摘要：功率器件是碳化硅、砷化鎵、氮化硅等半導(dǎo)體材料經(jīng)過(guò)沉積、清除、布線以及電學(xué)屬性的調(diào)整等工藝后，制成具有處理高電壓、大電流能力的半導(dǎo)體器件，它幾乎適用于所有的電子制造業(yè)。目前，功率器件的應(yīng)用逐漸從傳統(tǒng)的工業(yè)控制、3C行業(yè)轉(zhuǎn)向新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等新興行業(yè)，其中新能源汽車電子是主要需求方。

功率器件產(chǎn)品中，MOSFET和IGBT是汽車電子的核心。MOSFET產(chǎn)品是功率器件市場(chǎng)應(yīng)用最多的產(chǎn)品，占功率半導(dǎo)體分立器件市場(chǎng)的35.4%;IGBT是功率器件中增長(zhǎng)最為迅速的產(chǎn)品，占總市場(chǎng)的25%，其作為新能源汽車必不可少的半導(dǎo)體器件，下游需求相當(dāng)強(qiáng)勁。

新能源汽車用功率器件需求量大

相比于傳統(tǒng)燃油車，新能源汽車功率器件使用量更大。根據(jù)Strategy Analytics的分析，在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車上，功率半導(dǎo)體裝機(jī)價(jià)值為71美元，占據(jù)車用半導(dǎo)體總價(jià)值的21%;而對(duì)于混合動(dòng)力車，則在傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車基礎(chǔ)上新增的功率半導(dǎo)體價(jià)值為354美元，占據(jù)新增總價(jià)值的76%;在純電動(dòng)車上，功率半導(dǎo)體價(jià)值為387美元，占據(jù)車用半導(dǎo)體總價(jià)值的55%。

新能源汽車的銷量迅速增長(zhǎng)，下游市場(chǎng)需求可觀。在2007年，國(guó)內(nèi)新能源汽車的總生產(chǎn)量為2,179輛，而在2017年，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了819,991輛，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到了驚人的93%，且同比增長(zhǎng)均穩(wěn)定在50%以上。而新能源汽車銷量則從2011年的15,736輛增長(zhǎng)到了2018年的6,185,699萬(wàn)輛,增長(zhǎng)了392倍。

圖1 截止2019-10月國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量情況(單位：輛)

(資料來(lái)源：choice，五度易鏈行研中心整理)

充電樁是新能源汽車必不可少的配套設(shè)備，充電樁用功率器件主要是MOSFET芯片和IGBT芯片。國(guó)家能源局在《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》草案中提出，到 2020 年國(guó)內(nèi)充換電站數(shù)量將達(dá)到 1.2 萬(wàn)個(gè)，充電樁達(dá)到 450 萬(wàn)個(gè)。

圖2 我國(guó)電動(dòng)汽車充電樁數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況(單位：個(gè))

(資料來(lái)源：choice，五度易鏈行研中心整理)

新能源政策扶植，使市場(chǎng)確定性增強(qiáng)

政府政策大力扶持，新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。截止2019年7月，國(guó)家、地方出臺(tái)了多項(xiàng)政策，對(duì)于新能源汽車進(jìn)行扶持，包括購(gòu)車補(bǔ)貼、公共交通逐漸更改成新能源車、完善新能源汽車積分等政策，對(duì)穩(wěn)固新能源汽車的發(fā)展勢(shì)頭起到了強(qiáng)勁的推動(dòng)作用，同時(shí)政策紅利也將推動(dòng)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)強(qiáng)勁增長(zhǎng)的勢(shì)頭。

表1 近年國(guó)家新能源政策一覽

(數(shù)據(jù)來(lái)源：五度易鏈行研中心整理)

國(guó)產(chǎn)功率半導(dǎo)體突破曙光初現(xiàn)

IGBT是新能源汽車電機(jī)控制系統(tǒng)和充電樁的核心器件，新能源汽車市場(chǎng)的增長(zhǎng)必將帶動(dòng)功率半導(dǎo)體的發(fā)展。我國(guó)雖是全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)，半導(dǎo)體市場(chǎng)需求占全球市場(chǎng)約40%，但各類半導(dǎo)體器件和芯片的國(guó)產(chǎn)率卻很低。大陸地區(qū)雖然已誕生了如安世半導(dǎo)體、華微電子、士蘭微等的功率半導(dǎo)體企業(yè)，但產(chǎn)品主要集中在中低端領(lǐng)域，各類功率半導(dǎo)體器件和功率IC的國(guó)產(chǎn)化率不足50%，進(jìn)口可替代空間巨大。

目前，國(guó)內(nèi)在主流的第三代半導(dǎo)體材料為碳化硅與氮化硅領(lǐng)域積極布局，前者多用于高壓場(chǎng)合如智能電網(wǎng)、軌道交通等;后者則在高頻領(lǐng)域如5G通信領(lǐng)域有更大的應(yīng)用。在碳化硅方面，國(guó)內(nèi)公司已經(jīng)逐步形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，可以生產(chǎn)新一代的碳化硅功率半導(dǎo)體，如揚(yáng)杰科技、中國(guó)中車、中電13所等公司及研究機(jī)構(gòu)加大對(duì)碳化硅器件的研究，目前已經(jīng)形成完整的碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈——即上游襯底、中游外延片、下游器件制造;在氮化鎵材料方面，國(guó)際市場(chǎng)也處于起步研究階段，市場(chǎng)格局尚不明朗，但國(guó)內(nèi)諸多高等院校、研究機(jī)構(gòu)、公司廠商已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，擁有諸多的專利技術(shù)。根據(jù)Knowmade的數(shù)據(jù)，截止2018年底，全球氮化鎵專利擁有數(shù)量最多的是科瑞、東芝這些國(guó)際廠商，但中國(guó)企業(yè)也已占據(jù)一席之地：中國(guó)中車排名第四，西南電子科技大學(xué)排名第八，前十五名中共有五家中國(guó)機(jī)構(gòu)。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)在國(guó)際技術(shù)封鎖的背景下，尋找功率半導(dǎo)體器件作為突破口是較為可靠的。功率器件和芯片產(chǎn)品多樣，定制化程度高，研發(fā)投入門檻相對(duì)低，且對(duì)制程敏感度不及集成電路，因此特別適合國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)迭代，追趕國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)。同時(shí)功率半導(dǎo)體是需求驅(qū)動(dòng)型產(chǎn)業(yè)，得益于新能源汽車的顯著增長(zhǎng)，IGBT等功率半導(dǎo)體的增量空間也是相當(dāng)巨大的。