导语
从2020年IGBT模块全球应用占比来看,工业控制占比33.5%,是目前IGBT最大的应用领域,新能源汽车占比14.2%。
一、拥抱新能源,动力“CPU”迎风口
汽车电动化汹涌澎湃,车载半导体如火如荼
电动车进入发展快车道,车载半导体景气度提升。据EvVolumes,全球2021年新能源车销量694万辆,同比增长106%,尽管2022年欧洲新能源车销量疲软,但2022年1-6月,国内新能源汽车销量260万辆,同比均增长1.1倍。由于国内新能源车持续高景气,EvVolumes预计2022年全球电动车销量1070万辆,同比增长54.3%。
随着电动车的繁荣发展,国际半导体龙头供应商的汽车业务营收创新高,其中功率半导体龙头英飞凌的汽车相关业务在2021年实现约37%的同比增长,代工厂龙头台积电的汽车业务同比提升约51%。
电动车核心器件,价值占比高
本田电动车电动车半导体单车价值量激增,逆变器用功率半导体占比最高。据英飞凌,电动车的半导体单车价值量较燃油车增长约950美元,其中约900美元来自功率半导体的使用,而逆变器使用的功率半导体,占单车功率半导体总价值量75%左右。
电机和逆变器是电动车新增核心需求,功率器件(IGBT和碳化硅MOS)是逆变器核心器件,也是车辆性能的主要保证方式之一。和计算机上处理数字信号的CPU类似,功率器件是电动车在功率上的“CPU”。CPU依靠软件实现信号流在0和1之间转换。功率器件依靠变频控制软件,处理功率流的开和关。
动力“CPU”高景气持续
全球功率半导体持续供不应求。主要功率半导体供应商陆续宣布涨价,毛利率得到显著的提升。受供需关系影响,当前供应商进入主动补库存阶段,季度收入/库存比例维持在正常水位。2021年行业经历的缺货行情仍在延续,头部供应商明显感受到供不应求的产能紧张状况。据英飞凌,包括尚未确认的订单在内,2022年1-3月英飞凌积压的订单金额从去年四
季度的310亿欧元增长了19.4%至370亿欧元,这些订单当中超过五成是汽车相关产品,75%的订单在未来12个月内才能交货,积压订单显然远超出英飞凌的交付能力。
供应链重塑,上下游合力推进国产化
新能源电气系统垂直整合趋势愈发明显。新能源电气系统在整车安全与性能表现方面起到关键作用,主机厂掌控意愿较高,以规避潜在技术缺陷与产能短缺风险。同时,相关技术仍处于发展阶段,垂直整合带来的独家供应能够构建主机厂新的核心竞争力,且更高的产品价值与利润也成为重要诱因。
目前国内OEM出于国产化替代,供应链稳定的考量愿意培养自主半导体产业,投资或成立合资公司共同探索车规级半导体技术和质量达标方案,或者自建模块产线,将品质掌控在自己手中。OEM和Tier供应商对功率模块的设计和制造进行完整的评价测试和长期管理培养后,将方便采用部分本土的功率芯片,从而在成本控制上到合适的方案。
二、IGBT方兴未艾
IGBT:取长补短的复合型功率器件
功率半导体器件(PowerElectronicDevice)又称为电力电子器件和功率电子器件,是指可直接用于处理电能的主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件,其作用主要分为功率转换、功率放大、功率开关、线路保护和整流等。
功率半导体大致可分为功率半导体分立器件(PowerDiscrete)(包括功率模块)和功率半导体集成电路(PowerIC)两大类。按照器件结构,现有的功率半导体分立器件可分二极管、功率晶体管、晶闸管等,其中功率晶体管分为双极性结型晶体管(BJT)、结型场效应晶体管(JFET)、金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
进口替代空间广阔
我国在功率二极管、功率三极管、晶闸管等分立器件大部分已实现国产化。MOSFET、IGBT、SiC等高端分立器件产品较大程度依赖进口。
耗散功率大于5瓦的晶体管一般为功率器件。我国耗散功率≥1瓦晶体管的进出口规模逐年增长,且进口规模增速大于出口规模。IGBT属于功率晶体管中技术壁垒较高的产品,我国起步较晚,还存在较广阔的进口替代空间。
技术迭代周期较长,国产替代追赶至成熟产品
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