绝缘栅

竞泰研究车规级芯片行业的投资机会在哪里

发布时间:2024/8/14 13:42:05   
竞泰资本

在当前全球经济衰退和整个半导体行业下行周期背景下,汽车半导体似乎成为了一个逆势的窗口产业。

据中国汽车协会统计,年5月,新能源汽车产销分别完成71.3万辆和71.7万辆,环比分别增长11.4%和12.6%,同比分别增长53%和60.2%,市场占有率达到30.1%。作为全球最大的新能源汽车市场,在车规功率器件市场方面,国内自给率仅8%,存在巨大的供需缺口。

01

|市场规模:预计年将达亿美元

汽车芯片市场空间广阔,我国作为汽车生产大国占据四分之一市场。我国作为汽车制造大国,汽车产量蝉联全球第一,对汽车芯片需求旺盛。我国汽车芯片市场规模由年的.4亿美元增长至年的.1亿美元,复合年均增长率达10.4%,预计年将达亿美元。

从我国汽车芯片市场结构来看,我国汽车芯片主要分为控制类(MCU和AI芯片)、功率类、模拟芯片、传感器。其中,控制类芯片、传感器芯片规模占比较高,分别为27.1%、23.5%。其次,功率半导体在汽车芯片占比为12.3%。

整体市场集中度较低,目前全球汽车芯片市场前五厂商占比接近50%。其中英飞凌占比最多,凭借12.7%的市场份额占据第一。其次分别为恩智浦、瑞萨、德州仪器及意法半导体,占比分别为11.8%、8.4%、8.3%及7.5%。

02

|新能源汽车关键的芯片“大户”

相较于燃油车,新能源汽车不再使用汽油发动机、油箱或变速器,“三电系统”即电池、电机、电控系统取而代之,新增DC-DC模块、电机控制系统、电池管理系统、高压电路等核心部件,在这些部件中MOSFET、IGBT等功率器件都起着非常关键的作用。

功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心,主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等,汽车行业的变革将拉动功率器件消费增长。

据英飞凌报告显示,新能源汽车中功率半导体器件的价值量约为传统燃油车的5倍以上。另外,功率器件也将在电动汽车充电站中加大应用,并带来市场规模的进一步增长。

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|硅基MOSFET不可或缺

MOSFET全称叫做金属-氧化物半导体场效应晶体管,属于功率半导体的基础器件,具有驱动功率小、开关速度快,工作频率高,热稳定性强的特点,广泛应用于高频率和中低压的小功率方面,起到放大电路或开关电路的作用。

MOSFET依照其“通道”的极性不同,可分为“N型”与“P型”的两种类型,通常又称为NMOSFET与PMOSFET,不同类型的MOSFET耐压性能、范围也不一样。

在如今兴起的新能源电动车中,硅基MOSFET是不可或缺的存在,是汽车电子中的核心元件。据行业机构预测,年在MOSFET终端应用中,汽车领域占比最高为22%,另外在PC电脑和存储设备占比达19%,工业比例为14%。

实际上,在进入新能源汽车时代之前,MOSFET就已经应用于燃油车中涉及电动功能的区域,比如辅助刹车、助力转向和座椅等控制系统。

随汽车电动化开启,MOSFET需求激增。新能源汽车以电制动的方式使得中高压MOEFET作为DC-DC、OBC等电源重要组成部分应用于汽车动力域以完成电能的转换与传输,单车用量提升至个以上;此外,随着汽车智能化发展,ADAS、安全、信息娱乐等功能需MOSFET作为电能转换的基础器件支撑数字、模拟等芯片完成功能实现,使得中高端车型单车MOSFET用量可增至个以上。

有数据统计,到年,全球车规级MOSFET市场规模预计为30亿美元,年复合增速达12.25%。

04

|IGBT——车规级功率器件最大增量

IGBT,绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型晶体管)和MOSFET组成的复合功率半导体器件,兼具BJT的高耐压和MOSFET高输入阻抗优点,被行业称为新能源汽车的CPU,是新能源汽车的核心,直接控制了驱动系统直流、交流电的转换,决定了新能源汽车最大输出功率和扭矩等核心数据。

电动汽车的核心在于高压(-VDC)电池及其相关的充电系统。纯电动汽车主电机驱动一般要求功率器件的驱动功率在20-kW,平均功率约在70kW。由于较高的驱动功率、电压以及高能耗敏感度,电动车厂往往会采用导通压降小、工作电压高的IGBT模块。

相较硅基MOSFET而言,IGBT更适合高压工作,两者形成互补。

在电力驱动系统中,IGBT用于逆变器模块,将蓄电池的直流电转换为交流电以驱动电机;电源系统中,IGBT用于各种交流-直流与直流-直流变换器中,实现为蓄电池充电与完成所需电压等级的电源变换等功能;此外,汽车充电桩也需要IGBT逆变功率模块将直流电逆变为交流电,然后通过变压耦合及蒸馏单元将其转为不同规格的电流电压,以实现对电动车的充电。

市场竞争格局方面,目前IGBT主要由欧洲和日本大厂主导,前五大厂商市占率超过60%。据民生证券统计,目前英飞凌市占率为32.7%,是IGBT领域的绝对巨头。

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|竞泰投资建议:“量价齐升”中的投资机会

当前,随着新能源汽车产业的变革和加速爆发,车规级半导体器件上车结构正在快速发生改变。其中,作为最大的增量产品,功率器件约占每辆车半导体价值量增量的80%以上,正迎来“量价齐升”的快速发展阶段。

在这个过程中,国内包括车载功率半导体厂家在内的汽车零部件供应商们充足的上车机会,也增强了国产替代的确定性,国产车规功率半导体有望迎来份额进一步提升的机会。



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