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电动化趋势下,新能源汽车功率半导体需求快速提升

电动化趋势下,新能源汽车功率半导体需求快速提升

新能源汽车全球加速普及,电动化、智能化和网联化为功率半导体带来辽阔市场。为了完成《巴黎天气协定》的目的,全球大都国家已明确碳中和时间,我国预计2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。随着碳中和目的推进,新能源汽车行业迎来快速生耐久。

预计到2025年全球新能源汽车渗透率达20%,我国达34%领跑全球。


新能源汽车(混淆动力汽车或纯电动汽车等)半导体含量显著高于古板汽车。其中,新能源汽车功率半导体用量及规格均高于古板燃油车,功率半导体约占每辆车半导体价值量增量的四分之三。早在英飞凌Q4 FY2021财报数据已显示,一辆配备古板内燃机的汽车的平均半导体含量为490美元,轻混淆动力汽车为600美元,全混淆动力为890美元,插电式混淆动力及纯电动汽车为950美元。其中,功率半导体约占每辆车半导体价值量增量的85%。


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与古板燃油车和弱混淆动力汽车相比,电动汽车并无发念头和启停系统,但由于电力转换与控制要求提升,因而多出主电控(电驱)、车载电动空调、DC-DC、OBC、电池治理系统(BMS)等部件,发动功率半导体需求提升。

功率半导体的增量详细可拆分为:(1)主传动/逆变器:一样平常选用Si基IGBT(?椋iC基MOSFET ;(2)充电器(OBC):开关频率较高,一样平常选用接纳驱动功率为3-6KWSi基MOSFET、10-40kW的Si基IGBT、SiC基MOSFET ;(3)DC-DC转换:涉及低电压直流转换,一样平常选用Si基MOSFET ;(4)高压辅助驱动:高压配电,一样平常选用Si/SiC/GaN MOSFET(?椋 ;(5)电池治理系统(BMS):低电压,一样平常选用Si基电池治理ICs。

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新能源汽车对功率半导体规格要求远高于古板燃油车,IGBT?橐虼顺晌履茉雌盗煊蚬β拾氲继逯髁餮≡。古板燃油车的电压功率要求较低,一样平常要求动力总成电压为30-40V、电助力制动器电压为60-80V、燃烧器电压为40-80V及单车平均电气功率≤20kW,此场景下一样平常选用低导通阻抗的高性能低压MOSFET。相较而言,纯电动汽车(EV)或混淆动力汽车(HEV)的焦点在于高压(200-450V DC)电池及其相关的充电系统。纯电动汽车主电机驱动一样平常要求功率器件的驱动功率在20-150kW,平均功率约在70kW。由于较高的驱动功率、电压以及高能耗敏感度,电动车厂往往会接纳导通压降小、事情电压高的IGBT?,而非在古板燃油车中接纳的MOSFET。

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海内新能源汽车领域功率半导体量价提升逻辑下,辽阔需求端空间为国产替换提供支持。连系新能源汽车较古板燃油车在功率半导体单车价值量上的显著增量,及海内市场新能源汽车销量及渗透率的一连提升,预计海内新能源汽车领域的功率半导体需求将在未来五年内快速提升,为国产替换提供需求端基础。

预计到2025年全球新能源汽车IGBT规模靠近40亿美元,中国达22亿美元。凭证工业链调研,通常新能源汽车IGBT的单车价值量在300美金左右。我们假设新能源汽车双电机的渗透率逐年提升,IGBT受益于景气周期先涨价,之后由于手艺成熟、市场竞争等因素价钱逐渐下降 ;假设SiC的渗透率逐年增添,对IGBT形成一定的替换。我们测算出2025年全球新能源汽车IGBT的规模抵达39.78亿美元,5年CAGR为39.4% ;中国抵达22.05亿美元,5年CAGR为46.5%,中国将成为全球新能源汽车IGBT主要的市场。


2.3.外洋缺芯叠加海内新能源汽车爆发,海内企业迎来生长窗口期

供应端,缺芯问题在以英飞凌为代表的功率半导体厂商中依然显着,IGBT和MOSFET为代表的功率半导体交期依然维持稳中有升态势,预计未来短期内供应端主要难以缓解。从货期角度看,英飞凌IGBT和MOSFET货期自2020Q1起一连提升,2021Q4整体交货周期依然普遍坚持在40-50周,而不缺货情形下交货周期一样平常仅在10-16周K剂康焦┯Χ死┎芷谝谎匠P枰9-12月甚至更长,Fab厂产能已普遍排得较满。


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连系前节讨论的海内新能源汽车市场的高景心胸,功率半导体市场保存较大供需错配,行业缺芯凸显芯片国产化瓶颈现状,给予国产厂商难堪的“试错”时机,国产厂商迎来供应链导入良机。芯片供应链恢复时间不确定,缺芯致使下游需求方提高了对国产芯片产品的试错容忍度并选择国产厂商产品以解决部分燃眉之急,为芯片企业提供了绝佳的导入时机,在获得客户验证通过并大规模放量后,国产芯片厂商将进一步牢靠其行业职位并实现更高的国产化率和延续本土化趋势。部分厂商正捉住国产替换的机缘窗口,在各自领域取得突破,实现业绩规?焖僭鎏。

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在新能源汽车领域,海内功率半导体企业已有希望,部分厂商最先在新能源汽车特殊是A级车领域实现批量供货:

比亚迪半导体:(1)IGBT领域:据Omdia统计,以2019年IGBT?橄鄱钆趟,公司在中国新能源乘用车电机驱动控制器用IGBT?槿虺讨信琶诙,仅次于英飞凌,市场占有率19%,2020年公司在该领域坚持全球厂商排名第二、海内厂商排名第一的领先职位。(2)SiC器件领域:公司已实现SiC?樵谛履茉雌蹈叨顺敌偷缁刂破髦械墓婺 ;τ,也是全球首家、海内唯一实现SiC三相全桥?樵诘缁刂破髦写笈孔俺档墓β拾氲继骞┯ι。

斯达半导:2021年公司新能源行业营业收入为57,146.05万元,较上年同期增添165.95%。车规级SGT MOSFET (split-gate trench MOSFET)最先小批量供货。2021年,公司生产的应用于主电机控制器的车规级IGBT?橐涣帕,合计配套凌驾60万辆新能源汽车,其中A级及以上车型配套凌驾15万辆,同时公司在车用空调,充电桩,电子助力转向等新能源汽车半导体器件份额进一步提高。

时代电气:在其新兴装备营业板块中,针对新能源汽车行业已面向市场推出多个平台的电驱系统产品,应用于纯电动、混淆动力乘用车,同时已与一汽集团、长安汽车等海内一流汽车制造商开展深入项目相助,实现批量产品交付业绩。别的,公司募投新能源汽车电驱系统研发应用项目,拟以电驱系统为主推产品,使用公司自主IGBT的资源优势,突破扁线/油冷电机集成应用、SiC?橛τ谩⑺胬淙茨?橛τ玫榷嘞钛蟹⒂τ檬忠。

士兰微:2021年,基于公司自主研发的V代IGBT和FRD芯片的电动汽车主电机驱动?,已在海内多家客户通过测试,并已在部分客户批量供货。现在公司正在加速汽车级和工业级功率?椴艿慕ㄉ。2021年,公司分立器件产品的营业收入为38.13亿元,较上年增添73%。


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新能源汽车功率半导体洗濯

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