今天小編為大家?guī)?lái)一篇新能源汽車是功率器件增量需求主要來(lái)源介紹~
01.下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，新能源汽車為主
作為電能轉(zhuǎn)化和電路控制的核心器件，功率器件下游應(yīng)用十分廣泛，包括新能源（風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車）、消費(fèi)電子、智能電網(wǎng)、軌道交通等，根據(jù)每個(gè)細(xì)分領(lǐng)域性能要求的不同（頻率、電壓、損耗），選擇不同的功率器件。按照下游應(yīng)用劃分，汽車領(lǐng)域占比達(dá) 40%，次是工業(yè)占比27%，消費(fèi)電子占13%，其他領(lǐng)域（如通訊、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域）占 20%，功率器件在汽車和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多，需求穩(wěn)定性也較強(qiáng)，消費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用相對(duì)較少。
02.IGBT、SiC模塊和MOS是主要增量
根據(jù) Yole 的數(shù)據(jù)，2021年全球功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)大約175億美元，2026年將增長(zhǎng)至 262億美元，復(fù)合增速達(dá)到6.9%。其中，增量較大的主要是IGBT模塊、SiC 模塊、MOSFET 和 GaN 產(chǎn)品。
其中，硅基 MOS 市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的75億美元增長(zhǎng)至2026年的94億美元，復(fù)合增速為3.8%，IGBT 市場(chǎng)規(guī)模將從54億美元增長(zhǎng)至2026年的84億美元，復(fù)合增速為7.5%，SiC 模塊市場(chǎng)規(guī)模從2020年的5億美元以下增長(zhǎng)至2026年的20億美元以上，而硅基 MOS、IGBT 和 SiC 模塊主要增長(zhǎng)的下游驅(qū)動(dòng)均來(lái)自于電動(dòng)車和工業(yè)（主要是光伏、風(fēng)電和儲(chǔ)能）領(lǐng)域。
功率半導(dǎo)體類別及市場(chǎng)規(guī)模：
資料來(lái)源：Omdia
低端產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)部分國(guó)產(chǎn)替代，高端分立器件國(guó)產(chǎn)化空間廣闊。對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)而言，功率二極管、功率三極管、晶閘管、中低壓MOSFET 等分立器件產(chǎn)品部分已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，而功率MOSFET 特別是高壓超級(jí)結(jié)MOSFET、IGBT 等高端分立器件產(chǎn)品由于其技術(shù)及工藝的復(fù)雜度，還較大程度上依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化率低，未來(lái)進(jìn)口替代空間巨大。全球功率分立器件市場(chǎng)規(guī)模（左）；全球功率器件各細(xì)分領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模（右）：
資料來(lái)源：Omdia
03.受益電動(dòng)化、高壓化，車用功率器件價(jià)值量數(shù)倍提升
車用功率器件快速增長(zhǎng)主要來(lái)自于電動(dòng)化。所有汽車都會(huì)配備12V平臺(tái)，2011年，歐洲車企聯(lián)合推出48V輕混系統(tǒng)，以滿足日益增長(zhǎng)的車載負(fù)載需求以及排放法規(guī)。在新能源汽車中，為滿足動(dòng)力高功率需求，400V（或更高電壓）電氣平臺(tái)被引入，伴隨著需要使用大量的功率器件。
新能源汽車中，新增功率器件主要用于主驅(qū)逆變器、車載充電機(jī)（OBC）、直流-直流變換器（DC-DC）等動(dòng)力系統(tǒng)零部件。除動(dòng)力系統(tǒng)之外，熱管理系統(tǒng)中的PTC加熱器、壓縮機(jī)，水泵和油泵等需要功率器件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，另外，配套的充電樁也需要使用大量功率器件。功率等級(jí)的不同也對(duì)應(yīng)不同功率器件的選擇。燃油車功率器件價(jià)值量大約70美元，插電混動(dòng)和純電汽車由于新增功率器件具有高壓、大功率的特點(diǎn)，價(jià)值量提升較大，根據(jù)英飛凌測(cè)算，純電和插電混動(dòng)汽車半導(dǎo)體價(jià)值量834美元，增量438美元中330美元來(lái)自于功率器件。在全球市場(chǎng)，特別歐洲地區(qū)，48V混動(dòng)系統(tǒng)仍有一席之地，其176美元的增量中有90美元來(lái)自于功率器件。
高壓化也是汽車電動(dòng)化之后一個(gè)新的趨勢(shì)，高壓化指的是將目前電動(dòng)車的400V電氣平臺(tái)升級(jí)為800V電氣平臺(tái)。高壓化能在降低充電時(shí)間、提升電氣平臺(tái)效率同時(shí)降低整車重量。其中加快充電速度，以減少里程焦慮是下游客戶選擇高壓平臺(tái)的主要驅(qū)動(dòng)之一。根據(jù)保時(shí)捷測(cè)算，在400公里續(xù)航里程的條件下，續(xù)航充電800V平臺(tái)可以將充電時(shí)間從29分鐘降低至19分鐘，從而大幅減少用戶在充電站的等待時(shí)間。
目前國(guó)內(nèi)新勢(shì)力，傳統(tǒng)整車廠和海外平臺(tái)相繼跟進(jìn)高壓化。高壓電氣平臺(tái)也對(duì)使用的電力電子設(shè)備提出了更高的要求，因此其中的功率器件也需要全面的升級(jí)。除了動(dòng)力電池及 BMS 需要提升外，高壓電路中的主驅(qū)逆變器，OBC，DC-DC，電空調(diào)中的功率器件都需要向更高耐壓的型號(hào)升級(jí)，因此單車價(jià)值也會(huì)有所提升。
04.風(fēng)、光發(fā)電配套儲(chǔ)能設(shè)備拉動(dòng)功率器件需求增長(zhǎng)
在新能源發(fā)電領(lǐng)域中，風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電市場(chǎng)快速發(fā)展，因?yàn)橹苯赢a(chǎn)生的電能不能直接并入電網(wǎng)，因此需要通過(guò)變流器、逆變器等進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化，進(jìn)行儲(chǔ)存或者并入電網(wǎng)，儲(chǔ)能領(lǐng)域也是如此，儲(chǔ)能變流器需要控制儲(chǔ)能電池組的充放電，進(jìn)行交直流變換，功率器件作為其核心電能變換器件，需求迎來(lái)大幅增長(zhǎng)。在光伏發(fā)電領(lǐng)域中，光伏逆變器主要分為集中式逆變器、組串式逆變器和微型逆變器，對(duì)于不同的應(yīng)用環(huán)境和功率要求，選擇不同類型逆變器。光伏逆變器中包含升壓模塊和逆變模塊。一般光伏逆變器采用3相全橋形式，逆變模塊需要6組IGBT。以陽(yáng)光電源的逆變器 SG125HV 為例，使用了3個(gè)英飛凌的IGBT模塊，每個(gè)模塊中封裝了2組 IGBT。升壓模塊中用到 Boost 電路，會(huì)根據(jù)功率需求配置幾組 MOSFET 器件。因?yàn)樘蓟杵骷D(zhuǎn)換效率高，逐漸在新能源發(fā)電中被采用。
國(guó)產(chǎn)光伏逆變器廠商市占率全球領(lǐng)/先，2019年在全球逆變器出貨排名前十中，有六家來(lái)自中國(guó)的供應(yīng)商，分別為：華為、陽(yáng)光電源、古瑞瓦特、錦浪科技、上能電氣和固德威。其中華為和陽(yáng)光電源市占率分別達(dá)22%和13%，位居全球前二。國(guó)產(chǎn)逆變器廠商實(shí)力雄厚，出貨量穩(wěn)固，也利于國(guó)產(chǎn)功率器件進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，風(fēng)電變流器根據(jù)風(fēng)速大小適應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)z佳風(fēng)能捕獲，風(fēng)電變流器是關(guān)鍵部件之一。風(fēng)電變流器分為機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)兩部分，采用IGBT 模塊。機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)的變流器各有6組 IGBT，共計(jì)12 組。單個(gè)功率模塊功率有限，每組 IGBT 會(huì)用多個(gè) IGBT 模塊進(jìn)行并聯(lián)，以達(dá)到需要的電壓和功率。
在碳中和、碳達(dá)峰趨勢(shì)下，全球風(fēng)電、光伏新增裝機(jī)量持續(xù)快速增長(zhǎng)，2021年全球光伏新增裝機(jī)達(dá)175GW，同比增長(zhǎng)超過(guò) 21%，風(fēng)電新增裝機(jī)量約94GW，同比基本持平。隨著風(fēng)力和光伏發(fā)電設(shè)備裝機(jī)量的增加，電網(wǎng)在輸配、波動(dòng)性調(diào)控方面難度加大，儲(chǔ)能市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2025年風(fēng)電，光伏，儲(chǔ)能總計(jì)總新增裝機(jī)量將增長(zhǎng)至 687GW。結(jié)合功率器件每 GW 的價(jià)值，根據(jù)測(cè)算，2021年全球光伏逆變器、風(fēng)電變流器、儲(chǔ)能變流器需要的功率器件市場(chǎng)大約114億元，2025年有望增長(zhǎng)至255億元（按照 6.7 的匯率折算為38 億美元），復(fù)合增速達(dá)到22%。
05.超結(jié)MOSFET驅(qū)動(dòng)力：直流充電樁/5G/新能源車帶來(lái)發(fā)展新機(jī)遇
充電樁：高壓超級(jí)結(jié)MOSFET 順應(yīng)國(guó)內(nèi)直流充電樁“快充”發(fā)展潮流日益提升的快充需求下直流充電樁滲透率提升至四成，功率不斷提升。充電樁可分為公共直流/公共交流/私人樁，高充電功率的直流樁充電速度z快，而私人樁、公共交流樁充電功率低、充電時(shí)間長(zhǎng)。隨著下游新能源汽車市場(chǎng)的爆發(fā)，國(guó)內(nèi)對(duì)配套設(shè)施充電樁的需求也日益增加。據(jù)Wind數(shù)據(jù)顯示，2021年國(guó)內(nèi)公共充電樁保有量114.70萬(wàn)個(gè)，2016-2021 年CAGR 高達(dá) 52.02%。其中17 年至19年，直流充電樁的占比從28.7%上升至41.6%，占比提升較快，21 年直流充電樁占比保持約四成左右。直流充電方式相較家用標(biāo)準(zhǔn)交流電充電方式速度大幅提高，一個(gè)150kW的直流充電器可以在大約15 分鐘內(nèi)為電動(dòng)汽車增加200公里續(xù)航，隨著新能源汽車滲透率進(jìn)一步提高，直流電充電方案需求將同步提升，2020 年國(guó)內(nèi)新增直流樁功率達(dá)到131KW，未來(lái)直流樁新增裝機(jī)功率有望進(jìn)一步提升。此外，Yole預(yù)計(jì)2020-2025年，全球100kW及以上的大功率直流充電樁數(shù)量將以高達(dá)36.85%的CAGR 增長(zhǎng)，大功率直流快充呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
國(guó)內(nèi)充電樁保有量結(jié)構(gòu)（左）；國(guó)內(nèi)公共充電樁保有量及同比增速（右）：
資料來(lái)源：Wind
超級(jí)結(jié)MOSFET 成快充主流選擇，2025年全球直流樁SJ MOS 市場(chǎng)規(guī)模有望超20億元。直流充電樁則通過(guò)自帶的AC/DC充電模塊將輸入的交流電轉(zhuǎn)為直流電，不通過(guò)OBC直接完成變壓整流。超級(jí)結(jié) MOSFET 因其更低的導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗、高可靠性、高功率密度，已成為主流的大功率充電樁功率器件應(yīng)用產(chǎn)品。根據(jù)充電樁功率模塊電路結(jié)構(gòu)，隨著平均單樁功率提升，我們預(yù)測(cè)2025年直流樁單樁 SJ MOS 用量 168 顆，結(jié)合IEA 預(yù)測(cè)2025年全球直流樁新增保有量達(dá)84.6萬(wàn)個(gè)，在SJ MOS 單顆售價(jià)15.8 元，市場(chǎng)滲透率達(dá)90%的假設(shè)下，我們預(yù)計(jì) 2025 年全球直流樁 SJ MOS 市場(chǎng)規(guī)模為20.3億元，對(duì)應(yīng)21-25年CAGR為34.9%，其中22-24 年的CAGR為42.8%；2025年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模為12.7億元，對(duì)應(yīng)21-25 年CAGR 為60.4%，其中22-24 年的CAGR為56.7%。
全球直流充電樁保有量預(yù)測(cè)（左）；全球直流充電樁超結(jié)MOSFET市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)(右）：
資料來(lái)源：Yole
我國(guó)新能源汽車銷量增速有望持續(xù)高企，單車功率半導(dǎo)體用量是傳統(tǒng)燃油車的5倍。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2021年國(guó)內(nèi)新能源汽車銷量實(shí)現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)，全年銷售共計(jì)352萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)157.48%。在“碳中和”、“碳達(dá)峰”目標(biāo)下，我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)高景氣度有望持續(xù)。新能源汽車中的功率半導(dǎo)體含量大大增加，主要增量來(lái)源于逆變器中的IGBT 模塊、DC/DC 中的高壓MOSFET、輔助電器中的IGBT 分立器件、OBC 中的超級(jí)結(jié)MOSFET。據(jù)英飛凌數(shù)據(jù)顯示，一輛電動(dòng)車的MOSFET分立器件用量接近200個(gè)，部分高端新能源汽車車型對(duì)MOSFET 的需求可達(dá)400個(gè)/輛以上。純電動(dòng)車功率半導(dǎo)體價(jià)值量為350美元，是傳統(tǒng)燃油車單車價(jià)值量71美元的五倍。
新能源車中OBC、DC/DC 均可采用超級(jí)結(jié)MOSFET，2025 年全球EV SJ MOS 的市場(chǎng)規(guī)模有望成長(zhǎng)至34.65億元。OBC是由PFC和隔離DC-DC組成的AC-DC轉(zhuǎn)換器，通過(guò)將來(lái)自地面交流充電樁的交流電進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換和高低壓變換，給車載電池充電。此外，DC/DC主要作用是取代傳統(tǒng)汽車中的12V發(fā)電機(jī)，將動(dòng)力電池的高壓電轉(zhuǎn)換為低壓電，隨后被低壓蓄電池收集，該過(guò)程同樣需要超結(jié)MOSFET 的參與。根據(jù)Marketline 的預(yù)測(cè)，2025年全球新能源汽車銷量2121.7萬(wàn)輛，其中OBC、DC/DC 分別搭載12顆/4顆超結(jié)MOSFET，結(jié)合17.6 元/顆的單價(jià)及滲透率，我們預(yù)計(jì)2025 年全球EV SJ MOS 的市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到34.7億元，21-25 年CAGR 為30.8%，其中22-24 年CAGR為37.8%；國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模25年有望達(dá)到17.7 億元，占全球市場(chǎng)需求超過(guò)50%，21-25 年CAGR 為28.2%，其中22-24年CAGR 為35.1%
全球EV銷量預(yù)測(cè)（左）；全球EV 超結(jié)MOSFET市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（右）：
資料來(lái)源：Marketline
二、IGBT模塊清洗
為應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題，世界各國(guó)均在大力發(fā)展新能源汽車、高壓直流輸電等新興應(yīng)用，促進(jìn)了大功率電力電子變流裝置的廣泛應(yīng)用。大功率變流裝置的可靠性對(duì)這些應(yīng)用而言十分重要。裝置的可靠性與其核心器件IGBT密切相關(guān)。
目前，大量的IGBT仍在采用傳統(tǒng)的正溴丙烷等溶劑清洗清洗，隨著對(duì)環(huán)保的管控和對(duì)產(chǎn)品可靠性的要求不斷提高，原有的傳統(tǒng)溶劑清洗已不能滿足IGBT清洗。對(duì)此，合明提出新型的IGBT清洗方案。
合明科技半水基清洗工藝解決方案，采用合明科技專利配方，可在清洗IGBT凹槽內(nèi)存在大量的錫膏殘留的同時(shí)去除金屬界面高溫氧化膜，更含有保護(hù)芯片獨(dú)特的材料；配方材料親水性強(qiáng)，清洗后易于用水漂洗干凈。
歡迎使用合明科技半水基清洗劑清洗IGBT模塊。
以上便是IGBT模塊清洗劑廠,新能源汽車是功率器件增量需求主要來(lái)源介紹，希望可以幫到您！
