全球電氣化趨勢下的穩(wěn)贏賽道:只要是電動(dòng)汽車就離不開它!
關(guān)鍵詞: 電動(dòng)汽車 碳化硅 英飛凌
在一些電氣化領(lǐng)先的國家,內(nèi)燃機(jī)市場已經(jīng)開始崩潰。例如,在中國,NEV(新能源汽車,包括 BEV、PHEV 和 FCEV)的份額從 2021 年的 13.4% 躍升至 2022 年的 25.6%(整個(gè)汽車市場)。因此,擁有大量 ICE 產(chǎn)品組合的原始設(shè)備制造商已經(jīng)開始失去市場。
由于采取了持續(xù)的成本削減措施,所有電源轉(zhuǎn)換器的總市值將在 2028 年達(dá)到290億美元,2022 年至 2028 年的復(fù)合年增長率為 12.2%。
在支持電氣化趨勢的過程中,xEV 的功率器件市場將達(dá)到98億美元,受到 SiC MOSFET 模塊的大力推動(dòng),到 2028 年僅此一項(xiàng)就價(jià)值55億美元。
特斯拉正在極力推動(dòng)與 ICE 的成本平價(jià)。它聲稱可以大大減少昂貴的 SiC 使用,并詳細(xì)分析了可能的場景。以比亞迪為首的中國電動(dòng)汽車品牌緊隨其后,該品牌最近以與同行品牌內(nèi)燃機(jī)相同的價(jià)格推出了 C 級(jí) PHEV。
電氣化不僅僅限于乘用車。在“最后一英里交付”中越來越多地采用電動(dòng)輕型商用車需要特定型號(hào)與乘用車或中型商用車協(xié)同作用。一個(gè)新的生態(tài)系統(tǒng)正在快速發(fā)展。
新一波消費(fèi)電子廠商,如小米、索尼,可能還有蘋果,正在加入這場游戲。這可能會(huì)為現(xiàn)有的一級(jí)供應(yīng)商創(chuàng)造新的機(jī)會(huì),部分抵消 EV OEM 增加內(nèi)部制造的趨勢。
碳化硅“動(dòng)搖”IGBT地位
在2018年特斯拉將碳化硅應(yīng)用到其Model 3車型中以前,新能源車中一直使用的功率IC是IGBT。彼時(shí),IGBT是新能源車電控系統(tǒng)的核心組成部分,被譽(yù)為新能源車的“心臟”。但隨著特斯拉用48顆碳化硅芯片取代原有的84顆IGBT后,碳化硅在新能源車中的應(yīng)用加速,隨著800V高壓的到來,IGBT在新能源車中的核心地位開始被動(dòng)搖。
據(jù)Qorvo高級(jí)現(xiàn)場支持工程師周虎介紹,碳化硅之所以在新能源汽車中更被看好,源于其獨(dú)有的技術(shù)特性。碳化硅器件導(dǎo)通后的特性類似于電阻,且導(dǎo)通阻抗相比硅基IGBT更低,其損耗模型為P=I2*R,在較小功率或較小電流應(yīng)用中,其損耗小于IGBT,因此碳化硅的這一優(yōu)點(diǎn)更符合小型轎車的應(yīng)用場景。而且碳化硅的熱傳遞性非常好,且絕緣能力強(qiáng),這些特性非常適合高功率的應(yīng)用。除此之外,碳化硅器件的開關(guān)頻率可以做得更高,有利于減小磁性器件的匝數(shù)并減小體積,也有利于減小濾波電容和母線電容的用量。可以幫助客戶減小系統(tǒng)尺寸并減少成本,提高功率密度。
目前,業(yè)界為了兼容全級(jí)別車型快充功能開始推動(dòng)800V電氣架構(gòu),以實(shí)現(xiàn)在功率相同的情況下,通過抬高電池電壓,減少流過的電流,減少發(fā)熱損耗,以提高汽車的續(xù)航里程。中國科學(xué)院半導(dǎo)體所教授級(jí)高級(jí)工程師鈕應(yīng)喜介紹,750V以下的應(yīng)用場景中,硅基IGBT和碳化硅功率器件性能差距不大,二者存在的競爭主要來自成本。但由于IGBT在高壓場景中性能會(huì)下降很多,800V高壓的應(yīng)用場景成為適用高電壓環(huán)境碳化硅的主要“秀場”,大大動(dòng)搖了IGBT的地位。
車用功率器件成香餑餑
TrendForce集邦咨詢預(yù)估,2022到2026年SiC、GaN功率元件市場規(guī)模年復(fù)合增長率將分別達(dá)到35%與61%。而當(dāng)電動(dòng)汽車對于快速補(bǔ)能以及更為優(yōu)越的動(dòng)力性能需求愈加迫切之后,預(yù)計(jì)2023年將有更多車企提前將SiC技術(shù)引入主逆變器,其中高可靠性、高性能、低成本SiC MOSFET作為競逐關(guān)鍵點(diǎn)。
德州儀器、英飛凌、Microchip、Wolfspeed、安森美等廠商擴(kuò)產(chǎn)的另一大重點(diǎn),則是模擬芯片。
對于周期性較弱、產(chǎn)品生命周期較長的模擬芯片行業(yè)而言,在當(dāng)下半導(dǎo)體行業(yè)周期下行時(shí)期,其市場表現(xiàn)也相對穩(wěn)定,從模擬芯片大廠德州儀器、ADI、英飛凌、安森美2022年財(cái)報(bào)可知,上述廠商市場情況較為穩(wěn)定。
從未來發(fā)展看,受益于5G通信的發(fā)展,5G手機(jī)出貨量的增長和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)完善,通信領(lǐng)域的發(fā)展將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)模擬IC的發(fā)展。據(jù)TrendForce集邦咨詢預(yù)估2023年5G市場可達(dá)145億美元,至2026年可望上升到370億美元,年復(fù)合成長率達(dá)到11.0%,期間主要受元宇宙相關(guān)應(yīng)用帶動(dòng),進(jìn)一步刺激5G網(wǎng)絡(luò)需求。
由上可知,半導(dǎo)體行業(yè)周期性明顯,車用功率器件以及模擬IC或是下一階段的香餑餑。
