中國作為全球最大的新能源汽車市場,車規(guī)功率半導(dǎo)體需求強勁,電動化與高壓化是兩大重要推動力。功率半導(dǎo)體的具體應(yīng)用場景已經(jīng)從燃油車時代的輔助驅(qū)動系統(tǒng)單一場景不斷向牽引逆變器、OBC、高低壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)、DC/DC模塊、充電樁等多個細分領(lǐng)域拓展。
在過去相當長的時間里,全球車規(guī)級功率半導(dǎo)體市場主要被英飛凌、安森美、富士電機、三菱電機和賽米控等美歐日國家的企業(yè)壟斷,國內(nèi)市場存在巨大的供需缺口。在新能源汽車超預(yù)期發(fā)展、供應(yīng)鏈安全與穩(wěn)定、技術(shù)自主可控、國產(chǎn)替代進程加速推進的驅(qū)動下,車規(guī)級功率半導(dǎo)體領(lǐng)域從設(shè)計、研發(fā)到生產(chǎn)制造包括封裝測試,在國內(nèi)已經(jīng)形成全產(chǎn)業(yè)鏈,國內(nèi)功率半導(dǎo)體自給率已經(jīng)超過20%,特別是二極管、晶閘管、低壓MOSFET(非車規(guī))等低端產(chǎn)品已初現(xiàn)規(guī)?;?yīng)、國產(chǎn)化率相對較高等特點;在中高端領(lǐng)域,如SJ MOSFET、IGBT、SiC MOSFET,特別是車規(guī)產(chǎn)品,國內(nèi)廠家依然在追隨海外廠家的技術(shù)發(fā)展路線,隨著碳化硅等功率半導(dǎo)體的國產(chǎn)化和產(chǎn)能釋放,國產(chǎn)替代增長潛力巨大。
功率半導(dǎo)體,是電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心器件,包括功率分立器件和功率IC,功率分立器件又包含二極管、晶閘管和晶體管,其中晶體管根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和制程分為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、MOSFET和雙極型晶體管(BJT)等。從市場需求看,MOSFET、IGBT及SiC MOSFET為目前功率半導(dǎo)體分立器件的主力產(chǎn)品。
* 二極管與晶閘管
車規(guī)二極管包括肖特基二極管(SBD)、超快二極管等產(chǎn)品,低頻的二極管、晶閘管主要用于整流;車規(guī)二極管與晶閘管國內(nèi)代表廠家有蘇州固礙、安世半導(dǎo)體、捷捷微電等。
* MOSFET
低壓MOS,主要以40V,60V,100V Planar平面型、Trench溝槽型和SGT屏蔽柵MOSFET為主,單車用量大、應(yīng)用場景多且復(fù)雜;中壓SGT MOSFET工作電壓范圍通常在30V~250V之間,其中中壓(100V~250V)一般并聯(lián)多個MOSFET單管用于A00級小型電動汽車或中混車輛(動力電池電壓在200V上下)的主驅(qū)逆變器、OBC、DC/DC、空調(diào)壓縮機等零部件中;高壓超級結(jié)SJ MOSFET,工作電壓通常在650V~900V,主要用于當前廣泛搭載的400V動力電池平臺汽車的主驅(qū)逆變器、OBC、DC/DC和PTC等產(chǎn)品上。國內(nèi)代表廠家有士蘭微、安世半導(dǎo)體、華潤微、揚杰科技、華微電子、新潔能、東微半導(dǎo)體、捷捷微電等。
* IGBT
IGBT是由MOSFET和BJT復(fù)合而成的功率半導(dǎo)體器件,通常分單管、模塊和IPM模塊,是新能源汽車電控系統(tǒng)、高壓充電機、空調(diào)系統(tǒng)和直流充電樁的核心器件。國內(nèi)市場代表廠家有比亞迪半導(dǎo)體、斯達半導(dǎo)體、時代電氣、士蘭微、揚杰科技、華潤微、宏微科技、新潔能等。目前,比亞迪半導(dǎo)體在國內(nèi)乘用車IGBT功率模塊的市占率超過兩成,是國內(nèi)目前唯一擁有IGBT全產(chǎn)業(yè)鏈IDM模式運營能力的車企,其搭建了從芯片設(shè)計、晶圓制造、模塊設(shè)計和整車應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈。
*以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體功率器件
傳統(tǒng)硅基功率器件發(fā)展達到極限,第三代半導(dǎo)體時代已經(jīng)到來。第三代半導(dǎo)體是以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料,具有耐高壓、大電流、耐高溫、高頻、高功率和低損耗等優(yōu)越性能,有助于提升電動汽車續(xù)航能力和縮短電動汽車充電時間,是新能源汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重點核心材料。
碳化硅功率器件主要包括碳化硅二極管(SiC SBD等)、碳化硅晶體管(SiC MOSFET等)以及碳化硅功率模塊等。SiC SBD和SiC MOSFET應(yīng)用于電動汽車主驅(qū)逆變器、OBC、DC/DC及充電樁等產(chǎn)品。國內(nèi)比亞迪半導(dǎo)體實現(xiàn)SiC三相全橋模塊在新能源汽車電機驅(qū)動控制器中大批量裝車,斯達半導(dǎo)體車規(guī)級SiC MOSFET模塊開始大批量裝車應(yīng)用,并新增多個使用車規(guī)級SiC MOSFET模塊的800V系統(tǒng)的主電機控制器項目定點;士蘭微SiC芯片已經(jīng)上車;三安光電、華潤微等企業(yè)在SiC二極管、SiC MOSFET等器件領(lǐng)域已逐步實現(xiàn)產(chǎn)品系列化。隨著技術(shù)的逐步突破,國產(chǎn)替代增長潛力巨大。
比起碳化硅器件,氮化鎵功率器件在同時對效率、頻率、體積等綜合方面有要求的場景中還更有優(yōu)勢。我國在自主替代大趨勢下,目前在氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)均有所涉足,未來氮化鎵器件將在新能源汽車等領(lǐng)域出現(xiàn)較快增長,國內(nèi)市場的代表企業(yè)有英諾賽科等。
*芯片是汽車智能化的關(guān)鍵和基礎(chǔ),我們將分幾期內(nèi)容分別盤點不同芯片的主要配套供應(yīng)商,上期發(fā)布國內(nèi)控制類芯片配套供應(yīng)商情況,本期涉及是功率半導(dǎo)體供應(yīng)商信息,更多請持續(xù)關(guān)注汽車供應(yīng)商網(wǎng)公眾號qcgyscom。
發(fā)布日期: 2024-05-13
發(fā)布日期: 2024-05-23
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