【本田电子烟电阻丝怎么安装】电力半导体行业研究：IGBT占优势，SiC必不可少。

(报告作者/作者：中航证券，游牧)

一、新能源、动力“CPU”帆板拥抱

汽车电动化激增，汽车半导体如火如荼

电动车进入发展快车道，车辆半导体景气度提高。据Ev Volumes统计，全球2021年新能源车销量为694万辆，同比增长106%，2022年欧洲新能源车销量低迷，但2022年1 ~ 6月国内新能源车销量为260万辆，同比增长1.1倍。随着国内新能源汽车持续繁荣，EV Bolumus预计2022年全球电动车销量将达到1070万辆，同比增长54.3%。

随着电动车的繁荣，国际半导体领先供应商的汽车业务收入创新很高，其中电力半导体领先英飞凌的汽车相关业务在2021年同比增长约37%，代替工厂领先台湾半导体Manufaccuring的汽车业务同比增长约51%。

电动车核心部件，高价值比

电动车半导体自行车的价值激增，逆变器用电力半导体最高。据英飞凌称，电动车的半导体自行车价值比燃油车增加了约950美元，其中约900美元来自电力半导体的使用，而逆变器使用的电力半导体约占自行车电力半导体总价值的75%。

电机和逆变器是电动车新的核心需求，电力部件(IGBT和碳化硅MOS)是逆变器的核心部件，也是保证车辆性能的主要方法之一。与在计算机上处理数字信号的CPU一样，电源设备是电动汽车电源上的“CPU”。CPU依赖软件在0和1之间转换信号流。电源设备依赖变频控制软件来处理电源流量的打开和关闭。

力量“CPU”持续高赛

全球电力半导体持续供应不足。主要电力半导体供应商纷纷宣布涨价，筹款利明显上升。受供需关系的影响，目前供应商进入提前补充库存阶段，季度销售额/库存比率保持正常水平。2021年业界经历的缺货行情仍在持续，头部供应商明显感觉到供应不足的生产能力不足。据英飞凌称，包括尚未确认的订单在内，2022年1 ~ 3月英飞凌拖欠的订单额从去年第四季度的310亿欧元增加到了19.4%至370亿欧元。在这些订单中，50%以上是与汽车相关的产品，超过75%的订单可以在未来12个月内交付，积压的订单似乎远远超出了英飞凌的交付能力。

供应链改造，上下合力推进国产化

新能源电气系统的垂直一体化趋势越来越明显。新能源电气系统在车辆安全和性能性能方面发挥着重要作用，主机厂的控制意愿很高，以避免潜在的技术缺陷和容量不足风险。与此同时，相关技术仍处于发展阶段，垂直整合带来的独家供应可以打造主机厂新的核心竞争力，更高的产品价值和利润也可以成为重要的激励因素。

目前，国内OEM在国产化大体上，对供应链稳定的考虑是培养自主半导体产业，成立投资或合资公司，共同探索下一级半导体技术和质量达标方案，或者自制自己的模块生产线，将质量掌握在自己手中。OEM和Tier供应商通过对电力模块的设计和制造进行完整的评估测试和长期管理培训，可以轻松地采用部分当地电力芯片，从而找到控制成本的合适方案。

第二，IGBT占优势

IGBT:获取长短复合动力装置

电力半导体设备(Power Electronic Device)也称为电力电子设备和电力电子设备，是可直接用于电力处理的主电路中用于电力转换或控制的电子设备，主要用于电力转换、电力放大、电力开关、电路保护、整流等。

电力半导体可分为电力半导体分离装置(Power Discrete)(包括电力模块)和电力半导体集成电路(Power IC)两大类。根据零件结构的不同，现有的功率半导体分立器件可以分为二极管、功率晶体管、晶闸管等。其中功率晶体管分为双极晶体管(BJT)、结场效应晶体管(JFET)、金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。

进口替代空间大

我国电力二极管、电力三极管、晶闸管等分立器件大部分实现了国产化。MOSFET、IGBT、SiC等高端分立器件产品严重依赖进口。

耗散功率大于5瓦的晶体管一般是电力装置。我国的消耗量1瓦晶体管的进出口规模逐年增加，进口规模的增加大于出口规模。IGBT在电力晶体管中属于技术壁垒较高的产品，我国起步较晚，有较广阔的进口替代空间。

技术迭代周期长，国产替代品赶上了成熟的商品

经过几十年的发展，IGBT头部供应商英飞凌不断改进芯片结构，使IGBT技术成为第七代。IGBT1和IGBT2将不再用于英飞陵。目前使用最广泛的是IGBT4。国内部分供应商目前可以在第四代量产。IGBT的发展方向仍然是提高内压、增加电流、增加功率、提高最大工作室温。

汽车IGBT模块led市长/市场

IGBT具有电阻小、开关速度快、工作频率高的特点，可以提高各种电路中电源转换、传输和控制的效率，达到节约能源、提高工业控制水平的目的，广泛用于电机节能、铁路运输、智能电网、航空航天、家电、汽车电子、新能源的发展

电动车成为驱动IGBT需求的主要动力。比亚迪半导体招聘书显示，从2020年IGBT模块在全球应用中的比重来看，工业控制比重为33.5%，是目前IGBT最大的应用领域，新能源汽车占14.2%。今后，汽车电动化、智能化推进汽车管制级IGBT是增长最快的细分领域，远远超过行业平均增长率。

依靠国内新能源汽车的高速发展，据中国轻工业研究院透露，新能源汽车IGBT在2020年成为中国IG。

BT第一大应用领域，占比约 30%。工业控制、消费电子（家电）与新能源发电市场分别占比27%、22%、11%，为中国新能源汽车外前三大应用领 域。

高功率IGBT价值凸显

2022年国内新能源车呈现市场下 沉的趋势，A级车型以下的销量占 比有所提升，但A级以上的车型需 要使用更大功率的IGBT。产品附 加值高，技术壁垒高的大功率 IGBT仍然是未来国产替代的主要 方向。

从主机厂的角度来观察国内IGBT 市场规模，国内高端车型的主机厂 主要包括特斯拉、理想、蔚来、小 鹏等，电机功率在180kw以上。 特斯拉使用的碳化硅和IGBT模块 主要由意法半导体、英飞凌提供， 国内技术上还有差距。比亚迪的驱 动IGBT大部分由比亚迪半导提供。 保守测算，短期内国产替代的市场 在180kw以下，再除去比亚迪的 市场，2021年国内供应商主要面 对的车载驱动IGBT的市场规模约 为25亿元。

技术持续迭代，芯片、封装具提升空间

目前，为满足电动汽车的功率需求，牵引逆变器中一般使用多芯片并联的功率模块。可通过提高芯片电流密度，和改进封装工 艺，来实现模块功率密度以及模块电、热性能的综合提升。

在电动汽车应用领域，IGBT芯片性能优化的思路基本为：在沟槽精细化的基础上，采用薄片工艺并优化背面缓冲层设计，再 结合优良的终端结构提高芯片耐压等级；将IGBT芯片和反并联二极管整合于一体，形成RC-IGBT结构，进一步提升芯片电流 密度；芯片上集成温度/电流传感器，门极驱动电阻以及RC芯片，有利于提高芯片长期运行的可靠性。

在封装层面，为了实现高可靠性、高功率密度、成本优势，目前汽车厂商主流的几种模块应用解决方案，主要分为：分立器 件 ；1 in 1；2 in 1 ；6 in 1。虽然6 in 1模块对汽车来说并不是最优设计，但由于其设计应用的方便性，在短期内还将占据 主流，技术改进主要聚焦在散热技术和可靠性。

国内百舸争流，车载IGBT加速替代

国产车载IGBT拐点已至，实现市占率的快速上升。 据爱集微，2022年一季度国内出货量前五的功率器 件供应商中，已经有三家中国本土企业入列，分别为 斯达半导、比亚迪半导体、时代电气，三家合计装机 量占比约40%。

比亚迪半导体具备产业下游的支持，随着比亚迪新能 源车的销量增长，比亚迪半导体的IGBT高速发展。 斯达半导生产的应用于主电机控制器的车规级IGBT 模块持续放量，2021年合计配套超过60万辆新能源 汽车，其中A级及以上车型配套超过15万辆。时代电 气具备高压IGBT的丰富经验，并且拥有中车集团的 下游支持，2022年新能源车IGBT预计年内交付的在 手订单70万台。

三、碳化硅势在必行

车载碳化硅势在必行

与硅（Si）相比，碳化硅（SiC）是一种介电击穿强度更大、饱和电子漂移速度更快且热导率更高的半导体材料。因此，与硅 器件相比，当用于半导体器件中时，碳化硅器件可以提供高耐压、高速开关和低导通电阻。鉴于该特性，其将成为有助于降低 能耗和缩小系统尺寸的下一代低损耗器件。据东芝半导，通过更改2kVA单相逆变器产品的开关元件（将IGBT替换为SiC MOSFET），额定运行期间每个器件的损耗降低了约41%。这主要归功于SiC MOSFET卓越的开关能力。

除了降低损耗外，采用SiC MOSFET还具有诸多优点。SiC MOSFET在高温环境下具有优异的工作特性，与IGBT相比，可简化 现有散热措施。此外，由于开关损耗非常低，系统可在比IGBT开关可支持频率更高的频率下运行。如能提高开关频率，就可 以降低外围器件（线圈和电容器）的使用，从而节省空间和成本，并使产品具有更大的竞争优势。

本土车厂进入碳化硅元年

随着越来越多新能源车型采用碳化硅器件，显示出碳化硅对传统车用硅基IGBT的替代已经逐渐展开。特斯拉上海工厂和比亚迪 在其电机控制器的逆变器中已经采用了SiC MOSFET的芯片作为核心的功率器件。丰田、大众、本田、宝马、奥迪等汽车企业 也都将SiC功率器件作为未来新能源汽车电机驱动系统的首选解决方案。

国内SiC供应商中，比亚迪半导体实现了SiC三相全桥模块在新能源汽车电机驱动控制器中大批量装车。2022年，国内造车新势 力蔚来ET7、小鹏G9均采用了碳化硅器件。国内车厂的SiC MOSFET渗透率有望加速提升，随着搭载高功率电机的新能源车销 量增长，车载SiC MOSFET需求将持续增长。

国内电驱动SiC MOSFET市场有望高速成长

假设特斯拉品牌效应对销量的带动作用渐近瓶颈，国产品牌占比逐步提升，国内本土品牌电车（电机功率高于180kw）销量于 2025年达到2022年国内整体销量水平，2022-2025年销量增速分别为52.9%、40%、30%、20%；

国产多款主流高端车型于2022年开始搭载碳化碳MOSFET，碳化硅的渗透率有望加速，假设渗透率分别为20%、30%、40%、 50%；单车电驱动SiC价值量每年下降5%。

据我们测算，至2025年，本土主机厂对电驱SiC需求空间约98.84亿元，2021-2025年复合增长率约92%。

碳化硅降本核心：提高衬底生产速率及良率

以碳化硅材料为衬底的产业链主要包括碳化硅衬底材料的制备、外延层的生长、器件制造以及下游应用市场。在碳化硅衬底上， 主要使用化学气相沉积法（CVD法）在衬底表面生成所需的薄膜材料，即形成外延片，进一步制成器件。

SiC器件的制造成本中，SiC衬底成本占比50%，SiC外延的成本占比25%。SiC衬底成本较高的原因在于，目前主流商用的PVT 法晶体存在生长速度慢、缺陷控制难度大，推高了SiC的单片成本。

国内起步较晚，全产业链奋力追赶

碳化硅行业企业的业态主要可以分为两种商业模式：第一类是覆盖较全的产业链环节，同时从事碳化硅衬底、外延及器件的 制作，例如科锐公司等；第二类是只从事产业链的单个或者部分环节，例如II-VI公司等。

国内碳化硅产业起步较晚。衬底方面，科锐和II-IV公司已分别于2009年和2012年实现了6英寸衬底的量产，国内公司如天岳 先进于2019年才实现了量产。此外，科锐于2015年具备了更大的8英寸衬底量产能力，国内公司目前尚未有公司在8英寸实现 突破。器件方面，意法半导体、英飞凌等设计、生产的SiC MOSFET已经批量应用于特斯拉，国内斯达半导、比亚迪还处于小 批量供应阶段。

四、附表：全球产能统计

功率半导体现有产能

英飞凌、意法半导体、安森美等国际头部功率半导体供应商的现有产能以8英寸线为主，并逐渐向12英寸线转移。日系 供应商富士电机、东芝也在加速扩张。国内供应商起步较晚，4至6英寸的功率半导体产线居多，但有多条8英寸、12英 寸以及碳化硅在建设、爬坡中。由于功率半导体的迭代速度较慢，国内供应商有更充足的时间追赶国际头部公司，逐渐 实现功率半导体的国产化。

全球扩产统计

国外供应商扩产项目以12英寸功率半导体产线，以及6英寸、8英寸碳化硅产线为主。产能释放时间在2023年之后，因此短 期内，全球功率半导体仍将呈现供需紧张的局面。

国内功率半导体供应商中，华润微、士兰微、闻泰科技、燕东微电子均有12英寸线的在建产能。华润微、士兰微、斯达半 导、时代电气、燕东微电子正在建设、规划碳化硅6至8英寸的产线。比亚迪、上汽集团、蔚来、博格华纳等主机厂及零部 件供应商，也在积极布局IGBT和碳化硅模块、芯片产线。

报告节选：

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精选报告来源：【未来智库】。未来智库 – 官方网站