2024车规功率半导体产业分析

2024车规功率半导体产业分析 与非网资深行业分析师李坚 十多年电子行业分析师从业经历。长期关注电子制造、汽车电子、消费电子、工业电子、晶圆制造等行业。聚焦技术前沿、市场动态、分销供应链等板块。 个人简介 目录 一、概述 二、市场现状 三、上下游产业链介绍 四、技术趋势 五、研发投入 六、毛利率 概述 4 概述 功率半导体 功率IC 车载功率半导体 功率半导体 功率半导体产品范围示意图，来源：华润微招股书 功率IC 新能源汽车、消费电子等领域的发展推动了功率IC的发展和升级，成为系统信号处理和执行的桥梁。 功率IC主要分类为AC/DC、DC/DC、电源管理、驱动IC，其中电源管理IC是最大的分类。 先进的BCD工艺已演进到40nm，显著提升 了功率IC的制造工艺和技术水平。 车载功率半导体-MOSFET MOSFET用于电压变化转化为电流变化，起开关或放大作用。 车载MOSFET需在极端环境下稳定工作，确保汽车运行。 具备快速开关速度，减少系统响 应时间，提高性能。。 降低能耗，提高稳定性和集成度， 满足汽车电子需求。 车载功率半导体-IGBT IGBT被称为电力电子装置的“CPU”，是新能源汽车电控系统的核心器件。 IGBT在新能源汽车中主要应用于电机控制器、车载空调和充电桩等设备。 2020年至2022年，中国IGBT产量分别为2020万只、2580万只和3580万只。 预计2025年，中国IGBT市场规模将达到522亿人民币，年复合增速超19%。 车载功率半导体-电源管理芯片 汽车电源管理芯片应用于智能座舱、自动驾驶、车身电子等场景。 PMIC产品主要分为AC/DC、DC/DC、 LDO、驱动芯片和电池管理IC（BMIC）。 2022年电源管理芯片市场规模为810.65 亿元，预计2024年增至923.75亿元。 BMS核心技术包括AFE芯片、MCU、高精度ADC，确保电池安全高效运行。 AFE芯片工作原理，来源：杰华特 车载功率半导体-SiC 新能源汽车采用800V电压平台，推动电机控制器从硅基IGBT转向SiC-MOS。 SiC器件在工业新能源和电机驱动领域 需求快速增长，成为刚需。 国产SiCMOSFET在工业应用中的市场份额正在成长，需通过可靠性测试。 SiC在电动汽车中提升能效，降低能耗，需求大幅增长。 市场现状 12 市场现状 功率IC功率器件车规AFE车规IGBT 车规MOSFET 车规SiC应用场景 功率IC 国内功率IC厂商160家，广东、上海、江苏为前三大城市，占据优势地位。 2021全球前10大功率IC公司市场占比 15.80% 预计2026年全球电源管理芯片市场规模将达565亿美元，年复合增长率10.69%。 39.50% 3.30% 3.40%3.70% 4.00% 7.30% 7.10% 5.80% 5.20% 4.90% TIQualcommInfineonADISTMON_Semi MediaTekRenesasNXPMaximOthers 2021全球前10大功率IC公司市场占比，数据来源：与非研究院整理 功率IC玩家 排名 中国功率IC公司 2021年功率IC营收（百万元） 同比增长 1 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 4,220.70 43% 2 上海晶丰明源半导体股份有限公司 2,344.20 113% 3 杭州士兰微电子股份有限公司 1,848.20 30% 4 富满微电子集团股份有限公司 1,494.40 119% 5 圣邦微电子(北京)股份有限公司 1,338.70 58% 6 上海南芯半导体科技有限公司 1,308.60 150% 7 深圳市明微电子股份有限公司 1,237.00 136% 8 上海贝岭股份有限公司 981.1 110% 9 上海艾为电子技术股份有限公司 918.3 57% 10 杰华特微电子股份有限公司 865.2 110% 国际市场中，几家海外巨头占据了较大的市场份额，国内企业因起点低但发展迅速，尤其在中低端消费电子市场中具备成长机遇。 全球半导体供应链短缺，为中国功率IC企业带来巨大机遇，本土企业如晶丰明源、富满微电子等增长超过100%，但仍处于资本市场价值洼地。 2021年中国大陆前10大功率IC公司营收和增速，来源：与非研究院整理 功率器件 序号 企业名称 2020年营业收入（亿元 1 安世半导体（中国）有限公司 2 华润微电子控股有限公司 3 扬州扬杰电子科技股份有限公司 4 杭州士兰微电子股份有限公 5 吉林华微电子股份有 6 江苏长晶科技 7 乐山无线 8 北京 9 江 数据来源：Yole，与非研究院整理 1 2022年国内功率器件市场竞争格局 安世半导体（闻泰科技） 扬杰科技 士兰微 斯达半导体时代电气新节能 捷捷微电苏州固锝东微半导银河微电芯导科技台基股份派瑞股份其它 2020中国半导体功率器件十强企业，来源：与非研究院 车规AFE 新能源汽车每辆所需芯片数量从传统汽车的500-600颗增加至1000-2000颗，其中AFE芯片需求增长显著，2017-2028年年复合增长率预计达35.6%。 全球AFE市场主要由亚德诺半导体、德州仪器等国际大厂主导，国产企业如中颖电子、MPS正积极通过技术创新和产业升级提升市场份额。比亚迪、琪埔维等公司在车规级BMSAFE芯片设计和生产方面取得了突破 全球模拟前端（AFE）市场销售额预测（百万美元），来源：QYR 车规AFE玩家 国际AFE芯片厂商汇总表（部分），来源：与非研究院整理 车规AFE玩家 国产AFE芯片厂商汇总表（部分），来源：与非研究院整理 车规IGBT 新能源汽车中，功率半导体价值量约为传统燃油车的五倍以上，提升显著。 IGBT是电控系统核心，电动化程度越高，成本占比越高，高端车成本甚至超5000元。 2021年全球IGBT分立器件竞争格局，来源：Omdia，东吴证券研究所 车规IGBT玩家 企业名称 研发进度 成立时间 主机厂客户 比亚迪半导体 第五代 2003 比亚迪、小康、宇通、福田等 时代电气 第五代可量产，第七代（刚研发成功，待验证） 2005 合众、一汽、长安等10余家客户 斯达半导 第七代 2005 长城、长安、东风（据电机客户配套的主机厂推测） 士兰微 第五代可量产，第七代（送审阶段） 1997 零跑、比亚迪等 华润微电子 第五代 1997 比亚迪、长城、吉利等 斯达半导研发成功国内首款第七代车规级IGBT芯片并通过客户验证。 中国95%的中高端IGBT芯片依赖进口，日德企业垄断市场90%以上。 国产车规IGBT玩家，来源：与非研究院整理 车规MOSFET 年份 汽车销量（万辆） 单车MOSFET用量（颗） 总用量估算 （万颗） 价格（元/ 颗） 市场规模（亿元） 增速 2021年 679.2 200 135840 1.5 20.376 - 2022年 990 210 207900 1.3 27.027 同比：32.64% 2025年 1850 240 444000 1 44.4 4年年化：23.92% 全球车规级MOSFET市场规模预测,来源：中汽协、与非研究院整理 年份汽车销量（万辆）单车MOSFET用量 （颗） 总用量估算 （万颗） 价格（元/颗） 市场规模 （亿元）增速 1 240000 240 1000 210 550 352.1 2021年 200 70420 1.510.56- 2025年 2022年 115500 1.315.0242.15% 244年年化：22.78% 国内车规级MOSFET市场规模预测,来源：中汽协、与非研究院整理 车规SiC 全球碳化硅市场布局与发展 全球SiC产业以美国、日本为主，广泛应用于5G通信、新能源汽车等领域。预计2027年SiC功率器件市场将超100亿美元。 新能源汽车市场推动SiC需求 中国SiC汽车市场预计2025年达45亿元，国际市场达100亿元。随着碳化硅模块价格下降，新能源汽车市场将大幅推 动SiC需求增长。 新能源汽车市场SiC、GaN功率市场规模（亿元），来源：CASA 车规SiC玩家 罗姆公司在SiC器件市场占据前列，通过研发8英寸SiC产品及更新制造设备，不断增强产能，并提供汽车电子可靠性标准的产品。 英飞凌自1992年起研发SiC功率器件，2020年市场份额全球第四，并通过与多家企业合作，推动SiC技术在电动汽车和电力领域的应用。 客户特斯拉比亚迪 现代大众 梅赛德斯奔驰 宝马蔚来小鹏吉利 通用捷 供应商 ST、Onsemi ST、BOSCH ST、OnsemiOnsemi、Onse O 车规级碳化硅国际玩家，来源：与非研究院整理 车规SiC玩家 厂商主要产品规格主要应用认证成立时间备注 飞锃半导体1200V/650V车载电源、 光伏 芯塔电子1200V/80mΩOBC、光伏 储能 AEC-Q1012018第二代SiCMOSFET，具开尔文Source封装 AEC-Q1012018主营SiCSBD、SiCMOSFET、功率模块等 纳芯微 澎芯半导体 1200V 1200V/40mΩ OBC车规认证中2022以信号感知芯片起家，后布局SiC器件模块产品-2020聚焦SiC功率半导体器件开发 中科汉韵 澜芯半导体 1200V/17mΩ 1200V/6mΩ 电动汽车主驱系统 光伏、储能 、充电 -2019由中科院投资，专注车规SiC芯片 AEC-Q1012022推出低导通电阻产品，具车规级设计 昕感科技 瞻芯电子 国星光电南瑞半导体国联万众半导体 中汽创智蓉矽半导体杰平方半导体 基本半导体 1200V/80mΩ 1200V/40mΩ 1200V/80mΩ 1200V/40mΩ 1200V 1200V/20mΩ 1200V/12mΩ 1200V/20mΩ 1200V 新能源 辅助电源 - 新能源电驱应用 新能源汽车OBC、光伏光伏、新能源 新能源汽车 AEC-Q101AEC-Q101 AEC-Q101AEC-Q101 客户验证中 -- - ASILD - 2022具先进结构和工艺，兼容18V栅压驱动 2017第一家掌握6英寸SiCMOSFET工艺平台的公司 1969采用自主研发封装技术，提高开关频率 2019面向大功率应用，涵盖广泛产品系列 2015涉及设计、封装、模块、检测等产品推出自主研发芯片，具高工艺可靠性 2019具备车规主驱芯片高可靠性 2019计划在香港建设8英寸SiCIDM晶圆厂 2016发布第二代SiCMOSFET，具多种封装规格 国产车规SiC厂商汇总（2023），来源：与非研究院整理 应用场景 功率半导体是电动汽车三电系统的核心部件，影响驱动效率、充电速度和续航里程。 新能源汽车的主驱逆变器和车载高压辅助系统都需要功率半导体，价值量高达55%。 功率半导体根据工作功率选择不同类型，包括高、中、低压硅基MOSFET、IGBT和碳化硅基MOSFET。 功率器件广泛应用于新能源、消费电子、智能电网等，细分市场包括工业控制、汽车电子等。 功率半导体在新能源汽车上的应用，来源：安森美 上下游产业链 27 上下游产业链 Fabless 类别 公司 封测 制造 新洁能,东微半导体,斯达半导体,芯朋微华虹半 ID 中国功率半导体产业链（上市部分），来源：与非研究院整理 28 技术趋势 29 技术趋势 IGBT MOSFET AFE SiC GaN 功率IC IGBT IGBT技术历经7次迭代，国产IGBT滞后三代。 IGBT代数 结构特征 工作结温 短路能力 封装形式 常见后缀 芯片面积 （相对值） 工艺线宽（微米） 通态饱和压 降（伏） 关断时间（微秒） 功率损耗 （相对值） 断态电压 （伏） 出现