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全球电气化趋势下的稳赢赛道:只要是电动汽车就离不开它!
2023-06-09 来源:全球半导体观察
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关键词: 电动汽车 碳化硅 英飞凌

据Yole分析报道,全球主要市场的汽车电气化正在加速。到 2028 年,全球轻型 (LD) 汽车市场将达到 9300 万辆,xEV 的市场份额将达到 53.5%。在各种电气化技术中,BEV 在 2022 年至 2028 年间以 19.1% 的复合年增长率领先市场,而同期 xEV 的总体年增长率为 14.1%。


在一些电气化领先的国家,内燃机市场已经开始崩溃。例如,在中国,NEV(新能源汽车,包括 BEV、PHEV 和 FCEV)的份额从 2021 年的 13.4% 跃升至 2022 年的 25.6%(整个汽车市场)。因此,拥有大量 ICE 产品组合的原始设备制造商已经开始失去市场。

由于采取了持续的成本削减措施,所有电源转换器的总市值将在 2028 年达到290亿美元,2022 年至 2028 年的复合年增长率为 12.2%。



在支持电气化趋势的过程中,xEV 的功率器件市场将达到98亿美元,受到 SiC MOSFET 模块的大力推动,到 2028 年仅此一项就价值55亿美元。

特斯拉正在极力推动与 ICE 的成本平价。它声称可以大大减少昂贵的 SiC 使用,并详细分析了可能的场景。以比亚迪为首的中国电动汽车品牌紧随其后,该品牌最近以与同行品牌内燃机相同的价格推出了 C 级 PHEV。

电气化不仅仅限于乘用车。在“最后一英里交付”中越来越多地采用电动轻型商用车需要特定型号与乘用车或中型商用车协同作用。一个新的生态系统正在快速发展。

新一波消费电子厂商,如小米、索尼,可能还有苹果,正在加入这场游戏。这可能会为现有的一级供应商创造新的机会,部分抵消 EV OEM 增加内部制造的趋势。


碳化硅“动摇”IGBT地位

在2018年特斯拉将碳化硅应用到其Model 3车型中以前,新能源车中一直使用的功率IC是IGBT。彼时,IGBT是新能源车电控系统的核心组成部分,被誉为新能源车的“心脏”。但随着特斯拉用48颗碳化硅芯片取代原有的84颗IGBT后,碳化硅在新能源车中的应用加速,随着800V高压的到来,IGBT在新能源车中的核心地位开始被动摇。

据Qorvo高级现场支持工程师周虎介绍,碳化硅之所以在新能源汽车中更被看好,源于其独有的技术特性。碳化硅器件导通后的特性类似于电阻,且导通阻抗相比硅基IGBT更低,其损耗模型为P=I2*R,在较小功率或较小电流应用中,其损耗小于IGBT,因此碳化硅的这一优点更符合小型轿车的应用场景。而且碳化硅的热传递性非常好,且绝缘能力强,这些特性非常适合高功率的应用。除此之外,碳化硅器件的开关频率可以做得更高,有利于减小磁性器件的匝数并减小体积,也有利于减小滤波电容和母线电容的用量。可以帮助客户减小系统尺寸并减少成本,提高功率密度。

目前,业界为了兼容全级别车型快充功能开始推动800V电气架构,以实现在功率相同的情况下,通过抬高电池电压,减少流过的电流,减少发热损耗,以提高汽车的续航里程。中国科学院半导体所教授级高级工程师钮应喜介绍,750V以下的应用场景中,硅基IGBT和碳化硅功率器件性能差距不大,二者存在的竞争主要来自成本。但由于IGBT在高压场景中性能会下降很多,800V高压的应用场景成为适用高电压环境碳化硅的主要“秀场”,大大动摇了IGBT的地位。



车用功率器件成香饽饽

TrendForce集邦咨询预估,2022到2026年SiC、GaN功率元件市场规模年复合增长率将分别达到35%与61%。而当电动汽车对于快速补能以及更为优越的动力性能需求愈加迫切之后,预计2023年将有更多车企提前将SiC技术引入主逆变器,其中高可靠性、高性能、低成本SiC MOSFET作为竞逐关键点。

德州仪器、英飞凌、Microchip、Wolfspeed、安森美等厂商扩产的另一大重点,则是模拟芯片。

对于周期性较弱、产品生命周期较长的模拟芯片行业而言,在当下半导体行业周期下行时期,其市场表现也相对稳定,从模拟芯片大厂德州仪器、ADI、英飞凌、安森美2022年财报可知,上述厂商市场情况较为稳定。

从未来发展看,受益于5G通信的发展,5G手机出货量的增长和基础设施的建设完善,通信领域的发展将会进一步促进模拟IC的发展。据TrendForce集邦咨询预估2023年5G市场可达145亿美元,至2026年可望上升到370亿美元,年复合成长率达到11.0%,期间主要受元宇宙相关应用带动,进一步刺激5G网络需求。

由上可知,半导体行业周期性明显,车用功率器件以及模拟IC或是下一阶段的香饽饽。