2022年功率半导体行业研究报告

一、拥抱新能源，动力“CPU”迎风口

汽车电动化汹涌澎湃，车载半导体如火如荼

电动车进入发展快车道，车载半导体景气度提升。据Ev Volumes， 全球2021年新能源车销量694万辆，同比增长106%，尽管2022年欧洲新能源车销量疲软，但2022年1-6月，国内新能源汽车销量260万 辆，同比均增长1.1倍。由于国内新能源车持续高景气，Ev Volumes 预计2022年全球电动车销量1070万辆，同比增长54.3%。

随着电动车的繁荣发展，国际半导体龙头供应商的汽车业务营收创新 高，其中功率半导体龙头英飞凌的汽车相关业务在2021年实现约 37%的同比增长，代工厂龙头台积电的汽车业务同比提升约51%。

电动车核心器件，价值占比高

电动车半导体单车价值量激增，逆变器用功率半导体占比最高。据英飞凌，电动车的半导体单车价值量较燃油车增长约950美元，其中约900美元来自功率半导体的使用，而逆变器使用的功率半导体，占单车功率半导体总价值量75%左右。

电机和逆变器是电动车新增核心需求，功率器件（IGBT和碳化硅MOS）是逆变器核心器件，也是车辆性能的主要保证方式之 一。和计算机上处理数字信号的CPU类似，功率器件是电动车在功率上的“CPU”。CPU依靠软件实现信号流在0和1之间转换。功率器件依靠变频控制软件，处理功率流的开和关。

动力“CPU”高景气持续

全球功率半导体持续供不应求。主要功率半导体供应商陆续宣布涨价，毛利率得到显著的提升。受供需关系影响，当前供应商 进入主动补库存阶段，季度收入/库存比例维持在正常水位。2021年行业经历的缺货行情仍在延续，头部供应商明显感受到供不应求的产能紧张状况。据英飞凌，包括尚未确认的订单在内,2022年1-3月英飞凌积压的订单金额从去年四季度的310亿欧元增长了19.4%至370亿欧元，这些订单当中超过五成是汽车相关产品,75%的订单在未来12个月内才能交货,积压订单显然远超出英飞凌的交付能力。

供应链重塑，上下游合力推进国产化

新能源电气系统垂直整合趋势愈发明显。新能源电气系统在整车安全与性能表现方面起到关键作用，主机厂掌控意愿较高，以规避潜在技术缺陷与产能短缺风险。同时，相关技术仍处于发展阶段，垂直整合带来的独家供应能够构建主机厂新的核心竞争力，且更高的产品价值与利润也成为重要诱因。

目前国内OEM出于国产化替代，供应链稳定的考量愿意培养自主半导体产业，投资或成立合资公司共同探索车规级半导体技术和质量达标方案，或者自建模块产线，将品质掌控在自己手中。OEM和Tier供应商对功率模块的设计和制造进行完整 的评价测试和长期管理培养后，将方便采用部分本土的功率芯片，从而在成本控制上找到合适的方案。

二、IGBT方兴未艾

IGBT：取长补短的复合型功率器件

功率半导体器件（Power Electronic Device）又称为电力电子器件和功率电子器件，是指可直接用于处理电能的主电路中 ，实现电能的变换或控制的电子器件，其作用主要分为功率转换、功率放大、功率开关、线路保护和整流等。

功率半导体大致可分为功率半导体分立器件（Power Discrete）(包括功率模块)和功率半导体集成电路（Power IC）两大类 。按照器件结构，现有的功率半导体分立器件可分二极管、功率晶体管、晶闸管等，其中功率晶体管分为双极性结型晶体 管（BJT）、结型场效应晶体管（JFET）、金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）等。

进口替代空间广阔

我国在功率二极管、功率三极管、晶闸管等分立器件大部分已实现国产化。MOSFET、IGBT、SiC等高端分立器件产品较大程 度依赖进口。

耗散功率大于5瓦的晶体管一般为功率器件。我国耗散功率≥1瓦晶体管的进出口规模逐年增长，且进口规模增速大于出口规模 。IGBT属于功率晶体管中技术壁垒较高的产品，我国起步较晚，还存在较广阔的进口替代空间。

技术迭代周期较长，国产替代追赶至成熟产品

经过几十年的发展，IGBT头部供应商英飞凌不断改进芯片结构，将IGBT技术做到了第七代，IGBT1和IGBT2已经不被英飞凌建 议使用，目前使用最广泛的是IGBT4，国内部分供应商目前能在第四代进行量产。IGBT的发展方向依然是提高耐压、增加电流、扩大功率、提升最高工作结温。

车载IGBT模块主导市场

IGBT具有导通电阻小、开关速度快、工作频率高等特点，可以在各种电路中提高功率转换、传送和控制的效率，实现节 约能源、提高工业控制水平的目的，广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域。

电动车成为驱动IGBT需求的主要动力。据比亚迪半导招股书，从2020年IGBT模块全球应用占比来看，工业控制占比 33.5%，是目前IGBT最大的应用领域，新能源汽车占比14.2%。未来，汽车电动化、智能化推动车规级IGBT成为增长最快的细分领域，远超行业平均增速。

受益于国内新能源车的高速发展，据华经产业研究院，新能源车IGBT在2020年已成为中国IGBT第一大应用领域，占比约 30%。工业控制、消费电子（家电）与新能源发电市场分别占比27%、22%、11%，为中国新能源汽车外前三大应用领域。

高功率IGBT价值凸显

2022年国内新能源车呈现市场下 沉的趋势，A级车型以下的销量占 比有所提升，但A级以上的车型需 要使用更大功率的IGBT。产品附 加值高，技术壁垒高的大功率 IGBT仍然是未来国产替代的主要 方向。

从主机厂的角度来观察国内IGBT 市场规模，国内高端车型的主机厂主要包括特斯拉、理想、蔚来、小鹏等，电机功率在180kw以上。特斯拉使用的碳化硅和IGBT模块主要由意法半导体、英飞凌提供， 国内技术上还有差距。比亚迪的驱动IGBT大部分由比亚迪半导提供。保守测算，短期内国产替代的市场在180kw以下，再除去比亚迪的市场，2021年国内供应商主要面对的车载驱动IGBT的市场规模约为25亿元。