我们耳熟能详的半导体产业其实有两大分支：集成电路和分立器件。集成电路大家可能更为熟悉，比如微处理器、存储器，而分立器件则包括功率分立器件、光电子器件和传感器等等。功率分立器件是电子装置电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电压和频率。主要用途包括变频整流、变压、功率控制（放大与缩小）等，同时具有节能功效。功率半导体器件广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源交通、轨道交通、工业控制、发电与配电等电力、电子领域，涵盖高中低压各个功率层级。

根据不同的应用特点，功率器件的类型分为功率二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等等。

IGBT只是分立器件中的一种，同样是指甲盖大小的芯片，电脑CPU集成了数十亿个晶体管，而IGBT大约只有几十万个晶体管。这也是我国公司能够在IGBT领域率先取得突破，以及实现IDM模式生产（一家公司包揽设计、制造全过程）的重要原因之一。

IGBT（绝缘栅双极型晶体管，InsulatedGateBipolarTransistor）是一个三端器件，也是重要的分立器件分支，属于分立器件中的全控型器件，可以同时控制开通与关断，具有自关断的特征，即一个非通即断的开关。IGBT既有开关速度快，输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点，又有导通电压低、通态电流大、损耗小的优点，此外为了提升IGBT耐压，减小拖尾电流，结构相对复杂。IGBT被各类下游市场广泛使用，是电力电子领域较为理想的开关器件。

由于IGBT的以上特征，自然使其成为电动汽车电力系统的核心器件之一，主要应用于电池管理系统、电机驱动（控制）系统、空调控制系统、充电系统等，主要功能在于在逆变器中将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电；在车载充电机（OBC）中将交流电转换为直流并为高压电池充电；用于DC/DC转换器、温度PTC、水泵、油泵、空调压缩机等系统中。由于汽车电子本身使用环境较为复杂，一旦失效可能引发严重后果，所以市场对于车规级IGBT产品的要求要高于工控类与消费类IGBT产品。相比工控与消费类IGBT，车规级IGBT对于温度的覆盖要求更高、对出错率的容忍度更低、且要求使用时间也更长。

IGBT约占电机驱动系统成本的一半，而电机驱动系统约占整车成本的15~20%，也就是说IGBT约占整车成本的7~10%，是新能源汽车除动力电池之外的价值量最高的部件。随着新能源汽车的动力性能增强，IGBT组件使用个数也在提升，带动整体IGBT价值量提升。按平均每辆新能源车使用元的IGBT组件粗略估算，年国内万辆新能源汽车的销量既意味着亿规模的车规级IGBT市场。

IGBT产业大致可分为芯片设计、晶圆制造、模块封装和下游应用四个环节，其中设计环节技术难度略高于其他功率器件，制造环节资本开支较大同时有不小的工艺开发和技术积累的要求，封装环节对产品可靠性要求高，应用环节客户验证周期长。在竞争格局方面，过去数十年IGBT市场长期被国外巨头所垄断，行业集中度较高。目前车规级IGBT国产化率极低，但国内头部企业在技术上已经达到国际主流产品的水平，且有数十万规模的装车量验证，整车厂反馈良好，这也意味着车载IGBT国产化度过了最难的导入期，开始向大规模放量的阶段发展。

功率半导体不仅有器件类型之分，还有制造材料的区别。半导体材料历经三代发展，各代材料携手并进。第一代半导体材料以硅、锗为代表，技术工艺成熟，储量极其丰富且性价比高，90%以上的半导体产品由硅基材料制作，奠定了微电子产业基础；硅质半导体均衡的物理性质铸就了其半导体行业的核心地位，但也制约其新的发展，在诸如射频、功率模块等领域，硅质半导体受限于自身性质，无法适应高温、高频、高压等环境条件，如其带隙宽度和电子迁移率较低，不利于制作高频、高功率器件。由此，化合物半导体应运而生。第二代半导体材料以砷化镓、磷化铟为代表，相比于第一代半导体材料具备更高的禁带宽度及电子迁移率，是制作半导体发光二极管和通信器件的关键衬底，开创了微波射频半导体时代，同时奠定了通信半导体基础；第三代半导体材料以碳化硅、氮化镓为代表，其禁带宽度明显高于前两代，被广泛应用于高温、高功率、高压、高频等大功率领域。三代半导体各有优劣，在各自的应用场景存在比较优势，并随着应用场景的需求适时进化扩张。

对比硅基功率器件，以SiC材料制作的功率器件主要有三大优势：

（1）耐高温、高压：SiC功率器件的工作温度理论上可达℃以上，是同等Si基器件的4倍，耐压能力是同等Si基器件的10倍，可承受更加极端的工作环境；

（2）器件小型化和轻量化：SiC器件拥有更高的热导率和功率密度，能够简化散热系统，从而实现器件的小型化和轻量化，SiC器件体积可减小至IGBT整机的1/3-1/5，重量可减小至40-60%；

（3）低损耗、高频率：SiC器件的工作频率可达Si基器件的10倍，且效率不随工作频率升高而降低，可降低近50%的能量损耗，同时因频率的提升减少了电感、变压器等外围组件体积，从而降低了组成系统后的体积及其他组件成本。

目前碳化硅功率模块价格是硅基IGBT模块价格的2-3倍，因价格劣势以及量产能力短板阻碍了碳化硅功率模块的大规模应用。而电动车因其适用场景的特殊性，“里程焦虑”和“充电焦虑”仍是两大痛点，碳化硅模块一方面可以降低开关损耗、导通损耗，提升续航、缓解“里程焦虑”。另一方面可以加快充电速度缓解“充电焦虑”。碳化硅因其明显的性能优势，随着制造技术进步、成本下降和产能释放，高端电动车用户对其初期的投入成本敏感度更低，新能源汽车有望成为碳化硅功率器件落地使用的最佳场景。

在新能源汽车销量爆发式增长、国外巨头功率半导体产能早已被预定、交付能力严重不足的当下，全球新能源汽车40%左右的复合增速叠加国产替代空间，国内头部功率半导体供应商凭借价格优势和快速稳定的交付能力，有望迎来自己的大时代。同时，目前功率半导体仍以硅基材料为主，第三代半导体存在制备技术不成熟、成本高等缺点，但随着第三代半导体材料成本快速下降、新能源汽车等前沿领域对于高压高频性能更优异而损耗更低的功率器件的需求进一步放大，IGBT、MOSFET等功率器件也有望迎来制作材料的升级换代。目前国产第三代半导体领域的技术水平距离国际主流并不太远，强劲的市场需求、巨大的国产替代空间以及新能源领域明确的降本需要都有助于打开国产第三代半导体的成长空间。落实到行业投资上来，市场弱势情况下对成长股估值提出了更严格的要求，很难说什么时候是最合适的位置，但是车载功率半导体国产化的发展趋势值得长期跟踪。

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