2025年车规级功率半导体模块散热基板行业词条报告

头豹分类/制造业/汽车制造业/汽车零部件及配件制造 Copyright © 2025头豹 车规级功率半导体模块散热基板行业研究：新能源汽车驱动下的市场扩张之路 头豹词条报告系列 于利蓉·头豹分析师 2025-04-17未经平台授权，禁止转载 行业分类：制造业/汽车零部件及配件制造 摘要车规级功率半导体模块散热基板指车规级功率半导体模块的重要组成部件与核心散热功能结构。随着车规级功率模块向高密度化、大功率、小型化发展，其散热问题愈发重要，散热性能的好坏直接影响模块的性能和寿命。散热基板是整个功率模块的力学支撑与重要的散热通道，目前车规级功率模块散热基板材料主要包括铜、铝碳化硅和铝等。行业面临高客户认证和技术工艺壁垒，与新能源汽车行业景气度高度相关。近年来，全球新能源汽车市场快速增长，功率半导体使用量大幅提升。未来，新能源乘用车和商用车市场将持续增长，推动车规级功率半导体模块散热基板行业市场规模不断扩大。 行业定义 功率半导体模块指大功率电子电力器件按一定的功能组合再灌封成一体的模块，主要以绝缘栅双极晶体管（IGBT）、功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）以及功率集成电路（POWERIC）为主，又称功率模块。 车规级功率半导体模块散热基板指车规级功率半导体模块的重要组成部件与核心散热功能结构。随着车规级功率模块向高密度化、大功率、小型化发展，其散热问题愈发重要，散热性能的好坏直接影响模块的性能和寿命。散热基板是整个功率模块的力学支撑与重要的散热通道，其综合性能要求较高，需要具备高热导率、与芯片及覆铜陶瓷基板相近的热膨胀系数和一定的硬度，同时还要兼具性价比。目前车规级功率模块散热基板材料主要包括铜、铝碳化硅和铝等。 新能源汽车电机控制器是典型的高功率密度部件，且功率密度随着对新能源汽车性能需求的提高仍在不断提升。电机控制器内IGBT功率模块长时间运行以及频繁开闭会产生大量热量，伴随着温度的升高，IGBT功率模块的失效概率也将大幅增加，最终将影响电机的输出性能以及汽车驱动系统的可靠性。因此，为维持IGBT功率模块的稳定工作，需要有可靠的散热设计与通畅的散热通道，快速有效地减少模块内部热量，以满足模块可靠性指标的要求。 行业分类 车规级功率半导体模块散热基板基于作用和种类的分类 车规级功率半导体模块散热基板基于作用和种类的分类 铜针式散热基板、铜平底散热基板 铜针式散热基板 铜针式散热基板具备针翅结构，大幅提高散热表面积，可使功率模块形成针翅状直接冷却结构，有效提高模块散热性能，促成功率半导体模块小型化。由于新能源汽车电机控制器用功率半导体模块对散热效率和小型化有较高要求，因此在新能源汽车领域得到广泛运用。 铜平底散热基板 铜平底散热基板是传统领域功率半导体模块的通用散热结构，主要作用是将模块热量向外传递，并为模块提供机械支撑。该产品传统应用于工业控制等领域，目前亦应用在新能源发电、储能等新兴领域。 行业特征 车规级功率半导体模块散热基板的行业特征包括客户认证壁垒高、技术工艺壁垒高、与新能源汽车行业景气度高度相关。 客户认证壁垒高1 汽车行业对产品的质量、性能和安全具有很高的标准和要求，因此，整车厂商和车规级功率半导体厂商在选择上游零部件供应商时，设定一系列严格的资质认证要求，具体包括：①零部件供应商必须首先通过国际认可的第三方质量体系认证，才能成为潜在供应商；②整车厂商和车规级功率半导体厂商实行严格的供应商评价体系，按各自标准对配套零部件供应商在产品质量、开发能力、生产能力、财务状况等方面进行考核评价，并进行现场制造过程审核，经长达1-3年的严格认证后才能成为合格供应商。 技术工艺壁垒高 车规级功率半导体模块散热基板，是一种成形难度高且精度高的精密结构件，产品直接应用于车规级功率半导体模块，面临复杂严苛的使用环境和特殊的应用工况，客户对产品安全性、可靠性等有严格要求。散热基板型号众多，生产涉及模具设计开发与生产制造、冷精锻、CNC机加工、弯曲弧度、电镀、检验测试等多种技术工艺，不同型号对产品形态和指标具有不同要求，需要根据下游客户的定制化需求不断对产品进行升级。 与新能源汽车行业景气度高度相关3 车规级功率半导体模块散热基板行业与新能源汽车行业存在密切联系，行业景气程度与新能源汽车行业基本保持一致。 发展历程 英飞凌作为全球车规级功率半导体领域的龙头企业，其对配套的散热基板要求较高，英飞凌采用的针式散热基板产品演化历程，较为全面地反映了车规级功率半导体模块散热基板的技术发展路径。从基板材料看，散热基板经历了从铝碳化硅到铜粉、铜块的演进；从生产工艺看，散热基板经历了从粉末冶金到热精密锻造，再到冷精密锻造的演进。随着产品阶段的演进，散热基板性能逐渐优化，产品性价比逐步提高。 第一阶段1900-01-01~1999-01-01 产品结构：针式基板材料：铝碳化硅，导热率132-255W/（m·K），热膨胀系数4.8-16ppm/℃，热导率一般，但热膨胀系数更接近芯片及陶瓷基板，能有效改善模块热循环能力，有很高的模块寿命。材料密度低，制作工艺复杂，价格较高生产工艺：粉末冶金，金属粉末注射成型技术（以下简称“MIM”）是将现代塑料注射成型技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净成形技术，其基本工艺过程是：选取符合MIM要求的金属粉末和粘结剂，在一定温度下采用适当的方法将粉末和粘结剂混合成均匀的喂料，经制粒后注射成型，获得的成型坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最终成品第一阶段：基板材料为铝碳化硅，采用粉末冶金生产工艺。 第二阶段2000-01-01~2009-01-01 产品结构：针式基板材料：铜粉，导热率400W/（m·K），热膨胀系数17ppm/℃，热导率高，散热性能优良，热循环能力可靠，可满足车规级功率模块的可靠性要求生产工艺：粉末冶金，金属粉末注射成型技术（以下简称“MIM”）是将现代塑料注射成型技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净成形技术，其基本工艺过程是：选取符合MIM要求的金属粉末和粘结剂，在一定温度下采用适当的方法将粉末和粘结剂混合成均匀的喂料，经制粒后注射成型，获得的成型坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最终成品第二阶段：基板材料为铜粉，采用粉末冶金生产工艺。 第三阶段2000-01-01~2009-01-01 产品结构：针式基板材料：铜块，导热率400W/（m·K），热膨胀系数17ppm/℃，热导率高，散热性能优良，热循环能力可靠，可满足车规级功率模块的可靠性要求生产工艺：热精密锻造，热精锻成形是指在再结晶温度以上进行锻造的精锻工艺。因为变形温度高，在进行锻造时材料的变形抗力低，塑性好，所以易于成形几何形状复杂的零件第三阶段：基板材料为铜块，采用热精密锻造生产工艺。 第四阶段2010-01-01~至今 产品结构：针式基板材料：铜块，导热率400W/（m·K），热膨胀系数17ppm/℃，热导率高，散热性能优良，热循环能力可靠，可满足车规级功率模块的可靠性要求生产工艺：冷精密锻造，冷精锻成形是指在常温条件下的锻造加工，利用安装在设备上的模具，在强大压力和一定速度下使金属材料从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的锻造方法。冷精锻技术的成形精度比热精锻要高，在精密成形领域有着独到的优势第四阶段：基板材料为铜块，采用冷精密锻造生产工艺。 产业链分析 车规级功率半导体模块散热基板产业链的发展现状 行业产业链上游为原材料，主要为铜材料供应商；产业链中游为车规级功率半导体模块散热基板制造商；产业链下游为车规级功率半导体厂商，包括车规级功率模块制造商、电驱动系统供应商、新能源整车厂等。 车规级功率半导体模块散热基板行业产业链主要有以下核心研究观点： 上游主要原材料为铜材，市场价格波动性较大；车规级功率半导体模块散热基板主要采购铜材中的铜排及铜板，市场呈现“低、小、散”形态。 近年来，铜材价格波动起伏。2021年底，铜材价格约6万元/吨，2024年上半年，铜价呈上涨趋势，铜材价格涨至超过6.5万元/吨。铜材价格波动将会直接影响车规级功率半导体模块散热基板的成本和毛利。中国铜排板行业呈现“低、小、散”形态，以中小企业居多，企业规模普遍较小，但区域较为集中，行业内铜排生产企业主要有浙江科邦铜材科技有限公司、浙江力博实业股份有限公司、杭州东冠通信科技开发有限公司等。 目前，车规级功率模块采取的主流散热方式为直接液冷散热，其体积较小且性能稳定可靠。车规级功率半导体模块散热基板行业呈国际化竞争格局，中国企业市占率逐渐提升。 从实践看，目前常见的功率模块热管理方式主要有空冷散热和液冷散热。空冷散热一般分为自然对流散热和强迫对流散热，自然对流的散热路径主要是芯片将热量传递给散热器上的翅片，热量通过翅片自然对流散发，其优点是结构简单可靠，但由于自然对流冷却的热交换系数较低，因此无法满足大功率模块的散热需求。强迫对流是在自然对流的结构基础上增加散热风扇，通过加速翅片表面的空气流动性提高散热效率。虽然强迫对流散热在一定条件下可以满足部分大功率模块的散热要求，但因风扇的存在，需要增加额外的通风结构设计，其体积一般较大，且同时会有噪声，因此空冷散热并没有在车规级功率模块中得到广泛使用。而液冷散热又分为间接液冷与直接液冷，相比间接液冷散热，直接液冷散热不需要导热硅脂，也无需使用液冷板，模块整体热阻值可降低30%左右，因而已成为车规级功率模块的主流散热方式。车规级功率半导体模块散热基板行业呈国际化竞争格局，行业内主要企业包括日本泰瓦工业株式会社、美国德纳股份有限公司、中国台湾健策精密工业股份有限公司等，中国企业市占率逐渐提升。 上产业链上游环节分析 车规级功率半导体模块散热基板上游环节 生产制造端 原材料，主要为铜材料供应商 上游厂商 上游分析 上游主要原材料为铜材，作为大宗商品，铜材市场价格波动性较大，将会影响中游车规级功率半导体模块散热基板制造商的成本和毛利。 车规级功率半导体模块散热基板的上游原材料主要为铜材，近年来，铜材价格波动起伏。2021年，受大宗商品涨价影响，铜材价格出现较大幅度上涨，至2021年底，铜材价格约6万元/吨，2022年趋于平稳并逐渐下降；2023年略有上升，整体保持平稳；2024年上半年，铜价呈上涨趋势，铜材价格涨至超过6.5万元/吨。铜材价格波动将会直接影响车规级功率半导体模块散热基板的成本和毛利。 车规级功率半导体模块散热基板主要采购原材为铜排、铜板，市场呈现“低、小、散”形态。 铜排是一种大电流导电产品，适用于高低压电器、开关触头、配电设备、母线槽等电器工程，铜排板主要应用于发电系统以及输配电领域，加工工艺简单，中国铜排板行业呈现“低、小、散”形态，以中小企业居多，企业规模普遍较小，但区域较为集中，行业内铜排生产企业主要有浙江科邦铜材科技有限公司、浙江力博实业股份有限公司、杭州东冠通信科技开发有限公司等。铜板是一种高稳定、低维护的屋面和幕墙材料，环保、易于加工并极具抗腐蚀性。铜板行业生产企业主要有宁波金田电材有限公司、浙江力博实业股份有限公司、浙江科邦铜材科技有限公司等。 产业链中游环节分析 中 车规级功率半导体模块散热基板中游环节 品牌端 车规级功率半导体模块散热基板制造商 中游厂商 中游分析 车规级功率半导体模块散热基板直接应用于新能源汽车电机控制器用功率半导体模块，主要应用于其中的IGBT功率模块。 IGBT功率模块主要由IGBT芯片、覆铜陶瓷基板（简称“DBC基板”，包括上铜层、陶瓷层和下铜层）、键合线、焊料层、散热基板等构成。其制造流程为根据特定的电路设计，将两个或多个IGBT芯片贴片到覆铜陶瓷基板上，并用金属线键合链接，同时将覆铜陶瓷基板与散热基板进行焊接，然后进行整体灌封。其中，散热基板是功率模块的核心散热功能结构与通道，主要起热量传导作用，同时发挥机械支撑与结构保护作用。 车规级功率半导体模块散热基板行业呈国际化竞争格局，中国企业市占率逐