不管慢充快充，功率半導體已是必爭之地，國內企業進度如何？

近年，隨著新能源汽車對功率半導體需求的增加，各車企都在紛紛發力功率半導體。

對車企而言，斥巨資布局車芯產業鏈，已是家常便飯。特別是近幾年經歷“缺芯”折磨，車企的布局力度更加不遺余力。其中，汽車功率半導體成為了加碼重心。


功率半導體市場，水漲船高

功率半導體是電力電子設備實現電力轉換和電路控制的核心元器件，主要用來對電力進行轉換、控制，用于改變電子裝置中的電壓和頻率、直流交流轉換等，涉及電動汽車的驅動效率、充電速度以及續航里程等多方面性能，是電動汽車三電系統的核心部件。

當前，汽車“新四化”變革狂飆突進，對車規級功率器件的需求逐漸向IGBT、SiC MOSFET等高價值量高功率器件靠攏，也推動著各種DC-DC模塊、電機控制系統、電池管理系統、高壓電路等部件需求量急劇攀升，功率半導體需求量水漲船高。

據Strategy Analytics數據統計，相較傳統燃油車，純電動車型中的功率半導體使用量大幅提升，價值占比約為55%。2022年新能源汽車的單車功率半導體價值量達458.7美元，約為傳統燃油車的5倍。

在眾多被新能源汽車帶動的半導體產品中，汽車功率器件市場成為受益最大的賽道之一。受量價齊升帶動，汽車領域功率半導體市場份額逐年提高，目前占比已經達到35%，金額約為160億美元。

其中，受益于其下游電動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，突顯出車企對半導體的依賴程度。其中，作為最大的增量產品，功率半導體正迎來“量價齊升”的快速發展階段。

在其重要性愈發凸顯趨勢下，車企的布局重心也逐漸向功率半導體領域傾斜。


兩大關鍵指標

電動汽車的銷量提升對于終端消費市場的不斷滲透，也帶動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。

據貝殼投研數據，2021年中國車規級IGBT市場規模為47.8億元，預計到2025年，其將達到151.6億元。另據芯謀研究數據，2021年和2025年中國車規MOSFET的市場規模分別約為73.5億元和122.5億元。

電動汽車一般包括純電動、插電混動、混動(中混和強混)等。在此類汽車上，電機驅動、照明、熱管理、電動汽車主驅逆變器、DC/DC、升壓器和OBC(車載充電器)等產品將依據各自的工作功率大小，選擇不同的功率半導體器件。

據半導體行業縱橫數據，混動和純電動汽車上功率半導體價值量分別占單車半導體總價值的40%和55%。另外據英飛凌統計數據，純電動汽車半導體價值量預估在1000美元左右，而車載功率半導體則達到550-600美元左右。

隨著汽車對于電動化、高壓化等需求的逐步滲透，整車動力電池電壓平臺逐漸從現有的400V升級到800V系統，以滿足消費者對電動汽車的長續航、快速充電等需求。這也對功率半導體的性能參數提出了更高的要求，因此中高壓功率器件如SJ MOSFET、IGBT和碳化硅MOSFET將會在車端得到大量應用，且其單車價值量有望繼續提升。

我們可以預測，隨著電動汽車銷量穩健增長，最先獲益的功率半導體有望是當前具代表性的器件——硅基MOSFET、IGBT以及碳化硅。

另外，根據汽車不同的系統應用，通常會選用不同規格的功率半導體分立器件和模塊。而在眾多種類中選型時，車載功率半導體成本和效率是最關鍵的兩大要素。一般需要考慮用合適的功率去匹配相對應的電壓和電流，再結合系統效率和成本最終設計出一套最優方案。

由此可見，成本和效率將成為車載功率半導體廠商進行市場競爭的核心點。


國內車企加速布局

在新能源汽車領域，中國汽車企業除了布局上游鋰資源領域和組建動力電池合資公司外，還將目光放在了上游半導體領域，布局車規級功率半導體生產和研發。

6月20日，吉利孵化的功率半導體公司晶能微電子完成A輪融資，老股東高榕資本領投，吉利資本、廈門建發、春山資本、清控招商等機構跟投。完成A輪融資后，晶能微電子將按照既定目標，扎實推進功率半導體的設計研發、模塊制造和上車應用。

今年3月份，晶能微電子自主設計研發的首款車規級IGBT產品成功流片，該款IGBT芯片采用第七代微溝槽柵和場截止技術，通過優化表面結構和FS結構，兼具短路耐受同時實現更低的導通/開關損耗，功率密度增大約35%。兩個月后，專為新能源商用車動力總成系統打造的1200V平臺IGBT芯片已流片成功，為乘用車電控系統開發的750V平臺IGBT芯片已轉入量產階段。

無獨有偶，在車規級功率半導體領域布局的車企不止吉利一家。深藍汽車與斯達半導體達成合作，雙方組建了一家名為“重慶安達半導體有限公司”的全新合資公司，雙方將圍繞車規級功率半導體模塊開展合作，共同推進下一代功率半導體在新能源汽車領域的商業化應用。

據斯達半導體2022年財報顯示，斯達半導體長期致力于新能源汽車功率半導體芯片和模塊的研發、生產和銷售，是國內新能源汽車大功率車規級功率模塊的主要供應商，2022年全年斯達半導體車規級模塊配套超過120萬輛新能源汽車，其中A級及以上車型超過60萬輛。

此外，理想汽車在去年與三安半導體共同出資組建斯科半導體公司，專注于碳化硅功率模塊的開發，規劃年產能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，生產車規級IGBT，東風汽車與中國中車組建智新半導體，投產以第六代IGBT技術為基礎IGBT模塊，IGBT模塊將搭載于東風風神、嵐圖等自主品牌車型上。

目前，多數車企著手布局基于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、低能量損耗優點，能夠增加車輛續航里程，體積更小的SiC MOSFET模塊使得電控體積大幅度縮小，進而減輕整車重量。

功率半導體在新能源汽車產品之中的重要地位，使得車企無法忽視在這一領域布局。而隨著電動化轉型腳步加速和新能源汽車市場的高速增長，功率半導體作為產品的核心部件，穩定且低成本的供應更為重要。

據Strategy Analytics數據統計，混合動力汽車中功率半導體的價值量達到425美元，是傳統燃油車的6倍；純電動汽車中的功率半導體價值量達387美元，是傳統燃油車的5.5倍。

車企通過組建合資公司等方式合作布局功率半導體領域，不僅能夠確保功率模塊供應的安全穩定和高性價比，還能夠提早布局下一代功率半導體的研發，在純電動汽車市場競爭中形成一定優勢。