随着汽车电动化趋势日益明显,车用功率器件的需求也增多,作为当前主流的车规级功率器件,IGBT在汽车市场的表现非常突出。同时,大家也看好新一代SiC器件的性能,也认同车用SiC器件将取代IGBT的说法。不过,现在离SiC产业链的成熟还有一个过程,在新旧技术完成迭代之前,IGBT还有很大的市场机遇。
据Informa Tech的数据显示,全球IGBT市场规模早在2018年就达到了62.2亿美元,同比增速为17.4%(2017年市场规模为53.03亿美元)。MnBesmc
MnBesmc
图1 制图:国际电子商情 数据来源:麦肯锡MnBesmc
近年来,IGBT市场规模的扩大,主要受汽车电动化趋势推动。据麦肯锡统计,纯电动汽车的半导体成本为704美元,比传统汽车的350美元增加了1倍,而功率器件的成本高达387美元,占55%。纯电动汽车相比传统汽车新增的半导体成本中,功率器件成本约为269美元,占新增成本的76%。按集成度来分,功率器件可分为功率IC、功率模块和功率分立器件三类。其中,功率分立器件又由MOSFET、功率二极管、IGBT及其他零部件组成。MnBesmc
如果继续往下细分,在新能源汽车中的电池、电机、电控系统是成本占比最大的部件,电池约占整车成本的40%,电机占15%,电控系统占12%,电驱动零部件占8%,剩余25%是其他零部件。当然,不同品牌、不同车型之间存在细微的差别,《国际电子商情》列举的这组数据仅供参考。MnBesmc
MnBesmc
图2 IGBT在汽车电机控制器中占据37%的成本 制图:国际电子商情 数据来源:北斗航天汽车MnBesmc
北斗航天汽车分析了汽车电控系统的成本结构:IGBT模组约占电控成本的37%,其次是控制电路板、驱动电路板和电机控制器壳体,它们的成本占比分别为16%、12%、12%。若再加上充电系统中的IGBT,这个成本占比的数值将会更高。MnBesmc
究竟IGBT成本具体占整车成本的百分之几?MnBesmc
集帮咨询在《2019中国IGBT产业发展及市场报告》中表示,新能源汽车中的IGBT成本约占整车成本的10%。基于以上信息可预测,到2025年,中国车用IGBT市场规模将达到210亿人民币。另外,IGBT模块成本约占充电桩成本的20%,到2025年,国内充电桩用IGBT市场规模将达100亿元人民币。MnBesmc
通过观察以上数据大致可推断出,在未来几年内,中国新能源汽车市场将是全球IGBT厂商争夺的“高地”。中国各级政府和社会各领域对新能源汽车的支持,将促使中国IGBT产业链的繁荣发展。MnBesmc
从小到家电,大到飞机、舰船、交通、电网等产业,IGBT器件均有出色的表现,它被称为电力电子行业里的“CPU”。其中,以汽车、高铁IGBT的应用最具代表,这两个领域也是中国人当前关注的重点,各功率器件厂商也都聚焦于此。MnBesmc
英飞凌大中华区汽车电子事业部高级市场经理高金萍表示,中国政策红利的不断释放将推动新能源汽车和充电桩市场的快速增长。根据国家发改委、工信部等四部委联合发布的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》预测,2020年电动汽车保有量将超过500万辆,计划2020年全国车桩比实现1:1。预计在2020-2025年期间,充电桩的市场规模将超过1000亿元人民币。电动汽车和充电桩市场规模的扩大,将进一步刺激市场对IGBT的需求。MnBesmc
对此,英飞凌在车用IGBT方面做了新的投资。2018年,英飞凌与上汽集团在上海成立了合资企业——上汽英飞凌汽车功率半导体(上海)有限公司,新公司主要为中国市场提供汽车级框架式IGBT模块HybridPACKTM。该模块针对混动和纯电动车而设计,适合于主逆变器应用,功率范围已覆盖100-200千瓦,未来将规划到更高的功率段。据了解,2019年12月,上汽英飞凌宣布HybridPACKTM已经实现量产。MnBesmc
MnBesmc
意法半导体亚太区功率分立和模拟产品部区域市场和应用副总裁Francesco MuggeriMnBesmc
意法半导体(以下简称ST)亚太区功率分立和模拟产品部区域市场和应用副总裁Francesco Muggeri告诉《国际电子商情》分析师:“我们坚信汽车行业是IGBT、SiC以及其他功率器件发展的重要推力,我们还认为IGBT将继续作为家用电器、储电系统、UPS、焊接设备等热点应用的理想之选。所有这些大规模应用,将让IGBT保持规模经济成为可能,在电力电子领域继续发挥作用。因为IGBT市场还在蓬勃发展,所以ST会继续投资IGBT。”MnBesmc
据悉,ST当前可为用户提供标准封装的STPOWER IGBT芯片和裸片、适用于汽油发动机的点火开关以及适用于电动和混动汽车的驱动电机逆变器的模块。MnBesmc
三菱电机更专注IGBT在高铁列车组上的应用,该公司早在20世纪60年代就已经开始研发IGBT芯片,是中国高铁IGBT芯片领域的重要供应商,也是欧洲阿尔斯通、西门子、庞巴迪等集团主要的IGBT供应商。MnBesmc
如今,无论是汽车用IGBT,还是高铁用IGBT,这些器件都实现了国产化。国内汽车用IGBT产业链布局较完善的企业,有比亚迪半导体、斯达半导等厂商。其中,比亚迪掌控了IGBT芯片设计和制造、模组设计和制造、大功率器件测试应用平台、电源及电控等环节。在高铁IGBT芯片方面,中车株洲经过5年的研发,具备了高压IGBT芯片的自主研发能力。目前,该公司IGBT产品不再局限于高速列车,已经向着大功率机车IGBT芯片进发。[!--empirenews.page--]MnBesmc
中资企业在IGBT芯片技术上的突破,进一步加剧了该市场的竞争,也鞭策国内外厂商朝更新的方向布局。实际上,未雨绸缪也一直都是功率器件“领头羊”们的做法。MnBesmc
目前,SiC的工艺及技术仍待成熟,厂商都在积极布局。有人认为IGBT迟早会被SiC取代,发展IGBT还不如专注SiC,功率器件厂商对这种观点持怎样的态度?MnBesmc
作为全球功率器件的佼佼者,英飞凌在IGBT市场上的地位举足轻重。英飞凌高金萍告诉《国际电子商情》分析师,虽然车规级SiC器件的市场规模预计将非常可观,但是当前SiC主要应用在主逆变器、OBC、DC/DC、压缩机上,IGBT仍是应用在汽车领域的主流功率器件。比如,英飞凌在汽车领域的一系列IGBT产品组合,以裸芯片、单管、功率模块和组件为主,方案可覆盖主逆变器、车载充电机、PTC加热器、压缩机、水泵和油泵等新能源汽车应用。MnBesmc
近年来,ST通过一系列并购,加强了其在SiC上的技术实力。但Francesco说,虽然ST在SiC方面积极发展,但是这并不代表ST会忽视IGBT。即使SiC率先引发了弃用内燃机的趋势,IGBT在其中的作用也功不可没。随着大家对城市用车需求的增加,IGBT在中小型电动汽车(功率≤200 kW)中将有较好的应用。此外,硅基IGBT受益于沟槽技术的应用、封装技术和新封装材料的改进,推动了晶圆技术以及器件性能的改进。厂商出于对成本效率的考虑,已经在基于300mm(12英寸)的晶圆上来生产IGBT芯片。MnBesmc
大家认为IGBT还有很大的市场空间,厂商需要做的是在维持IGBT业务发展的同时,也要投入更多的精力去探索新的SiC技术。MnBesmc
在电动汽车领域,SiC器件的性能具备明显的优势。SiC的高温特性和高热导性能,可以显著减少散热器的体积和降低成本,其高频特性有助于提高电机驱动器的功率密度、减小体积、降低重量,并推动新型拓扑材料在电机驱动、充电桩和车载充电器中的应用。MnBesmc
具体来看:SiC器件工作温度在200℃以上,工作频率在100kHz以上,耐压可达20kV,这些性能均优于传统硅器件;SiC器件的体积为IGBT整机的三分之一至五分之一,重量为IGBT的40%-60%;还可提升系统的效率,在电动汽车不同工况下,SiC器件比IGBT的功耗降低60%-80%,效率提升1%-3%。MnBesmc
诸多优势让功率器件厂商对SiC持有积极的态度,英飞凌、三菱电机和ST都围绕SiC做了布局。MnBesmc
MnBesmc
英飞凌大中华区汽车电子事业部高级市场经理高金萍MnBesmc
据高金萍介绍,英飞凌能全面提供硅(Si)、碳化硅(SiC)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和氮化镓(GaN)器件。英飞凌在碳化硅技术领域拥有25年的发展经验,主要针对主逆变器及车载充电机等应用领域都有相关的产品。其碳化硅技术应用到主逆变器,在基于800伏的系统下,可实现7%以上的续航里程的提升。MnBesmc
MnBesmc
意法半导体大中华区功率器件高级技术市场经理周志强MnBesmc
ST大中华区功率器件高级技术市场经理周志强表示,2019年上半年,ST对外宣布将大力发展碳化硅业务,并将其作为战略和收入的关键部分的计划。ST管理层提出到2025年ST SiC的市场份额将占整体市场份额30%的目标。此外,2019年12月,ST完成了对碳化硅衬底制造商Norstel AB的收购。MnBesmc
通过这次并购,ST增强了内部的SiC生态系统,使其能够更好地控制晶片的良率和质量改进,为碳化硅长远规划和业务发展提供支持。目前,ST是SiC MOSFET和二极管等产品的市场领导者,也还是电动汽车市场650V和1200V SiC MOSFET的主要供应商。MnBesmc
MnBesmc
三菱电机机电(上海)有限公司功率器件应用第二课(工业与新能源)经理马先奎MnBesmc
三菱电机的SiC器件广泛应用于牵引变流器、空调、伺服驱动、光伏逆变器、医疗设备等领域。三菱电机机电(上海)有限公司功率器件应用第二课(工业与新能源)经理马先奎表示,从上世纪90年代开始,三菱电机就已经着手SiC器件的研发,今年年底将完成第2代SiC MOSFET模块的开发,新SiC MOSFET模块基于6英寸晶圆制造。MnBesmc
马先奎预估了SiC模块的两个趋势:“一方面,SiC市场的发展对通用封装的模块有需求,以追求商务方面的价格谈判和灵活供应的主动性。从通用性方面来判断,SiC的模块将与目前的IGBT模块一样,会出现适用于SiC性能的通用封装;另一方面,新能源发电、电动车等市场的差异化竞争,对SiC模块提出了更高的要求。SiC对新能源发电应用效率的提升,符合光伏逆变器的发展需求。因此,未来功率模块厂家将与光伏逆变器厂家在系统设计方面有更紧密的合作。”MnBesmc
在国际功率器件厂商的布局中,我们能看出大家对SiC抱有的期待。不过,在前文中我们也强调,离SiC的大规模商用还有一些距离。虽然个别厂商已经实现了技术突破,但总体来看SiC产业链还未成熟,已经取得技术突破的主要以国际厂商为主,国内的SiC产业链还处于起步阶段。[!--empirenews.page--]MnBesmc
MnBesmc
表1 SiC产业链信息汇总(部分)MnBesmc
从产业链角度来看,SiC包括单晶衬底、外延片、器件设计、器件制造等环节。MnBesmc
在外资产业链中,单晶衬底主要以美日欧供应商为主,比如来自美国的Cree、Dow Corning、II-VI,来自日本的SiCrystal、新日铁住金,来自欧洲的Norstel(被ST收购)。外延片供应商主要有Dow Corning、Cree、英飞凌(德),日本的罗姆、三菱电机,Norstel。SiC器件代表厂商主要有欧洲的ST、英飞凌(CoolSiC™ MOSFET)、Cree,罗姆等。MnBesmc
国内SiC产业链中,在材料、器件方面的竞争格局初显。MnBesmc
首先,SiC单晶和外延片环节相对较成熟。国内单晶衬底供应商有:山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能、中电科装备等。在这些厂商的共同努力下,国内开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底;国内的瀚天天成、东莞天域半导体、国民天成等企业可提供4-6英寸外延片,中电科13所、中电科55所外延片不对外供应。MnBesmc
其次,在SiC模块、器件制造环节,国内出现一批较为优秀的企业。代表厂商有:三安集成、海威华芯、泰科天润、中车时代等(详细名单见表2)。MnBesmc
虽然SiC产业链已初步成型,但是SiC存在良率问题,使得SiC器件的成本过高。目前,同一级别的SiC MOSFET的成本约是IGBT的8-12倍,在其耗损也大于IGBT。总的来说,硅基IGBT的性能约为SiC MOSFET的9成,但前者的价格却是后者的四分之一左右。MnBesmc
很显然,在短期内我们不会看到SiC大量替换IGBT的局面。而下游汽车市场的需求已经迫在眉睫,我们预期,IGBT在未来5年内仍有较大的发展潜力。MnBesmc
本文为《国际电子商情》2020年12月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击 这里MnBesmc
微信扫一扫,一键转发
关注“国际电子商情” 微信公众号
据Counterpoint市场监测获取的最新报告,拉丁美洲和加勒比地区的智能手机出货量在2022 年第三季度同比下降 13%,环比下降 17.3% 。除OPPO外,所有主流品牌的销量均环比下降。
Canalys最新报告指出,2022年第三季度,中国大陆可穿戴腕带市场仍持续疲软,整体出货1210万台,同比下滑7.0%。
2022 年第三季度,中国大陆的云基础设施服务支出同比增长 8%,达到 78 亿美元,占全球云支出总额的 12%。年增长率连续三个季度放缓,目前首次跌破10%。
国际电子商情13日讯 近日,电子元器件和集成电路国际交易中心股份有限公司创立大会于深圳召开。该公司是“电子元器件和集成电路国际交易中心”的建设主体。
由于宏观经济增长趋弱和消费需求疲软,2023年全球智能手机行业面临增长压力,最新预测已从之前预测的2023年同比增长6%,下调至2%。预计到 2023 年上半年,行业表现将持续不佳,直到2023年第三季度才开始复苏。
据市调机构Canalys报告显示,2022 年第三季度,中国大陆的云基础设施服务支出同比增长8%,达到 78 亿美元,占全球云支出的 12%。
一个有趣的数据,人的一生有90%的时间是在建筑和室内度过的。
2022年中国PC市场经历了大盘,行业,渠道,产品,价格等多方面的波动,在变化中不断调整前行。
你能想象到吗?外卖骑手的来电不是手机打出的,而是通过小哥头上的“头盔”打出的。
据TrendForce集邦咨询研究,受惠于iPhone新机备货需求带动苹果系供应链拉货动能,推升第三季前十大晶圆代工业者产值达到352.1亿美元,环比增长6%。
国际电子商情8日讯 据韩媒The Elec报道,韩国晶圆代工厂稼动率下降幅度超乎预期,除了专注先进制程的三星,其余大厂产能利用率第四季均大幅下跌,甚至有悲观预测,部分公司稼动率仅50%~60%。
国际电子商情8日讯 市调机构最新发布数据显示,第三季度中国个人电脑(包括台式机、笔记本电脑和工作站)出货量下降了13%,而平板电脑则同比下降 3%...
我国一些沿海省份也推出了类似的政策计划,力图利用ICT技术促进海洋经济发展,同时保持环境的可持续性。
2022年第三季度,中国大陆可穿戴腕带市场仍持续疲软,整体出货1210万台,同比下滑7.0%。
微软、苹果、惠普、联想、IBM、佳能等26家计算机软件信息服务企业2022年第三季度业绩。
大众旗下品牌斯柯达考虑退出中国市场。微软已经收购了Lumenisity Limited。爱立信与苹果签署全球专利许可协
LED大厂富采2022年以来受到景气衰退及消费型电子产品需求减弱影响,业绩不如预期,初估第四季营收可能低于上季
近日,多个半导体产业项目迎来新进展,涉及项目包括浙江丽水中欣晶圆12英寸硅片外延项目、西安第三代化合物半导
世界半导体贸易统计组织(WSTS)统计的数据显示,2021年全球半导体存储器市场规模约为1538亿美元。目前,存储市场长
众所周知,经过多年的发展布局,中国已经成为全球规模最大的集成电路市场之一。面对中国庞大的市场需求,近年来,一
上汽、比亚迪、北汽、长城、长安、蔚来等中国18家汽车企业2022年三季度财报汇总
台积电、三星、英特尔、高通、阿斯麦、中芯国际等34家半导体企业2022年第三季度财报汇总。
【招银研究|宏观点评】CPI通胀延续回落,PPI通胀低位企稳——2022年11月物价数据点评。
【招商银行|2023年展望④】资本市场:迎接转折之年
领先于智能电源和智能感知技术的安森美,12月9日宣布获ASPENCORE多个奖项,包括VE-Trac™ Direct SiC 获2022之
2022年12月9日,航顺芯片在深圳罗湖区的新总部,举办了HK32MCU 2022新品发布会暨航顺芯片大厦乔迁仪式。这家20
2022年12月7日,以通过与海洋栖息地和平共处,应对海岸侵蚀问题为使命的CCell公司,昨晚在伦敦力压群雄,从13个竞争
Qorvo与联发科协作设计支持 5G、Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E 和 Wi-Fi 7……
对于愈加重视健康的现代人而言,抬腕看表,已远不止于看时间:运动时,实时监测心率和燃脂水平;起床后,查看整夜血氧监
2022年7月,人力资源与社会保障部发布第二季度《全国招聘大于求职“最缺工”的100个职业排行》 ,“焊工”赫然
2022年,百年变局与世纪疫情相互交织,“寒冬论”席卷而来,断裂性变化在各个领域全面爆发,产业链发展引擎更换顺势
据行业研究机构IDC预测,中国物联网市场规模将在2025年超过3000亿美元,占比全球约26.1%。安防行业作为物联网的
2022年11月11日,在2022国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shenzhen)的全球分销与供应链领袖峰会上,泰滔电子驻华
2022年11月15日,由芯师爷主办、慕尼黑华南电子展协办、深圳市半导体行业协会支持的“第四届硬核中国芯领袖峰
安森美与梅赛德斯-奔驰战略合作的一部分,是为这家汽车制造商提供高能效碳化硅(SiC)功率模块,以增加其VISION EQX
全球领先的综合电子元器件制造商村田中国(以下简称“村田”)在第十八届国际物联网展(IOTE)展出了针对工业级和消
分享到微信
分享到微博
分享到QQ空间
推荐使用浏览器内置分享
分享至朋友圈