看点:新能源汽车强劲,掀起电力半导体市场新浪潮。

据国际半导体巨头英飞凌统计,在一辆传统燃料汽车的电动机驱动系统中,电力半导体的价值为17美元,一辆纯电动汽车的价值为265美元,增长了近15倍。新能源汽车给电力半导体带来了巨大的增长潜力。本期的智能内参推荐了天丰证券的电力半导体行业报告,介绍了在新能源电动车热潮中电力半导体行业的全球格局和市场的新机遇。在本文的报告(天丰证券-电子行业:“技术推进应用驱动”,电力半导体正在迎来新的发展机遇)中,可以通过回答关键词“nc352”获得(公众号:zhidxcom)。电力半导体:电力转换核心元件电力半导体装置是实现电力转换的核心部件,广泛应用于消费电子、新能源交通、轨道交通、发电、配电等电力电子领域。

根据载流子类型的不同,电力半导体可以分为两极型电力半导体和单极电力半导体。阳极型电力半导体包括功率二极管、双极结晶体管(BJT)、功率晶体管(GTR)、晶闸管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。单极功率半导体包括功率MOSFET、肖特基势垒功率二极管等。从市长/市场格局来看,目前外国电力半导体制造商的制造水平较高,已经形成了较高的专业壁垒。欧洲、美国、日本制造商凭借技术及品牌优势,占据全球电力半导体零部件市场的70%。其中,英飞凌机以18.6%的市长/市场占有率位居世界第一(2017年英飞凌财报数据)。我国电力半导体研究比较晚,目前大陆、台湾主要集中在二极管、低压MOSFET等低端电力零部件市场,IGBT、中高压MOSFET等高端零部件市场主要由欧美、日本企业占据。但是国际电力半导体制造商尚未形成专利和标准垄断。国内制造商与外国企业相比,在服务客户需求、成本节约等方面具有竞争优势。

据中商产业研究院称,2022年全球电力半导体市长/市场规模预计将达到426亿美元,其中国产替代空间非常广阔。电动汽车的崛起,点燃全球电力半导体市长/市场电力半导体是电动汽车的重要组成部分。例如,特斯拉型号S车型使用的三相异步电动机,每一阶段的驱动控制需要28个IGBT(绝缘栅双极晶体管)芯片,三相共需要84个IGBT芯片。

因此,新能源汽车产业的崛起给电力半导体带来了巨大的增长潜力。电机控制系统和充电桩是汽车IGBT的主要增长点。IGBT属于电力驱动系统的逆变器模块,将电力电池的直流逆流转换成交流电,供应给驱动电机。IGBT约占新能源汽车电机驱动系统和车辆充电系统成本的40%,约占总成本的7%至10%,其性能直接决定了车辆的能源利用率。1、IGBT:由硅基功率半导体核心“内化门双极性晶体管”(IGBT)、绝缘栅极双极性晶体管、双极性晶体管(BJT)和绝缘栅极场效应晶体管(MOS)组成的复合全控制电压驱动IGBT是直流

在结构上,IGBT比MOSFET(金氧半小时晶体管)多一层P区,通过P层孔注入可以降低部件的传导阻力。随着电压的增加,MOSFET的传导阻力也会增大,因此其传导损失比较大。特别是在高压应用中。IGBT的传导阻力相对较小。

IGBT多应用于高压领域,MOSFET主要应用于高频领域。IGBT集中在变频器、变频器和其他高压产品上。MOSFET主要用于稳定器、高频感应加热等高频产品。2.IGBT市场格局取决于电压分布,消费电子领域使用的IGBT产品主要是600V以下,如数码相机、闪光灯等。超过1200V的IGBT常用于电力设备、汽车电子、高速铁路和汽车。电动车常用的IGBT模块为3300V和6500V。智能电网使用的IGBT通常为3300V。全球IGBT市场的主要竞争对手包括德国英飞凌、日本三菱、富士电机、美国安森美、瑞士ABB等,前5大企业的市长/市场份额超过70%。

目前,外国企业开发了完善的IGBT产品系列。其中,煽动等企业在消费级IGBT领域处于优势地位。ABB、英飞凌、三菱电机在工业级IGBT领域占据优势,超过1700V。在3300V以上电压等级领域,英飞凌、ABB、三菱电机三家公司占据垄断地位,代表国际IGBT技术的最高水平。

国产追赶仍然需要时间。中国电力半导体市场占世界电力半导体市长/市场份额的50%以上,但中端MOSFET和IGBT零部件中90%依赖进口。第三代化合物半导体3354前景广阔,产业变革1、碳化硅SiC:高压元件领域的破局者,电力半导体材料的碳化硅(SiC)是第三代半导体材料的代表。SiC比SI(硅)能减少更多的能源损失、小型化和耐高温。SiC主要用于光伏逆变器(PV)、储能/电池充电、不间断电源(UPS)、开关电源(SMPS)、工业驱动器和医疗市场,可用于实现驱动系统(如电动车逆变器)的少量化。2017年全球SiC电力半导体市长/市场总额达到3.99亿美元。预计到2023年,市长/市场总额将达到16.44亿美元,年均复合增长率达26.6%。在应用方面,混合动力及纯电动汽车的增长率最高,为81.4%。

目前,英飞凌和韩国占全球SiC市场的70%。罗姆在本田的Clarity上安装了SiC电源装置。Clarity是世界上首个由FOSE C驱动的燃料电动车,具有高温下的运动和低损耗等特点,可以减少用于冷却的散热片,扩大内部空间。丰田的燃油车米拉伊实现了4人,本田的Clarity实现了5人席位。

在国家政策方面,目前我国正在有力地超越第三代半导体产业的弯道。2018年7月,国内首次正式发布《第三代半导体电力电子技术路线图》,提出了中国第三代半导体电力电子技术的发展路径和产业建设。2.氮化镓之间:手机迅速占据最大份额,5G射频迎来发展机遇。除SiC外,肝脏(氮化镓)也是第三代半导体材料的代表。GaN部件可分为射频设备和电力电子设备,包括无线充电、电源开关和其他市场用SBD、FET等电力电子产品。无线设备面向PA、MIMO等基站卫星、雷达市场。

目前,手机快速充电占据了电力之间市场的最大份额。但是随着5G应用的临近,GaN射频设备市场也处于快速发展阶段。GaN在应用于充电器时,可以有效地减少产品的大小。目前市面上的GaN充电器支持USB高速充电,27W、30W和45W电力占大部分。苹果公司还考虑将GaN技术作为无线充电解决方案,这可能会带来GaN电力设备市场的杀手应用。

为了满足高数据传输速率和低延迟的5G要求,GaN技术必须实现更高的目标频率。GaN的小尺寸和高功率密度功能使您能够实施模块化射频前端设备等高度集成的产品解决方案,以满足5G核心技术MassiveMIMO的需求。目前,英飞凌、安森美、意法半导体是全球GaN市场的行业巨头。

根据Maximize Market的研究,到2026年,全球GaN电力设备市长/市场规模将达到4.4亿美元,复合年增长率将达到29.4%。近年来,越来越多的公司加入了GaN的产业链。初创企业EPC、GaN System、Transphorm等。大部分选择台积电或X-FAB作为代理合作伙伴。英飞凌、安森美、意法半导体等行业巨头采用IDM模式。全球格局:产业巨头的优势在2017年全球电力分立机和模块市长/市场总额达到186亿美元。其中,英飞凌以18.6%的市长/市场占有率名列第一。第二个是安森美,第三个是意法半导体。

细分领域:2017年全球电力分立IGBT市长/市场总额达到11亿美元。其中,英飞凌以38.5%的市长/市场占有率排在第一位,第二位的是富士电机。2017年全球电力分立MOSFET市长/市场总额达到66.5亿美元。其中,英飞凌以26.3%的市长/市场占有率名列第一。第二个是安森美。

2017年,恩智浦在全球电力装置市场的营业收入排名第一。营业收入为60.48亿韩元,净利润为14.47亿韩元,净利润为0.24。英飞凌第二,营业收入55.26亿韩元,净利润6.19亿韩元,净利率0.11。每个电力零部件制造商都有自己的优势产品。安森美是最大的汽车图像传感器企业。在全球ADAS市场上,安森美的图像传感器占据了70%的市长/市场份额。微控制器和SoC是丽莎电子的主要产品。Lisa电子在全球微控制器市场处于领先地位。智物认为,汽车电子市场广阔,体积大,是半导体制造商的士兵们必争的地方。目前,随着新能源汽车产业浪潮在全球范围内兴盛和崛起,电力、半导体、——这款电动汽车的核心零部件3354迎来了前所未有的时代新机遇。报告中提到的IGBT和SiC/GaN第三代化合物半导体电力装置有望成为此次电力半导体浪潮的行业领先者,在技术推动和应用推动下迎来新的发展机遇。这篇文章始于“微信公众号:智力物品”。文章内容是作者的个人观点,不代表华文网立场。投资者据此操作,风险请自行承担。(责任编辑:张阳HN080)

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