新能源汽車是功率器件增量需求主要來源

今天小編為大家帶來一篇新能源汽車是功率器件增量需求主要來源介紹~

作為電能轉化和電路控制的核心器件，功率器件下游應用十分廣泛，包括新能源（風電、光伏、儲能和電動汽車）、消費電子、智能電網、軌道交通等，根據每個細分領域性能要求的不同（頻率、電壓、損耗），選擇不同的功率器件。按照下游應用劃分，汽車領域占比達 40%，次是工業占比27%，消費電子占13%，其他領域（如通訊、計算機等領域）占 20%，功率器件在汽車和工業領域應用較多，需求穩定性也較強，消費領域應用相對較少。

根據 Yole 的數據，2021年全球功率半導體器件市場大約175億美元，2026年將增長至 262億美元，復合增速達到6.9%。其中，增量較大的主要是IGBT模塊、SiC 模塊、MOSFET 和 GaN 產品。

其中，硅基 MOS 市場規模將從2021年的75億美元增長至2026年的94億美元，復合增速為3.8%，IGBT 市場規模將從54億美元增長至2026年的84億美元，復合增速為7.5%，SiC 模塊市場規模從2020年的5億美元以下增長至2026年的20億美元以上，而硅基 MOS、IGBT 和 SiC 模塊主要增長的下游驅動均來自于電動車和工業（主要是光伏、風電和儲能）領域。

資料來源：Omdia

在新能源發電領域中，風能發電、光伏發電市場快速發展，因為直接產生的電能不能直接并入電網，因此需要通過變流器、逆變器等進行電能轉化，進行儲存或者并入電網，儲能領域也是如此，儲能變流器需要控制儲能電池組的充放電，進行交直流變換，功率器件作為其核心電能變換器件，需求迎來大幅增長。在光伏發電領域中，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，對于不同的應用環境和功率要求，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。以陽光電源的逆變器 SG125HV 為例，使用了3個英飛凌的IGBT模塊，每個模塊中封裝了2組 IGBT。升壓模塊中用到 Boost 電路，會根據功率需求配置幾組 MOSFET 器件。因為碳化硅器件轉換效率高，逐漸在新能源發電中被采用。

充電樁：高壓超級結MOSFET 順應國內直流充電樁“快充”發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最快，而私人樁、公共交流樁充電功率低、充電時間長。隨著下游新能源汽車市場的爆發，國內對配套設施充電樁的需求也日益增加。據Wind數據顯示，2021年國內公共充電樁保有量114.70萬個，2016-2021 年CAGR 高達 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準交流電充電方式速度大幅提高，一個150kW的直流充電器可以在大約15 分鐘內為電動汽車增加200公里續航，隨著新能源汽車滲透率進一步提高，直流電充電方案需求將同步提升，2020 年國內新增直流樁功率達到131KW，未來直流樁新增裝機功率有望進一步提升。此外，Yole預計2020-2025年，全球100kW及以上的大功率直流充電樁數量將以高達36.85%的CAGR 增長，大功率直流快充呈現高速增長態勢。

資料來源：Wind

超級結MOSFET 成快充主流選擇，2025年全球直流樁SJ MOS 市場規模有望超20億元。直流充電樁則通過自帶的AC/DC充電模塊將輸入的交流電轉為直流電，不通過OBC直接完成變壓整流。超級結 MOSFET 因其更低的導通損耗、開關損耗、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用產品。根據充電樁功率模塊電路結構，隨著平均單樁功率提升，我們預測2025年直流樁單樁 SJ MOS 用量 168 顆，結合IEA 預測2025年全球直流樁新增保有量達84.6萬個，在SJ MOS 單顆售價15.8 元，市場滲透率達90%的假設下，我們預計 2025 年全球直流樁 SJ MOS 市場規模為20.3億元，對應21-25年CAGR為34.9%，其中22-24 年的CAGR為42.8%；2025年國內市場規模為12.7億元，對應21-25 年CAGR 為60.4%，其中22-24 年的CAGR為56.7%。

資料來源：Yole

我國新能源汽車銷量增速有望持續高企，單車功率半導體用量是傳統燃油車的5倍。據中國汽車工業協會統計，2021年國內新能源汽車銷量實現爆發性增長，全年銷售共計352萬輛，同比增長157.48%。在“碳中和”、“碳達峰”目標下，我國新能源汽車市場高景氣度有望持續。新能源汽車中的功率半導體含量大大增加，主要增量來源于逆變器中的IGBT 模塊、DC/DC 中的高壓MOSFET、輔助電器中的IGBT 分立器件、OBC 中的超級結MOSFET。據英飛凌數據顯示，一輛電動車的MOSFET分立器件用量接近200個，部分高端新能源汽車車型對MOSFET 的需求可達400個/輛以上。純電動車功率半導體價值量為350美元，是傳統燃油車單車價值量71美元的五倍。

新能源車中OBC、DC/DC 均可采用超級結MOSFET，2025 年全球EV SJ MOS 的市場規模有望成長至34.65億元。OBC是由PFC和隔離DC-DC組成的AC-DC轉換器，通過將來自地面交流充電樁的交流電進行交直流轉換和高低壓變換，給車載電池充電。此外，DC/DC主要作用是取代傳統汽車中的12V發電機，將動力電池的高壓電轉換為低壓電，隨后被低壓蓄電池收集，該過程同樣需要超結MOSFET 的參與。根據Marketline 的預測，2025年全球新能源汽車銷量2121.7萬輛，其中OBC、DC/DC 分別搭載12顆/4顆超結MOSFET，結合17.6 元/顆的單價及滲透率，我們預計2025 年全球EV SJ MOS 的市場規模有望達到34.7億元，21-25 年CAGR 為30.8%，其中22-24 年CAGR為37.8%；國內市場規模25年有望達到17.7 億元，占全球市場需求超過50%，21-25 年CAGR 為28.2%，其中22-24年CAGR 為35.1%

       全球EV銷量預測（左）；全球EV 超結MOSFET市場規模預測（右）：

資料來源：Marketline

二、IGBT模塊清洗

為應對能源危機和生態環境惡化等問題，世界各國均在大力發展新能源汽車、高壓直流輸電等新興應用，促進了大功率電力電子變流裝置的廣泛應用。大功率變流裝置的可靠性對這些應用而言十分重要。裝置的可靠性與其核心器件IGBT密切相關。

目前，大量的IGBT仍在采用傳統的正溴丙烷等溶劑清洗清洗，隨著對環保的管控和對產品可靠性的要求不斷提高，原有的傳統溶劑清洗已不能滿足IGBT清洗。對此，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凹槽內存在大量的錫膏殘留的同時去除金屬界面高溫氧化膜，更含有保護芯片獨特的材料；配方材料親水性強，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。

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