AI芯天下丨新能源汽車(chē)需求大量增加，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)將迎來(lái)井噴

近5年，全球汽車(chē)產(chǎn)量從2012年的8213萬(wàn)輛，增長(zhǎng)至2017年的9704萬(wàn)輛，根據(jù)中國(guó)信息產(chǎn)網(wǎng)預(yù)估，從2018到2022年，全球汽車(chē)銷(xiāo)量年均復(fù)合年增長(zhǎng)率約為3．2％，預(yù)計(jì)2022年，全球汽車(chē)銷(xiāo)量將增加至1．14億輛。

中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，增長(zhǎng)率處于世界前列，產(chǎn)量由2012年的1930萬(wàn)輛增長(zhǎng)至2017年的2900萬(wàn)輛，平均年復(fù)合增長(zhǎng)率為8．5％，已成為全球最大的汽車(chē)制造國(guó)和消費(fèi)國(guó)，2017年，約占全球總產(chǎn)量的29．8％。預(yù)計(jì)到2022年，中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量將增長(zhǎng)至3970萬(wàn)輛，約占全球產(chǎn)量的36．6％，2017至2022的年復(fù)合增長(zhǎng)率為6．5％。

功率半導(dǎo)體主要運(yùn)用在汽車(chē)的動(dòng)力控制、照明、燃油噴射、底盤(pán)安全等系統(tǒng)當(dāng)中。新能源汽車(chē)新增半導(dǎo)體用量中大部分是功率半導(dǎo)體。在傳統(tǒng)汽車(chē)中，功率半導(dǎo)體主要應(yīng)用在啟動(dòng)、發(fā)電、安全等領(lǐng)域，占傳統(tǒng)汽車(chē)半導(dǎo)體總量的20％，單車(chē)價(jià)值約為60美元。

由于新能源汽車(chē)普遍采用高壓電路，當(dāng)電池輸出高電壓時(shí)，需要頻繁進(jìn)行電壓變換，這時(shí)電壓轉(zhuǎn)換電路（DC－DC）用量大幅提升，此外，還需要大量的DC－AC逆變器、變壓器、換流器等，這些對(duì)IGBT、MOSFET、二極管等半導(dǎo)體器件的需求量也有大幅增加。以上這些極大帶動(dòng)了汽車(chē)電子系統(tǒng)對(duì)功率器件需求的增加。

純電動(dòng)汽車(chē)的半導(dǎo)體成本為704美元，比傳統(tǒng)汽車(chē)的350美元增加了1倍，其中功率器件成本高達(dá)387美元，占55％。純電動(dòng)汽車(chē)相比傳統(tǒng)汽車(chē)新增的半導(dǎo)體成本中，功率器件成本約為269美元，占新增成本的76％。

未來(lái)幾年，電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量增速有望超過(guò)50％。據(jù)EVsales統(tǒng)計(jì)，2017年全球電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量超過(guò)122萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)了58％。2018年，電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量明顯提速，1～4月，全球電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售達(dá)到43．55萬(wàn)輛，較去年同期增長(zhǎng)了68．18％，銷(xiāo)量呈現(xiàn)出加速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。

受益于政策支持及銷(xiāo)售補(bǔ)助，預(yù)計(jì)全球及中國(guó)新能源電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到32％，這將帶動(dòng)相關(guān)半導(dǎo)體，電子產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，汽車(chē)作為拉動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三駕馬車(chē)之一絕非虛言。5G、物聯(lián)網(wǎng)和汽車(chē)電子被認(rèn)為是下一波帶動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大引擎。

受益于國(guó)產(chǎn)替代的政策推動(dòng)和缺貨漲價(jià)的狀況，去年起多家中國(guó)本土功率半導(dǎo)體廠商取得亮眼的成績(jī)，并擴(kuò)大布局。

其中，比亞迪微電子憑借擁有終端的優(yōu)勢(shì)，在車(chē)用IGBT市場(chǎng)快速崛起，取得中國(guó)車(chē)用IGBT市場(chǎng)超過(guò)兩成的市占率，一躍成為中國(guó)銷(xiāo)售額前三的IGBT供應(yīng)商；MOSFET廠商華微電子和揚(yáng)杰科技營(yíng)收大增，并且逐漸導(dǎo)入IGBT市場(chǎng)。

展望2019年，從終端需求來(lái)看，新能源汽車(chē)仍然為中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)最大需求來(lái)源，2019年中國(guó)新能源車(chē)產(chǎn)量預(yù)估為150萬(wàn)輛，較前一年成長(zhǎng)45％，其ADAS系統(tǒng)、電控以及充電樁的需求將帶動(dòng)功率分立器件市場(chǎng)規(guī)模約270億元。

同時(shí)，5G建設(shè)所需的基站設(shè)備及其普及后帶來(lái)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算的快速發(fā)展，將對(duì)功率半導(dǎo)體產(chǎn)生長(zhǎng)期大量需求，另外，工業(yè)自動(dòng)化規(guī)劃持續(xù)推進(jìn)，與之相關(guān)的電源、控制、驅(qū)動(dòng)電路將持續(xù)推升中國(guó)功率半導(dǎo)體的采購(gòu)。

從供應(yīng)端來(lái)看，2019年雖然有3－5條功率產(chǎn)線(xiàn)將進(jìn)入量產(chǎn)，但預(yù)計(jì)今年前三季度功率分立器件產(chǎn)品缺貨情況恐難有明顯好轉(zhuǎn)，多家廠商的產(chǎn)品價(jià)格預(yù)期仍將上漲。

與傳統(tǒng)燃油車(chē)不同，新能源車(chē)動(dòng)力源發(fā)生根本性改變，對(duì)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的功率器件提出新需求新能源車(chē)新增功率器件價(jià)值量主要就是來(lái)自于汽車(chē)的驅(qū)“三電”系統(tǒng)，包括電力控制，電力驅(qū)動(dòng)和電池系統(tǒng)。不同電動(dòng)化汽車(chē)所需要的功率半導(dǎo)體器件數(shù)量不同，隨著純電動(dòng)車(chē)型的增多，汽車(chē)功率半導(dǎo)體器件將迎來(lái)量?jī)r(jià)齊升。

第三代半導(dǎo)體具備著高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度、高遷移率等特點(diǎn)，因此被業(yè)內(nèi)譽(yù)為固態(tài)光源、電力電子、微波射頻器件的“核芯”以及光電子和微電子等產(chǎn)業(yè)的“新發(fā)動(dòng)機(jī)”。目前發(fā)展較好的寬禁帶半導(dǎo)體主要是SiC和GaN。

新能源電動(dòng)汽車(chē)在近幾年發(fā)展的推動(dòng)下，SiC功率器件的需求是一路猛增。據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2017年SiC功率器件業(yè)務(wù)達(dá)到3．02億美元，較2016年的2．48億美元增長(zhǎng)22％。采用了SiCMOSFET模塊的特斯拉Model3實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能增長(zhǎng)，Yole估計(jì)，到2023年，SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)將達(dá)到15億美元。

今天的SiC市場(chǎng)已經(jīng)是3．5億美元的市場(chǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)五年內(nèi)會(huì)增長(zhǎng)到13億美元。未來(lái)Si仍將主導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)，SiC將迅猛發(fā)展，尤其是全SiC模組。SiC半導(dǎo)體將快速增長(zhǎng)，除電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域外，預(yù)計(jì)2017至2027年年均復(fù)合增速達(dá)到14．8％，增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域?yàn)槌潆姌?，在各?lèi)產(chǎn)品中，全碳化硅模塊及碳化硅結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管增長(zhǎng)較快。

據(jù)報(bào)告顯示，功率半導(dǎo)體占到新能源汽車(chē)新增半導(dǎo)體用量的76％、新能源整車(chē)半導(dǎo)體用量的50％。IGBT模塊是新能源汽車(chē)電控系統(tǒng)和直流充電樁的核心器件，成本占到新能源整車(chē)成本的10％，占到充電樁成本的20％。

由于未來(lái)幾年新能源汽車(chē)及充電樁市場(chǎng)將進(jìn)入爆發(fā)期，IGBT等功率半導(dǎo)體作為其核心器件也將迎來(lái)黃金發(fā)展期。預(yù)計(jì)未來(lái)5年國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)和充電樁市場(chǎng)將帶動(dòng)200億元IGBT模塊的需求。

作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與節(jié)能減排政策落地實(shí)施的契合點(diǎn)，功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)受益于國(guó)家重點(diǎn)支持，有望在十三五期間實(shí)現(xiàn)從“材料－晶圓－封裝－器件－應(yīng)用”的全產(chǎn)業(yè)鏈自主技術(shù)突破，尤其是在新能源領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的MOS器件及IGBT模組，以及SiC／GaN等新型材料器件的應(yīng)用方面。

汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展方興未艾，汽車(chē)的各大系統(tǒng)組成對(duì)半導(dǎo)體元器件的種類(lèi)和數(shù)量需求都很旺盛，這其中，功率半導(dǎo)體表現(xiàn)將尤為突出，必將是國(guó)內(nèi)外廠商爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)，好戲在后頭。

未來(lái)功率半導(dǎo)體的增長(zhǎng)點(diǎn)將來(lái)自新興領(lǐng)域，包括電動(dòng)汽車(chē)及新一代通信、云計(jì)算等。汽車(chē)用功率半導(dǎo)體將走向高可靠性、高集成度、大功率化和可生產(chǎn)性的發(fā)展趨勢(shì)。