作為新能源汽車電控系統(tǒng)和直流充電樁的核心器件，新能源汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為功率器件需求增加最快的領(lǐng)域，并且將進(jìn)一步保持增長到2025年將成為需求量最大的領(lǐng)域。

2022年，新能源汽車的單車功率半導(dǎo)體價值量達(dá)到458.7美元，約為傳統(tǒng)燃油車的5倍。顯而易見，在全球芯片細(xì)分市場中，功率器件市場對我國芯片產(chǎn)業(yè)的重要性。

近年來，包括不少車企在內(nèi)，都在紛紛發(fā)力功率半導(dǎo)體，如比亞迪半導(dǎo)體是國內(nèi)自主可控的車規(guī)級IGBT龍頭廠商。

功率器件主要是用于對電力設(shè)備進(jìn)行電能變換和電路控制，如變頻、變相、變壓、逆變、整流、增幅、開關(guān)等。具體產(chǎn)品包括有二極管、晶閘管、IGBT、MOSFET等，其中，MOSFET和IGBT為最重要的兩個分支，適用范圍最廣，合計(jì)的市場規(guī)模占到功率器件整體的50%以上。

功率器件的分類及對比

通過多年的工藝積累、大力投入，在傳統(tǒng)的二極管、晶閘管等功率器件上我國企業(yè)已經(jīng)具備與國際品牌競爭的實(shí)力。同時，在技術(shù)壁壘較高的IGBT、MOSFET等領(lǐng)域亦有所成就。隨著國家政策支持，產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈日趨完善，人才水平逐漸提高，加之我國擁有全球最大的功率器件消費(fèi)市場，在多重因素的推動下，伴隨國內(nèi)功率器件行業(yè)進(jìn)口替代的發(fā)展趨勢，中國本土企業(yè)有望進(jìn)一步向高端功率器件領(lǐng)域邁進(jìn)。

IGBT，被稱為電力電子行業(yè)的“CPU”

IGBT全稱絕緣柵雙極晶體管，廣泛應(yīng)用于逆變器、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域，從小家電、數(shù)碼產(chǎn)品，到航空航天、高鐵，再到新能源汽車、智能電網(wǎng)等市場都會大量使用IGBT，尤其在新興產(chǎn)業(yè)上，作為新能源汽車上電控系統(tǒng)和直流充電樁的核心器件，以及光伏逆變器的核心器件等等，IGBT市場將迎來黃金發(fā)展期。

IGBT是我國重大科技突破專項(xiàng)中的重點(diǎn)扶持項(xiàng)目，被稱為電力電子行業(yè)里的CPU。我國IGBT產(chǎn)業(yè)起步較晚，目前市場主要被國外產(chǎn)品壟斷，未來進(jìn)口替代空間巨大。

紹興中芯集成是目前國內(nèi)少數(shù)提供車規(guī)級IGBT芯片的晶圓代工企業(yè)之一。主要產(chǎn)品包括有，用于新能源汽車電控系統(tǒng)的750V到1200V的IGBT和用于工業(yè)控制的600V到1700V的IGBT都已大規(guī)模量產(chǎn)；用于智能電網(wǎng)的超高壓3300V和4500V的 IGBT實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口替代。

根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2020年全球IGBT市場規(guī)模為54億美元，預(yù)計(jì)2026年將達(dá)到84億美元，年均復(fù)合增長率為7.6%。其中，2020年我國IGBT市場規(guī)模為21億美元，約占全球的39%，為第一大的IGBT消費(fèi)市場。

全球IGBT市場規(guī)模

MOSFET，功率器件的最大市場

MOSFET全稱金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，適用于AC/DC開關(guān)電源、DC/DC轉(zhuǎn)換器，應(yīng)用市場同樣很廣泛，諸如消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療、國防和航空航天、通信等，其中消費(fèi)電子與汽車電子的市場占比最高。具體如消費(fèi)電子領(lǐng)域的主板、顯卡、快充、Type-C需求，汽車電子領(lǐng)域的電動馬達(dá)輔助驅(qū)動、電動助力轉(zhuǎn)向及電制動等動力控制系統(tǒng)，及電池管理系統(tǒng)等功率變換模塊領(lǐng)域均發(fā)揮重要作用。

過去國內(nèi)的主流產(chǎn)品以平面柵MOSFET為主，近年來，在市場份額最大、競爭激烈的低壓溝槽柵MOSFET領(lǐng)域，國內(nèi)涌現(xiàn)出一大批創(chuàng)新公司，已開始逐漸取代國外產(chǎn)品，國內(nèi)MOSFET產(chǎn)業(yè)將迎來飛速發(fā)展。

MOSFET是功率器件的最大市場，根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2020年全球MOSFET市場規(guī)模為76億美元，預(yù)計(jì)2026年將達(dá)到95億美元，年均復(fù)合增長率為3.8%。其中，2020年我國MOSFET市場規(guī)模為29億美元，約占全球的38%，擁有全球最大的MOSFET消費(fèi)市場。

技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

1、模塊化、集成化

隨著下游應(yīng)用場景的不斷拓展，尤其在新能源汽車與充電樁、工業(yè)控制和智能電網(wǎng)等新興應(yīng)用場景中，新能源汽車普遍采用高壓電路，需要頻繁進(jìn)行電壓變化，充電樁也從400V朝著800V的高壓快充發(fā)展，工業(yè)4.0對于高壓器件尤其IGBT的需求增加，以及在光伏、風(fēng)能等新能源發(fā)電并入電網(wǎng)的超高壓的需求背景下，對功率器件的電能轉(zhuǎn)換效率、高壓性能、穩(wěn)定性、復(fù)雜度等等要求進(jìn)一步提高，驅(qū)使功率器件朝著更高的技術(shù)方向發(fā)展，產(chǎn)品的模塊化和集成化應(yīng)運(yùn)而生，是行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流趨勢，能有效滿足新場景的高需求。

同時，在工藝技術(shù)的不斷升級背景下，可以實(shí)現(xiàn)更高性能、更小體積的功率器件，從而進(jìn)一步為器件的模塊化和集成化創(chuàng)造了外部條件。

2、材料端的突破，第三代半導(dǎo)體材料來了

功率器件并未一味追求更小的尺寸和更高的集成度的制造工藝上的提升，對材料端的注重也成為產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展重心。近年來，以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等寬禁帶為代表的第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)迎來了重大發(fā)展與突破，相較前兩代產(chǎn)品的硅、砷化鎵等材料，其在適應(yīng)高壓，高頻和高溫的極端環(huán)境上表現(xiàn)更佳，性能大幅提升。

隨著電動汽車、5G等應(yīng)用的發(fā)展，高功率、耐高壓、高頻率器件需求快速增長，SiC是高功率器件理想材料。當(dāng)電壓大于900V，要實(shí)現(xiàn)更大功率時，硅基功率MOSFET和IGBT就暴露出短板，其在轉(zhuǎn)換效率、開關(guān)頻率、工作溫度等多方面都將受限，而SiC器件恰好在高溫、高壓、高頻、大功率電子器件領(lǐng)域有著不可替代的優(yōu)勢，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料器件在實(shí)際應(yīng)用中的缺陷。

目前美歐、日韓及中國臺灣等地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)SiC、GaN等新材料功率器件的量產(chǎn)。國內(nèi)公司通過多年的技術(shù)和資本積累，依托國家產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)扶持以及全球最大的消費(fèi)市場的支撐，與國外的技術(shù)差距不斷縮小，有望抓住機(jī)遇、實(shí)現(xiàn)突破并搶占未來市場。