不管慢充快充，功率半導(dǎo)體已是必爭之地，國內(nèi)企業(yè)進(jìn)度如何？

近年，隨著新能源汽車對功率半導(dǎo)體需求的增加，各車企都在紛紛發(fā)力功率半導(dǎo)體。

對車企而言，斥巨資布局車芯產(chǎn)業(yè)鏈，已是家常便飯。特別是近幾年經(jīng)歷“缺芯”折磨，車企的布局力度更加不遺余力。其中，汽車功率半導(dǎo)體成為了加碼重心。


功率半導(dǎo)體市場，水漲船高

功率半導(dǎo)體是電力電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換和電路控制的核心元器件，主要用來對電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換、控制，用于改變電子裝置中的電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等，涉及電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)效率、充電速度以及續(xù)航里程等多方面性能，是電動(dòng)汽車三電系統(tǒng)的核心部件。

當(dāng)前，汽車“新四化”變革狂飆突進(jìn)，對車規(guī)級(jí)功率器件的需求逐漸向IGBT、SiC MOSFET等高價(jià)值量高功率器件靠攏，也推動(dòng)著各種DC-DC模塊、電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、高壓電路等部件需求量急劇攀升，功率半導(dǎo)體需求量水漲船高。

據(jù)Strategy Analytics數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，相較傳統(tǒng)燃油車，純電動(dòng)車型中的功率半導(dǎo)體使用量大幅提升，價(jià)值占比約為55%。2022年新能源汽車的單車功率半導(dǎo)體價(jià)值量達(dá)458.7美元，約為傳統(tǒng)燃油車的5倍。

在眾多被新能源汽車帶動(dòng)的半導(dǎo)體產(chǎn)品中，汽車功率器件市場成為受益最大的賽道之一。受量價(jià)齊升帶動(dòng)，汽車領(lǐng)域功率半導(dǎo)體市場份額逐年提高，目前占比已經(jīng)達(dá)到35%，金額約為160億美元。

其中，受益于其下游電動(dòng)車和新能源的有利的增長前景，瑞銀表示，2023-2025年中國功率半導(dǎo)體公司的收入或以全球市場兩到三倍的速度增長。

市場需求陡升之余，上一輪車用芯片的短缺危機(jī)，突顯出車企對半導(dǎo)體的依賴程度。其中，作為最大的增量產(chǎn)品，功率半導(dǎo)體正迎來“量價(jià)齊升”的快速發(fā)展階段。

在其重要性愈發(fā)凸顯趨勢下，車企的布局重心也逐漸向功率半導(dǎo)體領(lǐng)域傾斜。


兩大關(guān)鍵指標(biāo)

電動(dòng)汽車的銷量提升對于終端消費(fèi)市場的不斷滲透，也帶動(dòng)了功率器件和模塊需求的快速增長，特別是對于 MOSFET和IGBT(包括單管及模組)部分。

據(jù)貝殼投研數(shù)據(jù)，2021年中國車規(guī)級(jí)IGBT市場規(guī)模為47.8億元，預(yù)計(jì)到2025年，其將達(dá)到151.6億元。另據(jù)芯謀研究數(shù)據(jù)，2021年和2025年中國車規(guī)MOSFET的市場規(guī)模分別約為73.5億元和122.5億元。

電動(dòng)汽車一般包括純電動(dòng)、插電混動(dòng)、混動(dòng)(中混和強(qiáng)混)等。在此類汽車上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)、照明、熱管理、電動(dòng)汽車主驅(qū)逆變器、DC/DC、升壓器和OBC(車載充電器)等產(chǎn)品將依據(jù)各自的工作功率大小，選擇不同的功率半導(dǎo)體器件。

據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)縱橫數(shù)據(jù)，混動(dòng)和純電動(dòng)汽車上功率半導(dǎo)體價(jià)值量分別占單車半導(dǎo)體總價(jià)值的40%和55%。另外據(jù)英飛凌統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，純電動(dòng)汽車半導(dǎo)體價(jià)值量預(yù)估在1000美元左右，而車載功率半導(dǎo)體則達(dá)到550-600美元左右。

隨著汽車對于電動(dòng)化、高壓化等需求的逐步滲透，整車動(dòng)力電池電壓平臺(tái)逐漸從現(xiàn)有的400V升級(jí)到800V系統(tǒng)，以滿足消費(fèi)者對電動(dòng)汽車的長續(xù)航、快速充電等需求。這也對功率半導(dǎo)體的性能參數(shù)提出了更高的要求，因此中高壓功率器件如SJ MOSFET、IGBT和碳化硅MOSFET將會(huì)在車端得到大量應(yīng)用，且其單車價(jià)值量有望繼續(xù)提升。

我們可以預(yù)測，隨著電動(dòng)汽車銷量穩(wěn)健增長，最先獲益的功率半導(dǎo)體有望是當(dāng)前具代表性的器件——硅基MOSFET、IGBT以及碳化硅。

另外，根據(jù)汽車不同的系統(tǒng)應(yīng)用，通常會(huì)選用不同規(guī)格的功率半導(dǎo)體分立器件和模塊。而在眾多種類中選型時(shí)，車載功率半導(dǎo)體成本和效率是最關(guān)鍵的兩大要素。一般需要考慮用合適的功率去匹配相對應(yīng)的電壓和電流，再結(jié)合系統(tǒng)效率和成本最終設(shè)計(jì)出一套最優(yōu)方案。

由此可見，成本和效率將成為車載功率半導(dǎo)體廠商進(jìn)行市場競爭的核心點(diǎn)。


國內(nèi)車企加速布局

在新能源汽車領(lǐng)域，中國汽車企業(yè)除了布局上游鋰資源領(lǐng)域和組建動(dòng)力電池合資公司外，還將目光放在了上游半導(dǎo)體領(lǐng)域，布局車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體生產(chǎn)和研發(fā)。

6月20日，吉利孵化的功率半導(dǎo)體公司晶能微電子完成A輪融資，老股東高榕資本領(lǐng)投，吉利資本、廈門建發(fā)、春山資本、清控招商等機(jī)構(gòu)跟投。完成A輪融資后，晶能微電子將按照既定目標(biāo)，扎實(shí)推進(jìn)功率半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)研發(fā)、模塊制造和上車應(yīng)用。

今年3月份，晶能微電子自主設(shè)計(jì)研發(fā)的首款車規(guī)級(jí)IGBT產(chǎn)品成功流片，該款I(lǐng)GBT芯片采用第七代微溝槽柵和場截止技術(shù)，通過優(yōu)化表面結(jié)構(gòu)和FS結(jié)構(gòu)，兼具短路耐受同時(shí)實(shí)現(xiàn)更低的導(dǎo)通/開關(guān)損耗，功率密度增大約35%。兩個(gè)月后，專為新能源商用車動(dòng)力總成系統(tǒng)打造的1200V平臺(tái)IGBT芯片已流片成功，為乘用車電控系統(tǒng)開發(fā)的750V平臺(tái)IGBT芯片已轉(zhuǎn)入量產(chǎn)階段。

無獨(dú)有偶，在車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體領(lǐng)域布局的車企不止吉利一家。深藍(lán)汽車與斯達(dá)半導(dǎo)體達(dá)成合作，雙方組建了一家名為“重慶安達(dá)半導(dǎo)體有限公司”的全新合資公司，雙方將圍繞車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體模塊開展合作，共同推進(jìn)下一代功率半導(dǎo)體在新能源汽車領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用。

據(jù)斯達(dá)半導(dǎo)體2022年財(cái)報(bào)顯示，斯達(dá)半導(dǎo)體長期致力于新能源汽車功率半導(dǎo)體芯片和模塊的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，是國內(nèi)新能源汽車大功率車規(guī)級(jí)功率模塊的主要供應(yīng)商，2022年全年斯達(dá)半導(dǎo)體車規(guī)級(jí)模塊配套超過120萬輛新能源汽車，其中A級(jí)及以上車型超過60萬輛。

此外，理想汽車在去年與三安半導(dǎo)體共同出資組建斯科半導(dǎo)體公司，專注于碳化硅功率模塊的開發(fā)，規(guī)劃年產(chǎn)能240萬只碳化硅半橋功率模塊。早些年，上汽與英飛凌組建了上汽英飛凌，生產(chǎn)車規(guī)級(jí)IGBT，東風(fēng)汽車與中國中車組建智新半導(dǎo)體，投產(chǎn)以第六代IGBT技術(shù)為基礎(chǔ)IGBT模塊，IGBT模塊將搭載于東風(fēng)風(fēng)神、嵐圖等自主品牌車型上。

目前，多數(shù)車企著手布局基于SiC（碳化硅）制造的功率模塊，相較于Si（硅）元素制造的IGBT芯片，SiC MOSFET模塊具有耐高溫、耐高溫、低能量損耗優(yōu)點(diǎn)，能夠增加車輛續(xù)航里程，體積更小的SiC MOSFET模塊使得電控體積大幅度縮小，進(jìn)而減輕整車重量。

功率半導(dǎo)體在新能源汽車產(chǎn)品之中的重要地位，使得車企無法忽視在這一領(lǐng)域布局。而隨著電動(dòng)化轉(zhuǎn)型腳步加速和新能源汽車市場的高速增長，功率半導(dǎo)體作為產(chǎn)品的核心部件，穩(wěn)定且低成本的供應(yīng)更為重要。

據(jù)Strategy Analytics數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，混合動(dòng)力汽車中功率半導(dǎo)體的價(jià)值量達(dá)到425美元，是傳統(tǒng)燃油車的6倍；純電動(dòng)汽車中的功率半導(dǎo)體價(jià)值量達(dá)387美元，是傳統(tǒng)燃油車的5.5倍。

車企通過組建合資公司等方式合作布局功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，不僅能夠確保功率模塊供應(yīng)的安全穩(wěn)定和高性價(jià)比，還能夠提早布局下一代功率半導(dǎo)體的研發(fā)，在純電動(dòng)汽車市場競爭中形成一定優(yōu)勢。