前言:
电力电子器件(Power Electronic Device),又称为功率半导体器件,用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安,电压为数百伏以上)电子器件。功率器件能够承受和控制较大电流、电压,具有高效、高可靠性、高速度等优点,在各种应用场景中发挥着关键作用。功率半导体器件主要包括二极管、晶闸管和晶体管等。其中,二极管、晶闸管等器件生产工艺相对成熟简单;晶体管是市场份额最大的种类,又可以分为IGBT、MOSFET和BJT等。
MOSFET和IGBT是功率半导体器件市场的重要组成部分,作为工业控制及自动化领域的核心元器件,其能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等,以实现精准调控的目的,在电机节能、轨道交通、智能电网、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等不同领域均有较为广泛的应用,市场前景十分广阔,是未来几年增长潜力最大的功率半导体器件。
新型功率半导体器件作为技术门槛较高的行业,以Infineon、Onsemi、ROHM、STM、Nexperia等为代表的国际厂商在产品认可度和行业认知方面具有较大优势,处于领先地位,中国本土的功率器件厂商目前还处于追赶状态,产品自给率水平较低。中国地区拥有庞大的汽车、电力、工业、家电和消费电子市场,近几年中国在节能环保方面持续做出努力,促使新能源汽车、光伏、储能、工控、变频家电及消费电子等领域对新型功率半导体器件的需求持续增加。如今,中国区域已经成为新型功率半导体器件的重要市场区域。
新能源汽车领域功率器件市场规模
与传统燃油车相比,新能源汽车新增电机驱动、DC/DC模块、车载充电机OBC、高压辅助驱动等功率转换系统,从而带动功率半导体需求量显著提升。IGBT、MOSFET、SiC是车载功率半导体的核心增量环节,IGBT用于高压功率转换场景,MOSFET用于低压系统电压调节环节,SiC凭借更低能量损耗、耐高温、耐高压优势,逐步向主驱逆变渗透,新能源汽车相较传统燃油车,各系统功率提升显著,因此要求功率器件的工作电流、电压等规格性能相应提升。
目前,全球新能源车领域功率半导体市场规模持续高增长,据统计2022年全球及中国新能源汽车领域功率器件市场规模分别为36.31亿美元、22.97亿美元,预计2026年市场规模分别为119.51亿美元、63.00亿美元。
(1)MOSFET
根据MOSFET的结构特性,在汽车场景中应用较多。比如,在燃油车的电动功能部分,被广泛使用了中低压MOSFET,其单车用量大约100个;在新能源汽车中,中高压MOSFET广泛应用于DC-DC、OBC等部分,单车平均用量提升到200个以上。2021年全球及中国新能源汽车销量分别为660万辆、352.1万辆,按照MOSFET在新能源汽车中的平均单车价值量为30.4美元计算,2022年全球及中国新能源汽车领域的MOSFE市场规模为2.80亿美元、1.67亿美元。
随着汽车智能化的发展,ADAS、安全和信息娱乐等功能都需要使用MOSFET,未来中高端车型的MOSFET可能会增至400个。预计2026年全球及中国的新能源汽车领域的MOSFET市场规模可达到8.07亿美元、4.09亿美元。
(2)IGBT
IGBT功率器件主要应用于新能源汽车的电机驱动控制系统、热管理系统、电源系统等。在主逆变器中,IGBT主要将高压电池的