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车规功率半导体被玩家独占2023年看不到供需缓解痕迹

来源:乐鱼真人    发布时间:2023-07-29 21:02:23

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  轿车商场,其销量占全球比重已达53%。但在车规功率器材商场方面,一直以来却被国际巨子占有,国内自给率仅8%,存在巨大的供需缺口。可喜的是,在新能源轿车超预期开展、供给链安全、国产代替进程加快推动的驱动下,国内现已有一批车规功率器材

  功率半导体能改动电路中的电压、电流、频率、导通状况等物理特性,以完成对电能的办理,是电能转化与电路操控的中心器材。

  按技能特色与功用的不同,功率半导体器材能够分为二极管晶闸管晶体管产品。其间,晶体管包含BJT、MOSFETIGBT等抢手品线%,是功率半导体商场份额中最大的品类。

  详细来看,二极管中商业化较为成功的器材包含PiN功率二极管和肖特基势垒功率二极管,二者在开关速度、开关频率等方面呈现互补联络;晶闸管则是一种半控型功率器材,前期因为其较高的电压和运用电流,被广泛运用率高功率场景;BJT是结构相对简略的功率器材,其在功率和频率上的体现都不杰出,但因为其工艺老练、本钱较低一级长处,仍在低端功率运用场景中具有必定的份额;功率 MOS 能够进一步细分为平面型MOSFET、沟槽型MOSFET、超结MOSFET、屏蔽栅MOSFET等,别离具有不同的功率和频率特性,运用场景较为广泛;而IGBT 的呈现大大拓宽了硅基功率半导体的作业电压规划,其最高作业电压到达 6500V,一起具有功率 MOS 相对适宜的作业频率,在电动车、轨道交通、电网、光伏和风电等范畴具有广泛的运用。

  商场规划方面,依据Omdia的数据,2020年全球功率半导体商场规划到达 452 亿美元,其间功率IC商场规划为 243 亿美元,功率器材商场规划为 209 亿美元。功率器材中,二极管、晶闸管、BJT、功率 MOS 和 IGBT 的商场规划别离为 38.7 亿美元、4.7 亿美元、18.1 亿美元、81 亿美元和 66.5 亿美元。

  值得着重的是,跟着近年来轿车电动化的开展,功率半导体的详细运用场景现已从燃油车年代的辅佐驱动体系单一场景不断向牵引逆变器、OBC、高低压辅佐驱动体系、DC/DC模块、充电桩等多个细分范畴拓宽,以此带来了内部功率半导体运用数量的快速添加。

  除了数量大幅增加之外,相较于传统燃油车,新能源轿车的功率越大,电气化程度越高,其单车功率半导体价值量也就越大。依据英飞凌数据,现在新能源轿车的单车功率半导体价值量可到达458.7美元,约为传统燃油车87.6美元的 5 倍。在量价齐升的带动下,轿车范畴功率半导体商场份额逐年进步,现在占比现已到达35%,金额约为160亿美元。

  功率半导体器材又被称为电力电子器材,是电力电子技能的根底,也是构成电力电子改换设备的中心器材。

  依据Omdia的数据,2021年前十大功率半导体为英飞凌、安森美意法半导体、三菱电机、富士电机、东芝、威仕、恩智浦、瑞萨罗姆。其间,排名榜首的英飞凌以48.69亿美元的出售额排名榜首,市占率约20%左右;安森美以20.51亿美元的出售额紧随其后排名第二,市占率约9%左右;第3-10名算计市占率约30%左右,排名每年改变敏捷。

  此外,值得注意的是企业榜单中有一半为日本企业,别离是三菱电机(第4)、富士电机(第5)、东芝(第6)、瑞萨(第9)、罗姆(第10),五家企业的营收在曩昔三年内大体保持在榜单总营收的32%~33%左右。

  从细分品类来看,二极管的导通和截止,相当于开关的接通与断开。现在包含肖特基二极管、碳化硅二极管、超快二极管等产品现已在轿车范畴广泛运用。

  据GIR (Global Info Research)调研,2021年全球车规级二极管收入大约491.6百万美元,估计2028年到达810.1百万美元,2022至2028期间年复合增加率CAGR为 7.4%。国际上现在车规二级管的玩家首要有英飞凌、安森美、恩智浦、威仕、罗姆等。

  而晶闸管是根底型功率半导体分立器材,因为具有技能老练、作业可靠性高、性价比优势显着等特色,在发电、输电、变电、配电、用电的各个运用场合占有重要位置,具有运用广泛性和不行代替性的特色。

  据华金工业研究院的数据,2021年全球晶闸管中,意法半导体市占率20.4%,排名榜首;威仕占比13.7%,排名第二。而在车规晶闸管方面,意法半导体、威仕、瑞萨等企业排名前列。

  MOSFET是轿车电子的中心。相较于其他功率半导体产品,MOSFET具有开关频率高,安稳性强的长处,现已在轿车范畴广泛运用,2022年其占比现已到达22%,而且有逐年加大的趋势。

  从轿车MOSFET的首要玩家来看,首要以英飞凌、安森美、瑞萨、东芝、意法半导体、罗姆、微芯科技等厂商为主。

  2022年四季度,各类型MOSFET(低压、高压、 宽带隙)交期均维在24周以上,其间英飞凌、意法半导体等大厂的交期更是在42周以上,由此可见商场对MOSFET产品需求仍旧保持高涨;从价格趋势上来看,大部分MOSFET厂商产品价格保持安稳,商场短期内未看到下行的危险。

  IGBT在新能源轿车中的首要运用包含电机操控器、车载充电器(OBC)、车载空调、以及为新能源轿车充电的直流充电桩中。

  从价值量来看,IGBT及IGBT模块在新能源轿车本钱结构中,占驱动体系的比重已达50%,占全车本钱的比重也高达8-10%,是新能源轿车中本钱最高的单一元器材,而且单车价值量在持续提高,价值量占新增器材比重超越80%,是功率器中在轿车电动化进程中最获益的种类。

  竞赛格式方面,现在IGBT首要由欧洲和日本大厂主导,前五大厂商市占率超越60%。据民生证券计算,现在英飞凌市占率为32.7%,是IGBT范畴的肯定巨子。除了英飞凌之外,三菱电机和富士电机现在市占率都为9.6%,其他厂商比方赛米控市占率为6%、Vincotech市占率为4.4%、日立市占率为2.7%。

  因为新能源轿车需求端的迸发与供给端扩产周期的错配,导致现在整个轿车IGBT都处于严峻供不必求的状况。

  早在2022年,业界就传出安森美深圳工厂的2023年产能已悉数售罄,为了避免交不上货的危险,公司已中止承受新的IGBT订单。作为轿车行业前十大半导体供货商之一,安森美IGBT模块产能超五十万只,收入的近1/3来自轿车商场。而安森美中止接单的这一行为,足以阐明当下车规IGBT行情的炽热。供给链人士以为,现在车规IGBT的供需缺口在2023年看不到任何缓解的痕迹。

  SiC功率器材在新能源轿车中首要运用于主驱逆变器、OBC、DC/DC车载和大功率DC/DC充电器范畴。

  其间,在主逆变器中,碳化硅能将动力电池的直流电逆变成三相交流电驱动电机;在OBC(车载充电机)中,能将电网的交流电转变成对应电压的直流电为动力电池充电;而在DC-DC中,碳化硅功率器材将动力电池的高电压转化为12V、48V等低电压,为其他低电压体系供电。

  从全体商场布局看,现在碳化硅器材尤其是车用碳化硅功率器材商场首要由海外大厂掌控,包含意法半导体、英飞凌、Wolfspeed、罗姆及安森美等头部IDM厂商深耕车用商场多年,跨足上游材料到加工器材等工业链各环节,而且与各车企及Tier1厂商及车企协作严密,商场优势显着。

  详细来看,意法半导体在车规碳化硅范畴具有先发优势,其通过首先打入特斯拉供给链,现在在车规级碳化硅模块运用商场占比约41%;英飞凌依托其在车规级功率器材方面的技能沉淀,近两年开辟了群众、现代、日产、小鹏等客户,市占率快速提高,现在市占率为23%;此外,安森美也看好并活跃“押注”车规级碳化硅产品,2021年通过收买衬底供货商GTAT,搭建了从碳化硅晶锭、衬底、器材出产到模块封装的笔直整合方式,建立了自己共同的竞赛优势,首要客户有蔚来、特斯拉、奔驰等。

  依托最大的新能源轿车商场,国内车规功率器材厂商在国产代替的驱动下敏捷兴起

  从技能层面来说,因为功率半导体对晶圆尺度及工艺制程要求相对较低,比方二极管、晶闸管等功率器材现在还是以4英寸/6英寸的微米等级的工艺制程为主,其他如MOSFET和IGBT虽然工艺要求更高一点,但现在也还是以8英寸的工艺制程为主,这和逻辑芯片不断寻求摩尔定律快速更新迭代有较大的差异。

  因而,在当时全球轿车缺芯叠加国产代替的大布景下,依托国内丰厚的晶圆代工、封测资源,我国功率器材厂商或将迎来历史性开展时机。

  整体来看,因为二极管和晶闸管呈现的时刻相对较早,整体结构和出产工艺较为简略,现在我国厂商现已在这两个范畴获得了必定的开展成果。而现在需求增加较快的MOSFET、IGBT等晶体管系列,当时正处于下流高景气和国产代替的要害时期,也有一部分厂商在上述范畴开端兴起。

  从细分商场来看,在二极管范畴,安世半导体、姑苏固鍀、扬杰科技、捷捷微电等厂商市占率坐落国内前列。其间安世半导体在轿车二极管方面具有轿车齐纳二极管、轿车肖特基二极管和整流器、轿车开关二极管等产品,客户除了特斯拉、比亚迪等轿车终端厂商外,也包含了大陆、德尔福、电装等全球顶尖的Tier1厂商;扬杰科技紧抓功率半导体国产代替要害,新能源轿车事务正在持续放量。到现在,公司已获得比亚迪、吉祥、海马、长安轿车、上汽荣威等客户的认证和订单;捷捷微电在新能源轿车方面,有部分瞬态二极管产品现已用于充电桩上,首要协作客户有春风、罗思韦尔等。

  在晶闸管范畴,2021年捷捷微电、年代电气、台基股份别离以28.5%、14.4%、10.7%的份额坐落国内商场前三。其间,捷捷微电在国内轿车电子范畴协作客户有比亚迪、罗思韦尔等,首要用于充电桩中。

  MOSFET方面,据英飞凌数据显现,一辆电动车的MOSFET分立器材用量挨近200 个,部分高端新能源轿车车型对MOSFET的需求可达400个/辆以上,价值总量约传统燃油车的5倍。

  通过多年的开展,现在华润微、士兰微、安世半导体在MOSFET商场份额上位列国内厂商前三,其他比方扬杰科技、姑苏固锝、华微电子、新洁能、东微半导、捷捷微电等近年来开展也十分敏捷。

  从客户来看,现在华润微MOSFET的轿车客户首要有比亚迪等头部新能源轿车厂商;士兰微在轿车MOSFET范畴,现在正在与零跑、汇川、比亚迪、菱电等部分整车厂和Tier1客户配合上量中,估计车载半导体器材将是公司出售增加的首要来历之一;安世的MOSFET客户包含比亚迪、宝马、群众、大陆、德尔福、电装、博世等全球顶尖的轿车终端厂和Tier1厂商;此外,新洁能作为国内首家研制并量产P沟道SGT-MOSFET的规划公司,公司直接向比亚迪供货并构成大批量出售,并通过多家Tier1厂商进入抱负、小鹏、蔚来、极氪等整车客户,部分客户亦已完成规划出售。

  我国作为全球最大的新能源轿车商场之一,跟着国外IGBT产品供给缺乏、交期再三拉长,国内客户除了下全款订单等候产品的一起,也正在逐步承受国产IGBT产品,而且开端有意识培育国内供给链,这给国内IGBT厂商带来了新的时机。

  现在,在IGBT范畴,比亚迪、斯达半导、年代电气排名前三,此外士兰微、华润微、宏微科技、新洁能、智新半导体、青蓝半导体、翠展微等企业在车规IGBT范畴也开展敏捷。

  详细来看,比亚迪半导体背靠母公司比亚迪,占有我国最大的终端商场,其IGBT模块首要供自己运用。在自有产能严峻求过于供的状况下,近年来比亚迪也逐步向士兰微、斯达半导、年代电气、华润微等具有车规级IGBT出产能力的本乡企业下单,订单等级达亿元,以保证激增的新能源轿车出产对IGBT的需求;斯达半导与国内大部分干流车企已获得协作联络,当时客户包含比亚迪、广汽、长安、奇瑞、北汽等;年代电气主供中车旗下商用车,现在已大批量供货广汽、春风、小鹏、抱负等客户;士兰微当时主供客户包含零跑、汇川、上汽、吉祥等厂商;宏微科技正在和一汽、北汽、长城等厂商进行定点项目认证作业;春风轿车旗下智新半导体的IGBT出产线已彻底进入主动化出产流程,一期年产能为30万只。二期建成后,年产能将到达120万只,产品已运用于春风风神、岚图等自主品牌车型;广汽集团子公司与株洲中车年代合资建立青蓝半导体,一期和二期规划项目悉数建成后,可完成年产60万只轿车IGBT模块的总产能,利于翻开两边在新能源轿车IGBT范畴的开展局势。

  通过若干年的开展,碳化硅与功率器材首要的结合方法首要包含包含二极管、晶体管和模块(混合模块)三大类。其间碳化硅二极管和MOSFET晶体管因其性能优越,成为现在运用最广泛、工业化老练度最高的碳化硅功率器材。此外,跟着技能的不断开展,碳化硅(混合)模块也开端逐步成为当时较多厂商的运用挑选。

  依据Yole数据显现,2021年全球碳化硅功率器材商场规划约10.9亿美元,其间轿车用碳化硅商场规划达6.9亿美元,占比达63%。跟着碳化硅在新能源轿车浸透率快速提高,其商场规划也将不断扩大。

  从首要玩家来看,国内车用SiC功率器材供货商首要有比亚迪半导体、斯达半导、三安光电、泰科天润、闻泰科技及根本半导体等集芯片规划、制作、封测为一体的IDM厂商。

  上车状况方面,比亚迪的碳化硅产品首要供旗下车型运用为主,现已大规划运用到比亚迪汉EV高性能四驱版别等多款车型上;三安光电作为碳化硅全工业链公司,其长沙SiC全工业链工厂完成投产,至今公司650V到1700V SiC二极管产品累计出货达百余万颗,首要轿车客户首要有吉祥、广汽、福汽及金龙等;斯达半导现在已有多个碳化硅MOSFET的800V定点项目,早在2021年碳化硅模块的在手订单就现已到达3.4亿元,首要客户有小鹏、奇瑞、华为等;华润微在碳化硅范畴首要有1200V碳化硅MOSFET等产品,2022上半年碳化硅器材营收同比增加433%,待交订单超越1000万元,首要轿车客户有华为、上汽、长安等。

  展望2023年,跟着800V高压渠道的持续推动,将有更多的碳化硅器材会在新能源车上搭载,相关国产厂商现已迎来国产代替的要害窗口期。

  我国作为全球最大的新能源轿车商场,其销量占全球比重已达53%。但在车规功率器材商场方面,一直以来却被国际巨子占有,国内自给率仅8%,存在巨大的供需缺口。

  此外,因为功率半导体器材技能迭代速度较慢,而且运用周期较长,这给了国内厂商足够的开展和追逐的时刻。未来,在新能源轿车超预期开展、供给链安全、国产代替进程加快推动的驱动下,信任会有一批有相关技能储备的国内功率器材企业会捉住新能源轿车的开展时机终究锋芒毕露。

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