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根據(jù)國際半導體巨頭英飛凌統(tǒng)計,，一輛傳統(tǒng)燃料汽車的電機驅動系統(tǒng)中功率半導體的價值為17美元,，而一輛純電動汽車中價值為265美元，增加了近15倍,。新能源汽車為功率半導體帶來了極大的增長潛力,。

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以下為智能內參整理呈現(xiàn)的干貨：

一,、功率半導體：電能轉換核心器件

功率半導體器件是實現(xiàn)電能轉換的核心器件,，廣泛應用于消費電子、新能源交通,、軌道交通,、發(fā)電與配電等電力電子領域,。

根據(jù)載流子類型,，功率半導體可以分為雙極型功率半導體和單極型功率半導體。

雙極型功率半導體包括功率二極管,、雙極結型晶體管（BJT）,、電力晶體管（GTR）、晶閘管,、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等,。

單極型功率半導體包括功率MOSFET、肖特基勢壘功率二極管等,。

從市場格局來看,，目前國外功率半導體廠商制造水平較高，已經形成了較高的專業(yè)壁壘,。

歐美日廠商憑借其技術和品牌優(yōu)勢,，占據(jù)了全球功率半導體器件市場的70%。其中,，英飛凌器以18.6%的市場占有率排名世界第一（2017年英飛凌財報數(shù)據(jù)）,。

我國開展功率半導體的研究工作比較晚，目前大陸,、臺灣地區(qū)主要集中在二極管,、低壓MOSFET等低端功率器件市場，IGBT,、中高壓MOSFET等高端器件市場主要由歐美日廠商占據(jù),。

不過，國際功率半導體廠商尚未形成專利和標準的壟斷,。相比國外廠商,，國內廠商在服務客戶需求、降低成本等方面具有競爭優(yōu)勢,。

根據(jù)中商產業(yè)研究院數(shù)據(jù),，2022年全球功率半導體市場規(guī)模將達426億美元,，其中國產代替空間十分廣闊。

二,、電動汽車崛起,，點燃全球功率半導體市場

功率半導體是電動汽車的重要部件，比如特斯拉Model S車型使用的三相異步電機驅動，其中每一相的驅動控制都需要使用28顆IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）芯片,，三相共需要使用84顆IGBT芯片,。

因此,，新能源汽車產業(yè)的崛起為功率半導體帶來了極大的增長潛力。電機控制系統(tǒng)和充電樁是車用IGBT的主要增長點,。

IGBT在電力驅動系統(tǒng)中屬于逆變器模塊,，將動力電池的直流電逆變成交流電提供給驅動電動機。

IGBT約占新能源汽車電機驅動系統(tǒng)及車載充電系統(tǒng)成本的40%,，折合到整車上約占總成本的7~10%，其性能直接決定了整車的能源利用率,。

1,、IGBT：硅基功率半導體核心

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），絕緣柵雙極型晶體管,，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應管）組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件,。

IGBT可以實現(xiàn)直流電和交流電之間的轉化或者改變電流的頻率，有逆變和變頻的作用,。

在結構方面,，IGBT比MOSFET（金氧半場效晶體管）多一層P+區(qū),，通過P層空穴的注入能夠降低器件的導通電阻。

隨著電壓的增大,，MOSFET的導通電阻也變大,，因而其傳導損耗比較大，尤其是在高壓應用場合中,。相較而言,，IGBT的導通電阻較小。

IGBT多應用于高壓領域，MOSFET主要應用在高頻領域,。IGBT集中應用在逆變器,、變頻器等高壓產品；而MOSFET主要應用在鎮(zhèn)流器,、高頻感應加熱等高頻產品,。

2、IGBT市場格局

按電壓分布來看，消費電子領域運用的IGBT產品主要在600V以下,，如數(shù)碼相機閃光燈等,。1200V以上的IGBT多用于電力設備、汽車電子,、高鐵及動車中,。動車組常用的IGBT模塊為3300V和6500V。智能電網(wǎng)使用的IGBT通常為3300V,。

全球IGBT市場主要競爭者包括德國英飛凌,、日本三菱、富士電機,、美國安森美,、瑞士ABB等，前五大企業(yè)的市場份額超過70%,。

目前國外廠商已研發(fā)出完善的IGBT產品系列：其中,，仙童等企業(yè)在消費級IGBT領域處于優(yōu)勢地位,。

ABB、英飛凌和三菱電機在1700V以上的工業(yè)級IGBT領域占據(jù)優(yōu)勢,。

在3300V以上電壓等級的領域,，英飛凌、ABB和三菱電機三家公司居壟斷地位,，代表著國際IGBT技術的最高水平,。

國產追趕仍需時間,。中國功率半導體市場占世界功率半導體市場份額的50%以上，但在中高端MOSFET及IGBT器件中,，90%依賴于進口,。

三、第三代化合物半導體——前景廣闊,，產業(yè)變革

1,、碳化硅SiC：高壓器件領域的破局者

而在功率半導體材料方面，SiC（碳化硅）是第三代半導體材料的代表,。相較于Si（硅）,，SiC能降低更多能量損耗、更易實現(xiàn)小型化,、更耐高溫,。

SiC主要應用在光伏逆變器（PV）,、儲能/電池充電、不間斷電源（UPS）,、開關電源（SMPS）,、工業(yè)驅動器及醫(yī)療等市場，它可以用于實現(xiàn)電動車逆變器等驅動系統(tǒng)的小量輕化,。

2017年全球SiC功率半導體市場總額達3.99億美元,。預計到2023年市場總額將達16.44億美元，年復合增長率26.6%,。從應用來看,，混合動力和純電動汽車的增長率最高，達81.4%,。

目前,，英飛凌和科銳占據(jù)了全球SiC市場的70%,。

羅姆公司在本田的Clarity上搭載了SiC功率器件，Clarity是世界首次用Full SiC驅動的燃料電動車,，由于具有高溫下動作和低損耗等特點，可以縮小用于冷卻的散熱片,，擴大內部空間,。豐田的燃料車MIRAI可以坐4個人，本田的Clarity實現(xiàn)了5人座,。

在國家政策方面,，目前我國正在大力推動第三代半導體產業(yè)彎道超車,。2018年7，月國內首個《第三代半導體電力電子技術路線圖》正式發(fā)布,，提出了中國第三代半導體電力電子技術的發(fā)展路徑及產業(yè)建設,。

2、氮化鎵GaN：手機快充占最大份額,，5G射頻迎來發(fā)展機遇

除了SiC之外,，GaN（氮化鎵）也是是第三代半導體材料的代表。

GaN器件可以分為射頻器件和電力電子器件,，其中電力電子器件產品包括SBD,、FET等面向無線充電、電源開關等市場,；射頻器件則包括PA,、MIMO等面向基站衛(wèi)星、雷達市場。

目前，手機快速充電占據(jù)功率GaN市場的最大份額,。但隨著5G應用的臨近,，GaN射頻器件市場也正在處于快速發(fā)展階段。

GaN應用于充電器時可以有效縮小產品的尺寸,。目前市面上的GaN充電器支持USB快充,，以27W、30W和45W功率居多,。Apple也考慮將GaN技術作為其無線充電解決方案,，這有可能帶來GaN功率器件市場的殺手級應用。

要想滿足5G對于更高數(shù)據(jù)傳輸速率和低延遲的要求，需要GaN技術來實現(xiàn)更高的目標頻率,。利用GaN的小尺寸和功率密度高的特點可以實現(xiàn)高度集成化的產品解決方案,，如模塊化射頻前端器件，滿足5G關鍵技術MassiveMIMO的需求,。

目前,，英飛凌、安森美和意法半導體是全球GaN市場的行業(yè)巨頭,。

根據(jù)Maximize Market研究數(shù)據(jù),，預計到2026年全球GaN功率器件市場規(guī)模將達到4.4億美元,，復合年增長率29.4%。

近年來越來越多的公司加入GaN的產業(yè)鏈,。如初創(chuàng)公司EPC,、GaN System、Transphorm等,。它們大多選擇臺積電或X-FAB為代工伙伴,。行業(yè)巨頭如英飛凌、安森美和意法半導體等則采用IDM模式,。

四,、全球格局：產業(yè)巨頭優(yōu)勢明顯

2017年全球功率分立器件和模塊市場總額達186億美元。其中,，英飛凌以18.6%的市場份額排名第一,。第二為安森美,，第三為意法半導體。

而在細分領域方面：2017年全球功率分立IGBT市場總額達11億美元。其中,，英飛凌以38.5%的市場份額排名第一,，第二為富士電機。2017年全球功率分立MOSFET市場總額達66.5億美元,。其中,，英飛凌以26.3%的市場份額排名第一。第二為安森美,。

2017年全球功率器件市場中恩智浦的營業(yè)收入排名第一,。營業(yè)收入60.48億元,，凈利潤14.47億元，凈利率0.24,。英飛凌排名第二,，營業(yè)收入55.26億元，凈利潤6.19億元,，凈利率0.11,。

各功率器件廠商都有其獨特的優(yōu)勢產品。安森美是第一大汽車圖像傳感器企業(yè),。在全球ADAS市場中，安森美的圖像傳感器占據(jù)了70%的市場份額,。微控制器和SoC是瑞薩電子的主要產品,。瑞薩電子在全球微控制器市場中占據(jù)領先地位。

智東西認為,，汽車電子由于其市場廣闊,、體量巨大，一直都是半導體廠商們的兵家必爭之地,。而隨著當前新能源汽車產業(yè)浪潮在全球領域的興盛與崛起,，功率半導體——這一電動汽車關鍵零部件——則更是迎來了一次前所未有的時代新機遇。報告中提及的IGBT與SiC/GaN三代化合物半導體功率器件,，有望成為這一輪功率半導體浪潮中的行業(yè)引領者,，在技術推進和應用驅動下迎來一波新的發(fā)展機遇。

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