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AI芯天下丨新能源汽车需求大量增加,功率半导体市场将迎来井喷

2019-07-05 10:40
Ai芯天下
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近两年来,以手机和移动通信基站为代表的通信类整机产品产量将有所回调,相关功率器件产品市场规模增速将有所放缓,而消费电子穿戴设备等产品尚未形成爆发式增长,PC产品出货量下滑。在此情况下,汽车电子市场对于功率半导体拉力的重要性就不断凸显出来。

驱动半导体成长

近5年,全球汽车产量从2012年的8213万辆,增长至2017年的9704万辆,根据中国信息产网预估,从2018到2022年,全球汽车销量年均复合年增长率约为3.2%,预计2022年,全球汽车销量将增加至1.14亿辆。

中国汽车产业快速发展,增长率处于世界前列,产量由2012年的1930万辆增长至2017年的2900万辆,平均年复合增长率为8.5%,已成为全球最大的汽车制造国和消费国,2017年,约占全球总产量的29.8%。预计到2022年,中国汽车产量将增长至3970万辆,约占全球产量的36.6%,2017至2022的年复合增长率为6.5%。

功率半导体主要运用在汽车的动力控制、照明、燃油喷射、底盘安全等系统当中。新能源汽车新增半导体用量中大部分是功率半导体。在传统汽车中,功率半导体主要应用在启动、发电、安全等领域,占传统汽车半导体总量的20%,单车价值约为60美元。

AI芯天下丨新能源汽车需求大量增加,功率半导体市场将迎来井喷

由于新能源汽车普遍采用高压电路,当电池输出高电压时,需要频繁进行电压变换,这时电压转换电路(DC-DC)用量大幅提升,此外,还需要大量的DC-AC逆变器、变压器、换流器等,这些对IGBT、MOSFET、二极管等半导体器件的需求量也有大幅增加。以上这些极大带动了汽车电子系统对功率器件需求的增加。

纯电动汽车的半导体成本为704美元,比传统汽车的350美元增加了1倍,其中功率器件成本高达387美元,占55%。纯电动汽车相比传统汽车新增的半导体成本中,功率器件成本约为269美元,占新增成本的76%。

未来几年,电动汽车的销量增速有望超过50%。据EVsales统计,2017年全球电动车销量超过122万辆,同比增长了58%。2018年,电动车销量明显提速,1~4月,全球电动车销售达到43.55万辆,较去年同期增长了68.18%,销量呈现出加速增长的态势。

受益于政策支持及销售补助,预计全球及中国新能源电动车销量的复合年增长率将达到32%,这将带动相关半导体,电子产业链的快速发展,汽车作为拉动半导体产业发展的三驾马车之一绝非虚言。5G、物联网和汽车电子被认为是下一波带动半导体产业发展的三大引擎。

AI芯天下丨新能源汽车需求大量增加,功率半导体市场将迎来井喷

本土功率半导体成绩亮眼

受益于国产替代的政策推动和缺货涨价的状况,去年起多家中国本土功率半导体厂商取得亮眼的成绩,并扩大布局。

其中,比亚迪微电子凭借拥有终端的优势,在车用IGBT市场快速崛起,取得中国车用IGBT市场超过两成的市占率,一跃成为中国销售额前三的IGBT供应商;MOSFET厂商华微电子和扬杰科技营收大增,并且逐渐导入IGBT市场。

展望2019年,从终端需求来看,新能源汽车仍然为中国功率半导体市场最大需求来源,2019年中国新能源车产量预估为150万辆,较前一年成长45%,其ADAS系统、电控以及充电桩的需求将带动功率分立器件市场规模约270亿元。

同时,5G建设所需的基站设备及其普及后带来物联网、云计算的快速发展,将对功率半导体产生长期大量需求,另外,工业自动化规划持续推进,与之相关的电源、控制、驱动电路将持续推升中国功率半导体的采购。

从供应端来看,2019年虽然有3-5条功率产线将进入量产,但预计今年前三季度功率分立器件产品缺货情况恐难有明显好转,多家厂商的产品价格预期仍将上涨。

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新技术助推第三代半导体发展

与传统燃油车不同,新能源车动力源发生根本性改变,对汽车动力传动系统中的功率器件提出新需求新能源车新增功率器件价值量主要就是来自于汽车的驱“三电”系统,包括电力控制,电力驱动和电池系统。不同电动化汽车所需要的功率半导体器件数量不同,随着纯电动车型的增多,汽车功率半导体器件将迎来量价齐升。

第三代半导体具备着高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点,因此被业内誉为固态光源、电力电子、微波射频器件的“核芯”以及光电子和微电子等产业的“新发动机”。目前发展较好的宽禁带半导体主要是SiC和GaN。

新能源电动汽车在近几年发展的推动下,SiC功率器件的需求是一路猛增。据Yole统计,2017年SiC功率器件业务达到3.02亿美元,较2016年的2.48亿美元增长22%。采用了SiCMOSFET模块的特斯拉Model3实现了产能增长,Yole估计,到2023年,SiC功率半导体市场将达到15亿美元。

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今天的SiC市场已经是3.5亿美元的市场,预计未来五年内会增长到13亿美元。未来Si仍将主导电动汽车市场,SiC将迅猛发展,尤其是全SiC模组。SiC半导体将快速增长,除电动汽车领域外,预计2017至2027年年均复合增速达到14.8%,增长最快的领域为充电桩,在各类产品中,全碳化硅模块及碳化硅结型场效应晶体管增长较快。

据报告显示,功率半导体占到新能源汽车新增半导体用量的76%、新能源整车半导体用量的50%。IGBT模块是新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件,成本占到新能源整车成本的10%,占到充电桩成本的20%。

由于未来几年新能源汽车及充电桩市场将进入爆发期,IGBT等功率半导体作为其核心器件也将迎来黄金发展期。预计未来5年国内新能源汽车和充电桩市场将带动200亿元IGBT模块的需求。

作为半导体产业与节能减排政策落地实施的契合点,功率半导体产业受益于国家重点支持,有望在十三五期间实现从“材料-晶圆-封装-器件-应用”的全产业链自主技术突破,尤其是在新能源领域广泛应用的MOS器件及IGBT模组,以及SiC/GaN等新型材料器件的应用方面。

AI芯天下丨新能源汽车需求大量增加,功率半导体市场将迎来井喷

结尾:

汽车市场发展方兴未艾,汽车的各大系统组成对半导体元器件的种类和数量需求都很旺盛,这其中,功率半导体表现将尤为突出,必将是国内外厂商争夺的焦点,好戏在后头。

未来功率半导体的增长点将来自新兴领域,包括电动汽车及新一代通信、云计算等。汽车用功率半导体将走向高可靠性、高集成度、大功率化和可生产性的发展趋势。

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