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全面提升數(shù)據(jù)價(jià)值
賦能業(yè)務(wù)提質(zhì)增效
摘要:功率器件是碳化硅、砷化鎵、氮化硅等半導(dǎo)體材料經(jīng)過沉積、清除、布線以及電學(xué)屬性的調(diào)整等工藝后,制成具有處理高電壓、大電流能力的半導(dǎo)體器件,它幾乎適用于所有的電子制造業(yè)。目前,功率器件的應(yīng)用逐漸從傳統(tǒng)的工業(yè)控制、3C行業(yè)轉(zhuǎn)向新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等新興行業(yè),其中新能源汽車電子是主要需求方。
功率器件產(chǎn)品中,MOSFET和IGBT是汽車電子的核心。MOSFET產(chǎn)品是功率器件市場應(yīng)用最多的產(chǎn)品,占功率半導(dǎo)體分立器件市場的35.4%;IGBT是功率器件中增長最為迅速的產(chǎn)品,占總市場的25%,其作為新能源汽車必不可少的半導(dǎo)體器件,下游需求相當(dāng)強(qiáng)勁。
新能源汽車用功率器件需求量大
相比于傳統(tǒng)燃油車,新能源汽車功率器件使用量更大。根據(jù)Strategy Analytics的分析,在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車上,功率半導(dǎo)體裝機(jī)價(jià)值為71美元,占據(jù)車用半導(dǎo)體總價(jià)值的21%;而對于混合動力車,則在傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車基礎(chǔ)上新增的功率半導(dǎo)體價(jià)值為354美元,占據(jù)新增總價(jià)值的76%;在純電動車上,功率半導(dǎo)體價(jià)值為387美元,占據(jù)車用半導(dǎo)體總價(jià)值的55%。
新能源汽車的銷量迅速增長,下游市場需求可觀。在2007年,國內(nèi)新能源汽車的總生產(chǎn)量為2,179輛,而在2017年,國內(nèi)生產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了819,991輛,年復(fù)合增長率達(dá)到了驚人的93%,且同比增長均穩(wěn)定在50%以上。而新能源汽車銷量則從2011年的15,736輛增長到了2018年的6,185,699萬輛,增長了392倍。
圖1 截止2019-10月國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量情況(單位:輛)
(資料來源:choice,五度易鏈行研中心整理)
充電樁是新能源汽車必不可少的配套設(shè)備,充電樁用功率器件主要是MOSFET芯片和IGBT芯片。國家能源局在《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》草案中提出,到 2020 年國內(nèi)充換電站數(shù)量將達(dá)到 1.2 萬個(gè),充電樁達(dá)到 450 萬個(gè)。
圖2 我國電動汽車充電樁數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況(單位:個(gè))
(資料來源:choice,五度易鏈行研中心整理)
新能源政策扶植,使市場確定性增強(qiáng)
政府政策大力扶持,新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。截止2019年7月,國家、地方出臺了多項(xiàng)政策,對于新能源汽車進(jìn)行扶持,包括購車補(bǔ)貼、公共交通逐漸更改成新能源車、完善新能源汽車積分等政策,對穩(wěn)固新能源汽車的發(fā)展勢頭起到了強(qiáng)勁的推動作用,同時(shí)政策紅利也將推動功率半導(dǎo)體市場強(qiáng)勁增長的勢頭。
表1 近年國家新能源政策一覽
(數(shù)據(jù)來源:五度易鏈行研中心整理)
國產(chǎn)功率半導(dǎo)體突破曙光初現(xiàn)
IGBT是新能源汽車電機(jī)控制系統(tǒng)和充電樁的核心器件,新能源汽車市場的增長必將帶動功率半導(dǎo)體的發(fā)展。我國雖是全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)國,半導(dǎo)體市場需求占全球市場約40%,但各類半導(dǎo)體器件和芯片的國產(chǎn)率卻很低。大陸地區(qū)雖然已誕生了如安世半導(dǎo)體、華微電子、士蘭微等的功率半導(dǎo)體企業(yè),但產(chǎn)品主要集中在中低端領(lǐng)域,各類功率半導(dǎo)體器件和功率IC的國產(chǎn)化率不足50%,進(jìn)口可替代空間巨大。
目前,國內(nèi)在主流的第三代半導(dǎo)體材料為碳化硅與氮化硅領(lǐng)域積極布局,前者多用于高壓場合如智能電網(wǎng)、軌道交通等;后者則在高頻領(lǐng)域如5G通信領(lǐng)域有更大的應(yīng)用。在碳化硅方面,國內(nèi)公司已經(jīng)逐步形成完整產(chǎn)業(yè)鏈,可以生產(chǎn)新一代的碳化硅功率半導(dǎo)體,如揚(yáng)杰科技、中國中車、中電13所等公司及研究機(jī)構(gòu)加大對碳化硅器件的研究,目前已經(jīng)形成完整的碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈——即上游襯底、中游外延片、下游器件制造;在氮化鎵材料方面,國際市場也處于起步研究階段,市場格局尚不明朗,但國內(nèi)諸多高等院校、研究機(jī)構(gòu)、公司廠商已經(jīng)進(jìn)行了大量研究,擁有諸多的專利技術(shù)。根據(jù)Knowmade的數(shù)據(jù),截止2018年底,全球氮化鎵專利擁有數(shù)量最多的是科瑞、東芝這些國際廠商,但中國企業(yè)也已占據(jù)一席之地:中國中車排名第四,西南電子科技大學(xué)排名第八,前十五名中共有五家中國機(jī)構(gòu)。
結(jié)語
我國在國際技術(shù)封鎖的背景下,尋找功率半導(dǎo)體器件作為突破口是較為可靠的。功率器件和芯片產(chǎn)品多樣,定制化程度高,研發(fā)投入門檻相對低,且對制程敏感度不及集成電路,因此特別適合國內(nèi)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)迭代,追趕國際領(lǐng)先企業(yè)。同時(shí)功率半導(dǎo)體是需求驅(qū)動型產(chǎn)業(yè),得益于新能源汽車的顯著增長,IGBT等功率半導(dǎo)體的增量空間也是相當(dāng)巨大的。
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