(chē)智能駕駛、智能座艙、網(wǎng)聯(lián)化等，在普通車(chē)輛的基礎(chǔ)上增加了先進(jìn)

的傳感器（雷達(dá)、攝像）、控制器、執(zhí)行器等裝置，通過(guò)車(chē)載傳感系統(tǒng)和信息終端實(shí)

現(xiàn)與人、車(chē)、路等的智能信息交換，顯著提升乘坐體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)輔助駕駛乃至自動(dòng)駕駛。

汽車(chē)智能化主要帶動(dòng)車(chē)用數(shù)字芯片、傳感器芯片及存儲(chǔ)芯片等的用量。電動(dòng)化是指動(dòng)力電池替代燃油成為汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源，電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)將動(dòng)力電池的

化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車(chē)的動(dòng)能。在這一過(guò)程中，用于電能功率轉(zhuǎn)換的功率半導(dǎo)體用量將

得到顯著提升。功率半導(dǎo)體顯著受益電動(dòng)化趨勢(shì)，是車(chē)用半導(dǎo)體中價(jià)值量提升最為

顯著的類(lèi)別之一。以英飛凌數(shù)據(jù)為例，48V輕混車(chē)輛中半導(dǎo)體價(jià)值總量為

572

美元，其中功率半

導(dǎo)體含量?jī)H為

90

美元，這是因?yàn)?/p>

48V輕混車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力仍然為內(nèi)燃機(jī)，電機(jī)僅作

輔助輸出扭矩的作用。然而在插混和純電車(chē)型中，電動(dòng)機(jī)成為了主要的動(dòng)力輸出來(lái)

源，功率半導(dǎo)體的平均價(jià)值量上升到

330

美元，整體單車(chē)半導(dǎo)體含量也上升至

834

美

元。因此在汽車(chē)的電動(dòng)化進(jìn)程中，功率半導(dǎo)體的用量和價(jià)值量增長(zhǎng)最為顯著。2、

功率半導(dǎo)體深度受益電動(dòng)化趨勢(shì)，增長(zhǎng)勢(shì)不可擋2.1、

IGBT是新能源車(chē)高壓系統(tǒng)核心器件，深度受益電動(dòng)化趨勢(shì)新能源汽車(chē)母線(xiàn)電壓通常在

400V左右，而

IGBT是一種耐高壓、高頻的電力電

子開(kāi)關(guān)器件，其額定電壓通常在

600V以上，因此

IGBT在汽車(chē)上的應(yīng)用主要以高壓

電能變換為主，最核心的應(yīng)用為主驅(qū)逆變。其余應(yīng)用也包括車(chē)載

OBC及電池管理/車(chē)載空調(diào)/轉(zhuǎn)向助力等高壓輔助系統(tǒng)，此

外也應(yīng)用于各類(lèi)直流和交流充電樁。主驅(qū)逆變是

IGBT在新能源汽車(chē)上價(jià)值量最大的應(yīng)用。IGBT是新能源汽車(chē)電驅(qū)

系統(tǒng)的核心，直接影響到新能源汽車(chē)的行駛性能。純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)中動(dòng)

力電池輸出的是直流電，而目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要使用交流電驅(qū)動(dòng)，IGBT在電驅(qū)系統(tǒng)中的作用就是

DC-AC逆變，將動(dòng)力電池輸出的直流電逆變成可供交流電

機(jī)使用的交流電。車(chē)載充電器（onboardcharger；OBC）是固定安裝在電動(dòng)汽車(chē)上的控制和調(diào)整蓄

電池充電的電能轉(zhuǎn)換裝置。而

IGBT/MOSFET等功率器件在車(chē)載充電器（OBC）上

的作用是調(diào)整輸入的充電電流和電壓，使其滿(mǎn)足動(dòng)力電池的充電要求。其工作原理為：市電（220V交流電）經(jīng)過(guò)

OBC中的整流模塊變?yōu)橹绷麟?，?/p>

過(guò)穩(wěn)壓濾波電容后進(jìn)入

DC-DC轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)過(guò)直-直變換輸出合適電壓的直流電給

動(dòng)力電池充電。IGBT或高壓

MOSFET等開(kāi)關(guān)器件則是

OBC中

DC-DC轉(zhuǎn)換模塊實(shí)

現(xiàn)功能的核心功率器件。IGBT模塊還可以用于輔助功率逆變器，為車(chē)載空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備供電。出于效率

的考慮，新能源汽車(chē)有許多應(yīng)用采用高壓供電，如空調(diào)壓縮機(jī)、EPS電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向、

主動(dòng)底盤(pán)控制等。IGBT可用于以上這些輔助系統(tǒng)的

DC-AC逆變/DC-DC變壓，使電

流電壓符合負(fù)載端的用電需求。除了直接裝載于新能源汽車(chē)上的應(yīng)用，IGBT亦是直流充電樁的核心功率器件。

與在

OBC中的功能類(lèi)似，IGBT在直流充電樁中的作用也是

DC-DC變壓。直流充電

樁的一端與交流電網(wǎng)相連，通過(guò)整流功率模塊將工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電，流經(jīng)

DCLINK電容穩(wěn)壓濾波進(jìn)入

DC-DC變壓環(huán)節(jié)：直流電流通過(guò)逆變功率模塊逆變?yōu)楦哳l

交流電，最后由變壓器耦合及整流單元將其轉(zhuǎn)換為不同的直流電壓等級(jí)，為電動(dòng)汽

車(chē)充電。2.2、

MOSFET在低壓系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，未來(lái)用量將持續(xù)提升汽車(chē)上的各類(lèi)供電器件都是直接從蓄電池取電的，蓄電池電壓通常有24V和12V兩種。而新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池電壓普遍高達(dá)

300-400V，因此新能源汽車(chē)高壓和低

壓系統(tǒng)之間需要功率器件進(jìn)行調(diào)壓，實(shí)現(xiàn)高低壓系統(tǒng)之間的電能流動(dòng)。蓄電池所支持的終端用電器的電壓則是多種多樣，有

5V、3.3V乃至

50V的高

壓。因此在電源模塊需要各種各樣的電壓轉(zhuǎn)換，無(wú)論是升壓還是降壓都是隨著

MOS管的不斷開(kāi)閉而逐步變化的。以汽車(chē)照明為例，一輛車(chē)上有遠(yuǎn)光燈、近光燈、轉(zhuǎn)向燈、日間行車(chē)燈、霧燈、示

廓燈等

LED車(chē)燈，這些燈珠所需電壓電流等級(jí)不一，蓄電池的

12V直流電需要通過(guò)

MOSFET的調(diào)節(jié)才能滿(mǎn)足終端用電器的需求。此外，高端車(chē)型還配備大燈位置調(diào)節(jié)、

散熱風(fēng)扇等功能，所匹配的無(wú)刷直流電機(jī)亦需要通過(guò)功率半導(dǎo)體進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換。隨著汽車(chē)上電子部件的增多，MOSFET在汽車(chē)上的應(yīng)用也與日俱增。我們統(tǒng)計(jì)

了英飛凌提供的新能源汽車(chē)

MOSFET解決方案，單車(chē)分立

MOSFET器件用量可達(dá)

接近

200

個(gè)（不同車(chē)型因電子部件不同，用量會(huì)有所差別），若統(tǒng)計(jì)集成化設(shè)計(jì)的

Switch、PMIC等功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，整車(chē)低壓系統(tǒng)所用功率半導(dǎo)體產(chǎn)品用量將更大。

據(jù)英飛凌預(yù)計(jì)，高端新能源汽車(chē)上

MOSFET的用量可達(dá)

400

個(gè)左右。3、

功率半導(dǎo)體加速?lài)?guó)產(chǎn)替代，國(guó)產(chǎn)企業(yè)嶄露頭角3.1、

國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)度總體加快，車(chē)規(guī)器件準(zhǔn)入門(mén)檻高我國(guó)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步晚，基礎(chǔ)低，在整體的技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)占有率上與海外

廠(chǎng)商仍有較為明顯的差距。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，我國(guó)在中高端

MOSFET及

IGBT器件市場(chǎng)上，90%依賴(lài)進(jìn)口，市場(chǎng)基本被歐美、日本企業(yè)壟斷。全球范圍來(lái)看，前十

大功率半導(dǎo)體廠(chǎng)商均為海外廠(chǎng)商，合計(jì)占據(jù)

60%的市場(chǎng)份額。產(chǎn)能緊張及地緣政治因素帶來(lái)國(guó)產(chǎn)替代契機(jī)，部分企業(yè)開(kāi)始嶄露頭角。2017-

2018

年前后，全球功率半導(dǎo)體產(chǎn)能緊張，海外廠(chǎng)商器件交期延長(zhǎng)，客戶(hù)需求得不到

滿(mǎn)足。由此部分國(guó)內(nèi)客戶(hù)開(kāi)始對(duì)國(guó)產(chǎn)功率器件進(jìn)行供應(yīng)認(rèn)證，按下了功率半導(dǎo)體國(guó)

產(chǎn)替代加速鍵。此外，在中興、華為等地緣政治事件，以及中美貿(mào)易摩擦催化下，功

率半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈的建立亦成為剛需。國(guó)產(chǎn)功率半導(dǎo)體廠(chǎng)商迎來(lái)國(guó)產(chǎn)替代的契機(jī)，

行業(yè)加速發(fā)展。車(chē)規(guī)產(chǎn)品認(rèn)證要求高，國(guó)產(chǎn)功率器件替代在汽車(chē)領(lǐng)域的替代總體仍處于較為初

步的階段。汽車(chē)半導(dǎo)體產(chǎn)品的認(rèn)證壁壘主要來(lái)自?xún)煞矫?，一方面?/p>

ISO（國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)

組織）、AEC-Q（汽車(chē)電子委員會(huì)）等國(guó)際組織的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，是車(chē)規(guī)供應(yīng)的進(jìn)入門(mén)檻；另一方面是來(lái)自各家整車(chē)廠(chǎng)自身嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。車(chē)規(guī)認(rèn)證流程周期長(zhǎng)、項(xiàng)目多、標(biāo)

準(zhǔn)高，對(duì)供應(yīng)商的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設(shè)施、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品穩(wěn)定性及安全性都提出了較

高要求，形成了較高的進(jìn)入門(mén)檻。目前我國(guó)功率半導(dǎo)體企業(yè)已經(jīng)全面進(jìn)入消費(fèi)級(jí)、中

低端工業(yè)領(lǐng)域的供應(yīng)，在汽車(chē)市場(chǎng)的供應(yīng)滲透總體仍較為初步。3.2、

微型車(chē)為突破口，國(guó)產(chǎn)主驅(qū)

IGBT發(fā)展加速I(mǎi)GBT發(fā)明于上個(gè)世紀(jì)

80

年代，海外產(chǎn)品發(fā)展已有

40

年左右的時(shí)間，龍頭廠(chǎng)商

英飛凌推出

7

代

IGBT產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)追趕，我國(guó)

IGBT企業(yè)的技術(shù)和生產(chǎn)水平有了較大

的進(jìn)步，目前我國(guó)部分領(lǐng)先的

IGBT企業(yè)能夠量產(chǎn)對(duì)標(biāo)英飛凌

5-6

代的技術(shù)水平，與

國(guó)際領(lǐng)先廠(chǎng)商技術(shù)水平仍有差距，但差距在不斷縮小。在車(chē)規(guī)

IGBT市場(chǎng)份額上國(guó)內(nèi)企業(yè)占比仍較小，國(guó)產(chǎn)替代空間大。據(jù)

Yole數(shù)據(jù)，

2019

年全球

IGBT市場(chǎng)達(dá)

63.4

億美元。據(jù)

Omdia數(shù)據(jù)，2019

年國(guó)內(nèi)僅有斯達(dá)半導(dǎo)以

2.5%的市占率進(jìn)入了全球前十大

IGBT模塊供應(yīng)商，國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始嶄露頭角，但在

市場(chǎng)份額上與海外廠(chǎng)商差距仍較大。國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)

IGBT模塊借助我國(guó)肥沃的汽車(chē)市場(chǎng)土壤，在近幾年取得了長(zhǎng)足的進(jìn)

步。據(jù)

EVSales，我國(guó)

2020

年新能源乘用車(chē)銷(xiāo)量

127.19

萬(wàn)輛，占全球銷(xiāo)量的

40.7%。

同時(shí)，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)得到較大的政策扶持，經(jīng)過(guò)十余年的快速發(fā)展，已經(jīng)建立

了從電池、電機(jī)、電控等核心零配件到整車(chē)裝配、自主品牌的完整自主產(chǎn)業(yè)鏈，為汽

車(chē)半導(dǎo)體的逐步自主化提供了良好的土壤。A00

級(jí)別新能源汽車(chē)在續(xù)航里程、輸出功率等方面的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)

A級(jí)車(chē)及

SUV較

低，品牌車(chē)型眾多的

A00

級(jí)別新能源車(chē)對(duì)采用國(guó)產(chǎn)

IGBT模塊的驗(yàn)證測(cè)試秉持更為

開(kāi)放的態(tài)度。因此，以

A00

級(jí)微型新能源車(chē)為主要突破口，國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商在車(chē)規(guī)主驅(qū)逆

變

IGBT模塊領(lǐng)域取得了快速發(fā)展。以斯達(dá)半導(dǎo)為例，其生產(chǎn)的汽車(chē)級(jí)

IGBT模塊現(xiàn)階段主要配套

A00

級(jí)新能源汽

車(chē)，實(shí)現(xiàn)配套超過(guò)

20

家終端汽車(chē)品牌，2019

年合計(jì)配套超過(guò)

16

萬(wàn)輛車(chē)，2020

年合

計(jì)配套超過(guò)

20

萬(wàn)輛車(chē)。據(jù)乘聯(lián)會(huì)數(shù)據(jù)，2019

年我國(guó)

A00

級(jí)純電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售

23.22

萬(wàn)

輛，因此公司IGBT模塊在2019年的A00級(jí)新能源汽車(chē)市場(chǎng)中的占有率已接近70%。

此外，比亞迪半導(dǎo)體依靠自有整車(chē)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)累計(jì)逾百萬(wàn)輛的

IGBT模塊裝車(chē)量、中車(chē)

時(shí)代半導(dǎo)體及士蘭微等廠(chǎng)商也實(shí)現(xiàn)了車(chē)規(guī)

IGBT供應(yīng)零的突破。根據(jù)佐思汽研的數(shù)據(jù)，按照銷(xiāo)量數(shù)據(jù)來(lái)看，2019

年英飛凌在中國(guó)新能源汽車(chē)

IGBT領(lǐng)域排名第一，占比高達(dá)

49.3%，其次是比亞迪，主要給比亞迪品牌車(chē)型配套，

占比

20%，斯達(dá)半導(dǎo)體位居第三，市占率達(dá)到

16.6%。造車(chē)“新勢(shì)力”或?qū)⒙氏乳_(kāi)啟

A級(jí)及以上車(chē)型的主驅(qū)

IGBT模塊自主化進(jìn)程。

以蔚來(lái)、理想、小鵬等為代表的國(guó)內(nèi)造車(chē)“新勢(shì)力”的車(chē)型開(kāi)發(fā)周期相對(duì)傳統(tǒng)車(chē)企更

短、造車(chē)?yán)砟罡鼮榧みM(jìn)；相比合資、外資品牌的車(chē)企，大部分“新勢(shì)力”廠(chǎng)商對(duì)海外

汽車(chē)半導(dǎo)體供應(yīng)商的議價(jià)權(quán)不足，因此其出于成本控制和供應(yīng)鏈保障的原因也更愿

意嘗試引入國(guó)產(chǎn)供應(yīng)商。國(guó)產(chǎn)

IGBT模塊廠(chǎng)商有望先通過(guò)造車(chē)“新勢(shì)力”廠(chǎng)商進(jìn)軍

A級(jí)乃至更高級(jí)的新能源汽車(chē)市場(chǎng)。展望未來(lái)，新能源汽車(chē)

A00-A0

級(jí)別市場(chǎng)占比將逐步下降，A級(jí)及以上市場(chǎng)占比

提升，國(guó)內(nèi)企業(yè)一旦突破

A級(jí)車(chē)型供應(yīng)，也將受益新能源汽車(chē)消費(fèi)升級(jí)帶來(lái)的量?jī)r(jià)

齊升。2017-2019

年，A00-A0

級(jí)別純電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售占比逐年下降，從

2017

年的

61%下降

到

2019

年的

22%。這反映出新能源汽車(chē)技術(shù)的日漸完善，續(xù)航里程和充電技術(shù)的發(fā)

展讓新能源汽車(chē)主要使用場(chǎng)景不再只局限于城市內(nèi)通勤代步，消費(fèi)者不再把購(gòu)買(mǎi)

A00

級(jí)別新能源車(chē)當(dāng)做一種“試水”、“將就”的選擇，新能源汽車(chē)領(lǐng)域的消費(fèi)升級(jí)趨

勢(shì)明顯。2020

年，隨著五菱宏光

MiniEV這一現(xiàn)象級(jí)的微型電動(dòng)車(chē)推出，提振了

A00

級(jí)別電動(dòng)車(chē)的銷(xiāo)量，銷(xiāo)售占比再次上升到

33%。然而長(zhǎng)期來(lái)看，我們認(rèn)為隨著技術(shù)

進(jìn)步以及消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)車(chē)品質(zhì)需求的升級(jí)，電動(dòng)車(chē)的消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)將是一個(gè)勢(shì)不可

擋的長(zhǎng)期趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)

IGBT有希望受益國(guó)產(chǎn)替代大勢(shì)，掘金

A級(jí)及以上新能源汽車(chē)

IGBT模塊的廣闊市場(chǎng)。3.3、

國(guó)內(nèi)領(lǐng)先

MOSFET廠(chǎng)商初步進(jìn)入車(chē)規(guī)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈MOSFET市場(chǎng)空間廣闊，下游市場(chǎng)分散，我國(guó)

MOSFET企業(yè)市占率低。2019

年，我國(guó)本土龍頭企業(yè)華潤(rùn)微以

3.00%市占率位列全球第九大

MOSFET供應(yīng)商。被

我國(guó)

ODM龍頭企業(yè)聞泰科技收購(gòu)的安世半導(dǎo)體則以

4.10%的市占率位列全球第八

大供應(yīng)商。近年來(lái)國(guó)內(nèi)

MOSFET企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)明顯進(jìn)步、產(chǎn)品矩陣迅速完善、代工/晶

圓制造水平不斷提高，為全面進(jìn)入車(chē)規(guī)供應(yīng)鏈打下了基礎(chǔ)。產(chǎn)品方面，以華潤(rùn)微、士蘭微、華微電子、新潔能等為代表的企業(yè)，均建立起比

較完備的產(chǎn)品體系，不僅有供應(yīng)平面型、溝槽型（Trench）這類(lèi)比較成熟的

MOSFET種類(lèi)的能力，也基本具備隔離柵（SGT）、超級(jí)結(jié)（SJ）等先進(jìn)種類(lèi)的

MOSFET的能

力，并且本土頭部企業(yè)的

MOSFET產(chǎn)品線(xiàn)也基本做到比較完整的電壓、電流覆蓋。

此外，聞泰科技則通過(guò)外延并購(gòu)，將汽車(chē)

MOSFET/二極管領(lǐng)先供應(yīng)商安世半導(dǎo)體收

入麾下，有望使得我國(guó)

MOSFET的車(chē)規(guī)供應(yīng)能力實(shí)現(xiàn)快速提升。相對(duì)

IGBT，目前車(chē)用

MOSFET的國(guó)產(chǎn)化程度更低。我們認(rèn)為原因主要有二，

首先

MOSFET在汽車(chē)上應(yīng)用的總價(jià)值量相對(duì)

IGBT更少，即在整車(chē)成本中的占比更

小，采用國(guó)產(chǎn)器件對(duì)于車(chē)企降本的邊際作用更小。其次，汽車(chē)

MOSFET應(yīng)用更為分

散，且多為低壓、輔助系統(tǒng)，重要性次之；且

MOSFET作為比較標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，國(guó)

內(nèi)外

MOSFET供應(yīng)商眾多，供應(yīng)安全總體更有保障，建立國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈的迫切性相對(duì)

次之。目前國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、制造工藝、封裝能力正不斷提升，未來(lái)有希望全面

進(jìn)入車(chē)規(guī)

MOSFET產(chǎn)品的供應(yīng)。4、

第三代半導(dǎo)體性能優(yōu)異，已開(kāi)啟逐步滲透SiC屬于第三代半導(dǎo)體材料，以其制作成的功率器件性能優(yōu)異。SiC具有高臨界

磁場(chǎng)、高電子飽和速度與極高熱導(dǎo)率等特點(diǎn)，使得其器件適用于高壓、高頻、高溫的

應(yīng)用場(chǎng)景，相較于硅器件，可以顯著降低開(kāi)關(guān)損耗。因此，SiC可以制造高耐壓、大

功率的電力電子器件，下游主要用于智能電網(wǎng)、新能源汽車(chē)等行業(yè)。新能源汽車(chē)市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展將帶動(dòng)

SiC功率器件的市場(chǎng)需求。SiC功率器件能

滿(mǎn)足新能源汽車(chē)多方位的需求，給新能源汽車(chē)帶來(lái)諸多方面的性能升級(jí)。

在相同功率等級(jí)下，全

SiC模塊的封裝尺寸顯著小于

Si模塊。SiC用在車(chē)用逆

變器上，能夠大幅度降低逆變器尺寸及重量，做到輕量化。以

Rohm給全球頂級(jí)電動(dòng)

方程式賽車(chē)

FormulaE提供的全

SiC功率模塊為例，該模塊使得逆變器的重量減少了

6

千克，尺寸縮小了

43%。其次，SiC功率模塊與硅基

IGBT功率模塊相比，可大幅減少開(kāi)關(guān)損失，給新能

源汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)帶來(lái)直接的效率提升，進(jìn)而減少電力損失，增加新能源汽車(chē)的續(xù)航

能力。采用

Rohm全

SiC模塊的逆變器相對(duì)于采用硅基功率模塊的逆變器減少了

75%

的開(kāi)關(guān)損失。由于

SiC器件的高熱導(dǎo)率，其散熱性能優(yōu)異，具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，間接提

升了新能源汽車(chē)的工作穩(wěn)定性和安全性。并且

SiC器件的能量損耗小，發(fā)熱量也更

小，散熱處理也更容易進(jìn)行，不但散熱器體積可以顯著減小，還可以實(shí)現(xiàn)逆變器與電

機(jī)的一體化。此外，SiC器件在車(chē)載

OBC、DC/DC等系統(tǒng)也已開(kāi)啟滲透。新能源汽車(chē)滲透普

及亟需解決的一個(gè)問(wèn)題就是提高充電效率、縮短充電時(shí)間。高壓快充越來(lái)越普及，對(duì)

OBC所用功率半導(dǎo)體的性能和穩(wěn)定性要求也越來(lái)越高，因此

SiCMOSFET已經(jīng)開(kāi)啟

了

OBC領(lǐng)域的滲透。以全球領(lǐng)先的第三代半導(dǎo)體功率器件

Wolfspeed提供的

OBC解

決方案為例，6.6KWOBC中使用

SiC方案會(huì)帶來(lái)功率密度的提升以及

2.5%的效率

提升，22KWOBC中使用

SiC方案會(huì)帶來(lái)功率密度的提升以及

2%的效率提升。此

外，采用

SiC方案還能帶來(lái)明顯的系統(tǒng)成本、運(yùn)行成本及碳排放的成本節(jié)省。所

此外，隨著技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的升級(jí)，高壓電源系統(tǒng)集成化趨勢(shì)明顯。如在

如特斯拉等新能源汽車(chē)制造商的新款產(chǎn)品中，OBC被同

DCDC或

BMS等整合在一

起，形成“黑箱式”結(jié)構(gòu)，這對(duì)產(chǎn)品功率密度、熱管理性能等提出了更高的要求，使

用

SiC方案的優(yōu)勢(shì)明顯。根據(jù)

Yole預(yù)測(cè)，2019-2025

年功率

SiC市場(chǎng)將由

5.41

億美元增長(zhǎng)至

25.62

億美

元，年均復(fù)合增速高達(dá)約

30%。其中新能源汽車(chē)市場(chǎng)（含主驅(qū)逆變、車(chē)載

OBC、DCDC轉(zhuǎn)換）為最大的增量來(lái)源，市場(chǎng)空間將從

2.25

億美元增長(zhǎng)至

15.53

億美元。第三代半導(dǎo)體現(xiàn)階段的滲透瓶頸主要是成本過(guò)高，尤其是襯底的成本高企。以

SiC為例，不同于

Si材料，SiC材料無(wú)法用熔體提拉法制備，主要是因?yàn)樵诂F(xiàn)有的實(shí)

驗(yàn)條件所能達(dá)到的壓力條件下，SiC沒(méi)有熔點(diǎn)，只是在

1800℃以上時(shí)升華為氣態(tài)。

其次，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件所能達(dá)到的溫度條件下，C在

Si熔體中的溶解度也非常小。

因此現(xiàn)有

SiC單晶的制備常使用

PVT法，該方法不可實(shí)施監(jiān)控，相當(dāng)于黑匣子操作，

生長(zhǎng)出來(lái)的單晶位錯(cuò)多，質(zhì)量難以提高。此外該方法生長(zhǎng)速度較慢、難以生長(zhǎng)形成大

晶體，規(guī)?；a(chǎn)效率低。當(dāng)前全球市場(chǎng)上，6

英寸

SiC襯底已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，主流幾家大廠(chǎng)商推出

8

英寸

襯底樣品。據(jù)

CASA預(yù)計(jì)，5

年內(nèi)

8

英寸將全面商用。隨著

6

英寸

SiC單晶襯底和

外延晶片的缺陷降低和質(zhì)量提高、8

英寸產(chǎn)線(xiàn)有望逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，SiC器件制

造成本將持續(xù)下降，推進(jìn)

SiC器件和模塊的普及。據(jù)

CASA統(tǒng)計(jì)，SiC、GaN的價(jià)格近幾年快速下降，2020

年較

2017

年下降了

50%

以上，主流產(chǎn)品與

Si基器件的價(jià)差也在持續(xù)縮小，基本已達(dá)到

4

倍以?xún)?nèi)?？紤]系統(tǒng)

成本的節(jié)省和能耗因素，SiC及

GaN模組已經(jīng)有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。5、重點(diǎn)企業(yè)分析5.1、

斯達(dá)半導(dǎo)：IGBT國(guó)產(chǎn)替代領(lǐng)頭羊，車(chē)規(guī)

IGBT供應(yīng)破冰者公司成立于

2005

年

4

月，十幾年來(lái)始終專(zhuān)注于以

IGBT為主的功率半導(dǎo)體芯片

和模塊的設(shè)計(jì)、研發(fā)及生產(chǎn)。公司不斷技術(shù)積累，在技術(shù)路線(xiàn)上走先模塊、后芯片；

先工業(yè)、后車(chē)規(guī)的路徑，從易到難，不斷突破，快速成長(zhǎng)為國(guó)內(nèi)

IGBT龍頭企業(yè)。公

司在技術(shù)上不斷追趕海外先進(jìn)廠(chǎng)商，是

IGBT國(guó)產(chǎn)化替代的排頭兵。公司

IGBT模塊收入占據(jù)

2020

年?duì)I收的

94.65%，型號(hào)超過(guò)

600

種，電壓等級(jí)涵

蓋

100V～3300V，廣泛應(yīng)用于新能源汽車(chē)、變頻器、逆變焊機(jī)、UPS、光伏/風(fēng)電發(fā)

力、SVG、白色家電等領(lǐng)域。

2020

年，公司

IGBT模塊配套逾

20

萬(wàn)輛新能源汽車(chē)，覆蓋超過(guò)

20

家汽車(chē)品牌，

處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多能夠供應(yīng)車(chē)規(guī)級(jí)

IGBT模塊的廠(chǎng)商