2018-2019汽车功率半导体行业研究

功率半导体器件是半导体的一个重要分支，功率半导体器件可以分为电源管理IC、功率模组和功率分立器件三大类。

汽车半导体可以分为五大类，分别是功率器件（Power）、传感器（Sensor）、处理器（Processor)、ASSP（主要是Connectivity和Amplifier）、Logic和其他。汽车中使用最多的半导体产品分别是传感器、MCU和功率半导体。其中MCU占比最高，其次是功率半导体，功率半导体主要运用在动力控制系统、照明系统、燃油喷射、底盘安全系统中。

传统汽车中，功率半导体主要应用于启动、发电和安全领域，新能源汽车普遍采用高压电路，当电池输出高压时，需要频繁进行电压变化，对电压转换电路需求提升，此外还需要大量的DC-AC逆变器、变压器、换流器等，这些对IGBT、MOSFET、二极管等半导体器件的需求量很大。

根据英飞凌的统计，平均一辆传统燃油车使用的半导体器件价值为355美元，而纯电动汽车/混合动力汽车使用的半导体器件价值为695美元，几乎增加了一倍。其中功率器件增加最为显著，一辆传统燃料汽车使用动力系统功率半导体器件为17美元，而一辆纯电动汽车/混合动力汽车上功率半导体器件价值为265美元，增加了近15倍。

平均每辆汽车半导体使用金额（单位：美元）

来源：英飞凌

IGBT具有高频率、高电压、大电流，易于开关等优良性能。IGBT模块作为核心高压控制开关组件，其成本占据电机控制器成本的40-50%，占据新能源汽车整车成本的7-10%左右，直流充电桩20-30%的原材料成本是IGBT。

目前中国IGBT行业已经能够具备一定的产业链协同能力。如设计方面有中科君芯、西安芯派等，制造方面，中芯国际、华润上华、上海先进、华虹等，模组环节有中车西安永电、 爱帕克、南京银茂等。IDM厂商有比亚迪，中车时代等。但中国IGBT芯片依然有进90%依赖进口，高端产品基本被欧美、日本企业垄断，如英飞凌、三菱、富士电机、东芝、ABB等。

国外IGBT 技术起步较早，在设备、材料、芯片设计和晶圆制造上已经构筑了较高的壁垒，国产IGBT芯片的主要工艺设备和衬底片，乃至高端芯片都必须从国外采购。而封装层面上，国内产品的功率密度、散热性能、可靠性以及模块设计等指标也严重落后于国际IGBT厂商。

2009年比亚迪发布IGBT1.0技术，中间历经2.0、2.5的层层迭代。2018年12月11日，比亚迪正式发布了IGBT4.0技术，在诸多关键指标上已优于当前市场主流产品，例如电流输出能力高15%，综合损耗降低20%，打破了IGBT受制于国外的局面。

在电池容量成为电动车瓶颈问题的背景下，提高充电功率和效率，节省行车过程中的能耗等问题是提升电动车续航能力的有效途径，因此，常规车用硅基功率器件均具备被第三代半导体功率器件替代的可能性。

SiC是第三代半导体材料的代表。由于SiC具有高耐压、低损耗、高效率等特性，可以让功率器件突破硅的限制，带来更好的导电性和电力性能。这些特性的提高，正与汽车电子、工业自动化以及新能源等领域的需求相契合。因而，各大厂商纷纷在SiC上布局。

2018年，Tesla Model 3已经把碳化硅MOSFET用到了其主驱动控制器上面，来降低传导和开关损耗，特斯拉Model3的逆变器采用了意法半导体制造的SiC MOSFET，每个逆变器包括了48个SiC MOSFET。Model3的车身比 Model S 减小了20%。随着整车企业越来越多的在功率电子里面采用碳化硅器件，未来于主逆变器、车载充电器(OBC)，以及直流-直流(DC-DC)转换器等部件都会有很大的改变。

此外，SiC基功率器件在快速大功率充电方面同样优势明显，预计2017至2023年均复合增速达到21%。2018年，Delta（台达）联手通用等研发400kW超快速充电系统（XFC）使用SiC功率半导体器件，传输效率可达到96.5%，每分钟充电可行驶29公里。与之相比，特斯拉超充每分钟10公里，而保时捷承诺为Taycan电动跑车充电效率为每分钟约20公里。

2017年全球SiC功率半导体市场总额达3.99亿美元。预计到2023年市场总额将达16.44亿美元，年复合增长率26.6%。从产业链角度看，SiC包括单晶衬底、外延片、器件设计、器件制造等环节。美国居于领导地位，占有全球SiC产量的70%-80%。

SiC单晶衬底企业主要有Cree、DowCorning、SiCrystal、II-VI、新日铁住金、Norstel等；外延片企业主要有DowCorning、II-VI、Norstel、Cree、罗姆、三菱电机、Infineon等；器件方面相关主要企业包括，Infineon、Cree、罗姆、意法半导体等。

中国企业在单晶衬底方面，以4英寸为主，目前已经开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底。山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能均已完成6英寸衬底的研发，中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。 

外延片方面，中国瀚天天成、东莞天域半导体、国民天成均可供应4-6英寸外延片。

2018年12月，比亚迪宣布已投入巨资布局第三代半导体材料SiC，并将整合材料（高纯碳化硅粉）、单晶、外延、芯片、封装等SiC基半导体全产业链，目的在于降低SiC器件的制造成本，加快其在电动车领域的应用。

比亚迪表示已经成功研发了SiC MOSFET，有望于2019年推出搭载SiC电控的电动车。预计到2023年，比亚迪将在旗下的电动车中，实现SiC基车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代，将整车性能在现有基础上再提升10%。

2018-2019汽车功率半导体行业研究报告 目录

01

功率半导体产品概述

1.1 半导体总体分类

1.2 功率半导体定义和分类

1.3 功率半导体作用和工作范围

1.4 功率半导体器应用领域

1.5 功率半导体细分产品：功率IC、二极管

1.6 功率半导体细分产品：MOSFET、IGBT

1.7 不同功率分立器件技术性能对比

1.8 不同功率分立器件工作频率和应用场景

1.9 不同电压级别IGBT应用领域

1.10 IGBT制造技术的难点

1.11 IGBT封装技术未来发展趋势

1.12 IGBT小型化、模块化发展趋势

1.13 功率半导体应用：汽车

1.14 功率半导体应用：电源管理

1.15 功率半导体应用：通信

02

全球和中国功率半导体行业分析

2.1 全球功率半导体市场规模预测和下游应用占比

2.2 全球功率半导体、功率器件及模组市场结构

2.3 全球功率半导体、分立器件、模块供应商及市场份额

2.3 全球功率半导体、分立器件、模块供应商及市场份额

2.4 全球功率半导体12英寸制程占比

2.5 分立器件及模组：细分产品市场规模预测

2.6 全球MOSFET市场规模预测和终端应用

2.7 全球和中国功率MOSFET供应商及市场份额占比

2.8 IGBT市场规模预测和终端应用

2.9 MOSFET、IGBT产品交货周期和价格趋势

2.10 全球功率半导体企业产业链结构

2.11 全球IGBT厂商（分功率段）市场排名

2.12 全球IGBT厂商技术升级路线

2.13 中国功率器件（包括功率IC和功率模组）市场规模预测

2.14 中国IGBT产业供应链情况

2.15 中国IGBT产业链主要公司简介

03

下一代SiC和GaN功率器件

3.1 下一代新材料功率半导体技术对比

3.2 SiC MOSFET将取代硅基IGBT

3.3 未来5-10年功率半导体器件发展趋势

3.4 SiC和GaN功率器件技术性能和应用场景对比

3.5 下一代SiC和GaN功率半导体各细分应用领域市场规模

3.6 SiC功率器件的开关损耗大幅降低

3.7 全球主要SiC功率器件市场规模和厂商竞争格局

3.8 全球SiC功率器件产业链

3.9 全球SiC功率半导体市场规模（按应用领域和细分产品）

3.10 SiC、GaN各自的优点及适用的领域

3.11 GaN功率器件的应用领域及电压分布

3.12 全球GaN功率半导体市场规模和应用领域

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04

汽车功率半导体市场分析

4.1 全球和中国汽车半导体市场规模

4.2 功率半导体在汽车中的应用

4.3 燃油汽车和电气化汽车各类半导体使用量分析

4.4 IGBT在汽车中的应用

4.5 MOSFET在汽车中的应用

4.6 SiC应用于汽车领域的优势

4.7 全球车用功率半导体市场规模

4.8 全球汽车功率半导体厂商市场份额

4.9 新能源汽车功率半导体的使用

4.10 新能源汽车控制系统框架

4.11 新能源汽车功率电子电源架构和分类

4.12 新能源汽车功率电子应用：电机控制器

4.13 新能源汽车逆变器的结构

4.14 新能源汽车及充电桩中IGBT的应用

4.15 新能源汽车电机控制器将大规模采用SiC芯片

4.16 新能源汽车功率电子应用：DC/DC和OBC

4.17 整车厂计划在OBC和DC/DC中大量使用 SiC 功率器件

4.18 典型的EV/HEV电路框图及适用于SiC/GaN的可能性

4.19 未来十年SiC功率模块将迅猛增长

4.20 超快速充电系统将大规模采用SiC功率半导体器件

4.21 800-1000V级快充对整车功率电子部件架构的影响

4.22 800-1000V级快充对整车电力电子系统的影响

4.23 SiC基功率器件在快速大功率充电方面优势明显

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05

全球汽车功率半导体厂商研究

5.1 英飞凌

6.1.1 英飞凌市场地位和营收构成

6.1.2 英飞凌功率半导体市场战略和技术革新

6.1.3 英飞凌策略布局

6.1.4 英飞凌客户结构

6.1.5 英飞凌汽车级HybridPACKTM产品

6.1.6 英飞凌功率电子产品线

6.1.7 英飞凌Cool SiC™ MOSFET产品线

6.1.8 英飞凌的Cool SiC™ MOSFET产品技术特点

6.1.9 上海英飞凌汽车级IGBT实现批量供货

5.2 富士电机

5.2.1 富士电机IGBT模块和分立器件

5.2.2 富士电机IGBT模组应用

5.2.3 富士电机半导体应用

5.2.4 富士电机IGBT技术演变

5.2.5 富士电机第七代IGBT产品规划

5.2.6 富士电机汽车功率模块发展路线

5.2.7 富士电机SiCIGBT布局

5.2.8 富士电机IGBT及SiC研发规划

5.3 安森美（On Semiconductor）

5.3.1 安森美简介

5.3.2 安森美汽车功率半导体及SIC 布局

5.3.3 安森美-纯电动汽车功率电子器件市场规模预测，2017-2022

5.3.4 安森美-电动和混合动力汽车SiC 器件的市场规预测，2018-2025

5.4 三菱电机

5.4.1 三菱电机简介

5.4.2 三菱电机功率半导体业务

5.4.2 三菱电机FY2022功率器件业务经营目标

5.4.3 三菱电机功率器件概览

5.4.4 三菱电机分部门经营战略：家用电器部门

5.4.5 三菱电机分部门经营战略：汽车部门

5.4.6 三菱电机分部门经营战略：工业部门

5.4.7 三菱电机分部门经营战略：牵引和电力部门

5.4.8 三菱电机公司生产战略：晶圆生产

5.4.9 三菱电机公司生产战略：装配和检测

5.4.10 三菱电机汽车级IGBT模块：J系列和J1系列

5.4.11 三菱电机汽车级IGBT模块特点

5.4.12 三菱电机汽车级IGBT产品路线图

5.4.13 三菱电机差异化战略：芯片开发

5.4.14 三菱电机差异化战略：SiC

5.4.15 三菱电机差异化战略：SiC芯片

5.5 ROHM罗姆

5.5.1 ROHM简介

5.5.2 ROHM汽车功率模块

5.5.3 ROHMSIC功率器件及解决方案

5.5.4 罗姆新一代SiC MOSFET产品

5.6 SEMIKRON赛米控

5.6.1 赛米控简介

5.6.2 赛米控汽车用功率半导体

5.6.3 赛米控在汽车充电站的解决方案

5.7 Toshiba东芝

5.7.1 东芝简介

5.7.2 东芝IGBT产品及汽车上的应用

5.7.3 东芝车载MOSFET解决方案

5.7.4 东芝功率器件研发计划

5.8 意法半导体

5.8.1 意法半导体简介

5.8.2 意法半导体STPOWER™功率模块及应用

5.9 瑞萨

5.9.1 瑞萨简介

5.9.2 瑞萨IGBT产品及应用

5.9.3 瑞萨汽车用功率MOSFETS

5.10 日立

5.10.1 日立功率模块技术

5.10.2 日立功率模块开发

5.10.3 日立功率模块业务发展历程

5.10.4 日立IGBT功率模块优势

5.10.5 日立IGBT模块可追溯性

5.10.6 电动汽车IGBT模块可靠性测试

5.10.7 日立IGBT产品特点

5.10.8 日立功率模组产品系列简介

5.10.9 直接水冷技术优势

5.10.10 电动汽车IGBT模块评估套件特点

5.10.11 先进芯片技术：新型IGBT构造

5.10.12 先进封装技术

5.10.13 碳化硅（SiC）模块性能

5.10.14 汽车SiC模块

5.10.15 日立功率模块开发和生产流程

5.10.16 日立功率半导体总结

5.11 丹弗斯

5.11.1 丹佛斯简介及功率模块产品

5.11.2 丹弗斯SICIGBT模块布局

5.11.3 丹弗斯汽车级IGBT模块DCM™1000X

5.11.4 丹佛斯汽车级SiCIGBT核心技术

5.12 Vishay

5.12.1 Vishay简介

5.12.2 Vishay汽车级MOSFETs

5.13 Littelfuse

5.13.1 Littelfuse简介

5.13.2 IXYS汽车功率半导体产品及解决方案

5.13.3LittelfuseSIC功率半导体布局

5.14 美格纳Magnachip

5.14.1 美格纳简介

5.14.2 美格纳汽车IGBT模块

5.15 ABB

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06

中国汽车功率半导体厂商研究

6.1 嘉兴斯达

6.1.1 嘉兴斯达简介

6.1.2 嘉兴斯达产品及运营分析

6.1.3 嘉兴斯达IGBT业务

6.1.4 嘉兴斯达IGBT模块汽车解决方案

6.2 中车时代电气

6.2.1 中车时代电气简介

6.2.2 中车时代IGBT技术体系

6.2.3 中车时代IGBT型谱

6.2.4 中车时代汽车级IGBT

6.3 比亚迪

6.3.1 比亚迪简介

6.3.2 比亚迪发布IGBT4.0

6.3.3 比亚迪计划2019年向外部车厂供应商IGBT

6.3.4 比亚迪IGBT发展计划

6.4 宏微科技

6.4.1 宏微科技简介

6.4.2 宏微科技经营分析

6.4.3 宏微科技汽车用IGBT布局

6.5 中科君芯

6.5.1 中科君芯简介

6.5.2 中科君芯汽车级IGBT

6.5.3 中科君芯收购LFoundry，转型IDM

6.6 华微电子

6.6.1 华微电子简介

6.6.2 华微电子产品及竞争优势

6.6.3 华微电子Trench-FSIGBT平台

6.7 华虹宏力

6.7.1 华虹宏力简介

6.7.2 华虹宏力IGBT产品及技术

6.7.3 华虹宏力技术路线及规划

6.8 士兰微

6.8.1 士兰微简介

6.8.2 士兰微IDM发展模式

6.8.3 士兰微封装生产线及产品

6.8.4 士兰微战略规划

6.9 中环股份

6.9.1 中环股份简介

6.9.2 中环股份经营分析

6.9.3 中环股份与多家知名企业组建IGBT合资公司

6.10 华润微电子

6.10.1 华润微电子简介

6.10.2 华润微电子发展历程

6.10.3 力促功率半导体业务发展

6.10.4 华润微电子未来发展

6.11 闻泰科技（安世半导体）

6.11.1 闻泰科技并购安世半导体

6.11.2 安世半导体功率半导体产品线

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