2016年新能源汽车功率半导体IGBT芯片行业分析报告(精编)
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2016年新能源汽车充电行业分析报告2016年3月目录一、新能源汽车充电黄金窗口开启 (5)1、充电建设上升至国家战略,千亿级市场绽放 (5)二、投资破量:诸侯竞逐,引领充电投资量级式增长 (7)1、蓝图绘就,充电年投资由十亿级跃升至百亿级 (7)2、王者归来,国网七纵四横构建高速充电走廊 (10)(1)国网的七纵四横布局 (12)(2)2015 年下半年以来,国网充电投资开始显著放量 (14)(3)国网2015 年电源项目第五批招标采购分析 (15)3、新势力崛起,铁塔、民企竞相涌入 (17)三、政策破冰:新政将行,打破充电最后一公里藩篱 (18)1、充电新国标落地,十三五奖励政策出台 (19)(1)充电新国标发布,准星既定 (20)(2)充电奖励政策出台,强化利益驱动 (22)2、对标ChargePoint,充电桩走入寻常百姓家 (26)(1)国内小区充电建设迎来曙光 (28)四、行业相关企业简析 (31)1、中恒电气 (31)2、和顺电气 (32)3、特锐德 (33)4、万马股份 (34)2016~2020,新能源汽车充电黄金窗口开启:充电领域的变革正在两个层面展开,一是投资的量级提升,开始从预期到业绩的爆发式兑现;二是政策的全面铺开,多管齐下破除充电建设最后一公里藩篱。
随着产业化的推进,新能源汽车性价比的提升所催生的规模化需求的涌现,将充电短板的建设推至风口浪尖,也顺而开启了2016~2020 年,这一新能源汽车充电产业的黄金成长期。
以充电桩均价2 万元/个,充电站300 万元/座计,未来五年国内新能源汽车充电桩(站)的直接市场规模有望达到1320 亿元。
投资破量,充电投资量级式增长:2016 年,国内充电投资将实现从十亿级向百亿级的突破,以国网、南网、铁塔、两油为代表的国家队纷纷重装上阵,我们预计2016 年的充电投资有望翻倍增长,达到2~3 百亿的量级,其中国网的投资规模有望超60 亿元,同比翻两番。
功率半导体在新能源汽车上的应用及发展趋势随着新能源汽车的发展,功率半导体在其上的应用逐渐增多。
功率半导体器件包括晶闸管、IGBT(绝缘栅双极性晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和SiC (碳化硅)等,其主要作用是实现能量的变换、传递和控制。
在新能源汽车电动化的过程中,功率半导体器件被广泛应用于电动机驱动、汽车充电桩、车载充电器等领域。
其中,IGBT是最常用的功率半导体器件之一,可以实现高压、大电流的开关控制。
IGBT可与MOSFET相结合形成无感应无级变速器,提高了汽车的能效。
另外,SiC技术的发展也为汽车领域带来了新的变革。
SiC功率半导体器件比传统的硅器件拥有更好的导电、耐放热和抗辐照性能。
而且,SiC器件在高温、高电压和高频环境下的性能更加出色,可用于快速充电和快速放电,提高了新能源汽车的行驶距离和充电速度。
随着新能源汽车市场的发展,功率半导体在其上的应用也将不断增加,越来越多的新技术和新材料将被投入使用,以满足汽车行业对高效、低耗、高性能的需求。
基于智能、绿色和安全的原则,未来的发展趋势将主要表现在以下几个方向:1、功率器件的集成化发展。
通过集成化设计,减少不必要的反复连接和信号传递,提高了器件的可靠性和效率。
2、能量管理技术的完善。
包括电池管理、充电管理和功率管理等,以实现相互配合和优化调节,降低能量浪费和污染排放。
3、封装和散热技术的提升。
采用新型散热材料和散热设计,提高功率半导体器件的散热效率,保持器件的稳定运行。
4、新材料的应用。
如碳化硅、氮化镓等,这些新材料拥有更高的工作温度、功率密度和可靠性,能够满足未来汽车行业对高效、低耗电的需求。
5、智能化应用。
基于人工智能、物联网技术,实现汽车驾驶行为的预测和控制,使得汽车的运行更加高效和安全。
总之,功率半导体在新能源汽车上的应用将是一个全面和快速发展的过程。
汽车行业和半导体行业的合作将会在这一领域持续深入,带动新能源汽车的创新和发展。
2016年中国新能源汽车产业链调查咨询分析报告2016年06月目录第一节行业超速发展,新能源汽车未来仍是不二选择 ... ...................... . 6一、新能源汽车市场迎来爆发,中国成为第一大产销国 ... ............... (6)二、能源安全、环境保护形势严峻,新能源汽车是我国发展必由之路 ... ... (7)1、原油对外依存度超过警戒线,能源安全问题迫在眉睫 ... ............ . 72、空气污染治理刻不容缓,节能减排势在必行 ... .................. (9)三、政策东风不减,新能源汽车前景广阔 ... (10)1、补贴结构有调整预期,整体政策扶植力度仍是各国之最 ... .. (10)2、补贴退坡对整车成本影响有限,新能源汽车趋势不可阻挡 ... (11)四、油耗标准日趋严格,政策倒逼新能源汽车发展 ... . (12)五、供给侧意愿强烈,整车厂商加大新能源车型投放力度 ... . (12)六、龙头引领、成本下降、设施完善助力行业达到新高度 ... . (13)1、特斯拉 model3 等现象级产品推动新能车消费偏好 ... (13)2、规模化经济效应带动新能源车成本下降 (15)3、充电桩基础设施配套完善,解决新能源车购买后顾之忧 ... .. (17)七、产业链整体受益明显,板块行情接踵而至 ... .. (18)第二节新能源汽车上下游产业链扬帆起航,未来发展大有可为 ... .. (19)一、整车产业:内生需求+推广模式升级促进产业发展,看好优质龙头 ... .. (19)1、十年磨一剑,优质的新能源整车厂商将脱颖而出 ... .. (19)2、物流车:借力政策东风,新能源物流车将迎来大爆发 ... . (20)3、国内新能源汽车产销量未来仍将保持高速增长 ... . (22)4、延伸产业机遇浮现,新能源汽车运营和充电桩概念将受益 ... (24)(1)运营模式不断创新,分时租赁有望撬动新能源汽车大市场 ... (24)(2)桩站先行,充电桩产业站上风口 ... .. (26)二、动力锂电池供求紧张局面缓解,高端产品充满机遇 ... (26)1、行业带动国内锂电厂商高速增长,未来产业机遇看高端 ... .. (26)2、2016 年起产能将逐步超过需求,行业整合料将加速 ... .. (27)三、产业链中供求关系是受益程度的决定因素 ... .. (28)1、锂电池上游产业链因供需关系失衡呈现量价齐升 ... .. (29)2、电解质:未来两年供需或将平衡,但行业壁垒仍在 ... ............. .. 303、转型三元材料趋势不变,国内正极厂商逐步进入高端 ... ......... (31)四、电机电控系统:产业驶入快车道,2020 年产值有望突破 500 亿 ... .. (33)五、BMS:技术实现关键突破,转型 pack 供应商是重要趋势 ... ........... . 35 第三节投资逻辑 ... .................................................... .. 38一、行业整合初现端倪,关注产业链重构过程中的投资机会 ... ............ . 38二、高壁垒、供求平衡的上游产业链投资价值依然存在 ... ............... .. 38三、优质整车厂商将脱颖而出,新能源物流车或将迎来爆发 ... ............ . 39四、延伸产业机遇浮现,新能源汽车运营和充电桩概念将受益 ... ......... .. 39 第四节部分相关企业分析 ... ........................................... (41)一、均胜电子:外延式并购表现优异,BMS 技术领先厂商 ... ............ (41)二、多氟多:业绩高速增长,电池、整车计划稳步推进 ... ............... .. 41三、江淮汽车:传统业务突飞猛进,新兴产业积极进取 ... ............... .. 42四、比亚迪:新能源汽车龙头 ... ..................................... (43)五、双林股份:外延式并购切入新能源车总成领域 ... .................. (43)图表目录图表 1:全球新能源汽车销量(万辆) ... .......................................................................................................... . 6 图表 2:美、日、中新能源汽车销量(万辆) ... ............................................................................................. . 6 图表 3:中国石油消费对外依存度 ... ................................................................................................................. (8)图表 4:中国能源消费结构 ... ............................................................................................................................. (8)图表 5:中国是世界第二大原油消费国 ... .......................................................................................................... . 8 图表 6:2012-2013年北京市 PM2.5成分 ... ..................................................................................................... . 9 图表 7:2012-2013年北京市 PM2.5来源 ... . (10)图表 8:特斯拉发布 model3预售 ... . (14)图表 9:历代特斯拉价格迅速降低 ... (14)图表 10:新能源汽车成本构成 ... (15)图表 11:动力电池成本构成 ... . (16)图表 12:新能源汽车渗透率在 2020年将达到 5%左右 ... . (16)图表 13:新能源汽车行业部分上下游关系 ... (19)图表 14:新能源汽车将是中国汽车品牌崛起的大好机会 ... . (19)图表 15:新能源物流车 ... . (21)图表 16:新能源物流车销量预测 ... .. (22)图表 17:新能源汽车 2016-2020销量预测 ... (23)图表 18:Autolib的专用车型——Bluecar电动车 ... .. (25)图表 19:Autolib的沿街充电桩 ... . (25)图表 20:2015-2017年动力锂电池需求与产能预测 ... .. (27)图表 21:动力锂电池结构 ... (28)图表 22:动力锂电池成本结构 ... (28)图表 23:六氟磷酸钾全球供需状况 ... (30)图表 24:六氟磷酸锂价格预测 ... (31)图表 25:2015年国内动力锂电池正极材料市场结构 ... . (32)图表 26:电机、电控及 BMS作用关系 ... .. (33)图表 27:永磁同步直流电机 ... . (34)图表 28:IGBT核心单元... .. (34)图表 29:电机电控系统市值空间 ... .. (35)图表 30:BMS系统集成在电池包里... .. (36)图表 31:均胜电子年初至今走势 ... .. (41)图表 32:多氟多年初至今走势 ... (42)图表 33:江淮汽车年初至今走势 ... .. (42)图表 34:比亚迪年初至今走势 ... (43)图表 35:双林股份年初至今走势 ... .. (43)表格目录表格 1:2015年全球主要电动车品牌销量 ... ................................................................................................... .. 7 表格 2:主要汽车生产国新能源汽车规划目标 ... .......................................................................................... .. 10 表格 3:2013-2020年新能源汽车补贴标准 ................................................................................................... .. 11表格 4:我国乘用车油耗限值 ........................................................................................................................... (12)表格 5:代表性企业 2016年新能源车推行计划 ... ....................................................................................... (12)表格 6:Model3与其他部分纯电动车型对比 ... ............................................................................................. .. 15 表格 7:PHEV使用成本测算 ... ....................................................................................................................... (17)表格 8:新能源整车厂商分类 ........................................................................................................................... (20)表格 9:各地物流车配套政策 ........................................................................................................................... (21)表格 10:《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》主要目标 ... .......................................... (22)表格 11:新能源汽车销量预测(单位:辆) ... .............................................................................................. . 23 表格 12:国内动力电池核心部件发展概况 ... ................................................................................................. .. 29 表格 13:我国主要锂电池正极材料厂家 ... . (32)表格 14:国内 BMS系统代表企业 ... .............................................................................................................. (36)第一节行业超速发展,新能源汽车未来仍是不二选择一、新能源汽车市场迎来爆发,中国成为第一大产销国2015 年全球新能源汽车继续爆发式增长,销量达到 54.9 万辆,同比增长 56.78%,而主要增长动力来源于中国市场。
新能源行业研究报告高新集团投资管理部陈婉琦徐立松2016年8月目录第一章新能源行业分析 (1)第一节总体概况 (1)第二节中国新能源发展现状 (2)第三节中国新能源发展前景 (3)第二章太阳能行业发展分析 (4)第一节光热发电行业分析 (4)一、市场概况 (4)二、发展趋势 (6)第二节光伏发电行业分析 (7)一、市场概况 (7)二、行业现状 (10)三、发展趋势 (11)第三章风能行业发展分析 (12)第一节市场概况 (12)一、陆上风电概况 (13)二、海上风电概况 (14)第二节行业挑战 (15)第三节发展趋势 (16)第四章生物质能行业发展分析 (17)第一节市场概况 (18)第二节行业现状 (20)第三节发展趋势 (21)第五章其他新能源行业发展分析 (22)第一节地热能行业发展分析 (22)一、地热发电 (22)二、地热供暖 (24)三、地热农业与地热疗养 (25)第二节海洋能行业发展分析 (26)附件:太阳能、风能行业产业链分析 (27)第一节光伏发电产业链分析 (27)一、光伏上游产业链分析 (28)二、光伏中游产业链分析 (30)三、光伏下游产业链分析 (34)第二节海上风电产业链分析 (35)一、海上风机 (36)二、海上风机的运输和安装 (37)三、海底电缆 (37)四、海上风电场运行和维护 (38)图表 1:新能源主要构成图示 (1)图表 2:2006-2014全球光热发电累计装机容量(MW) (5)图表 3:光热发电主要国家累计装机容量(MW) (5)图表 4:四种光热发电技术比较 (7)图表 5:2006-2014全球光伏累计装机容量(GW) (8)图表 6:2006-2014全球光伏新增装机容量(GW) (8)图表 7:2014年全球光伏累计装机容量排名前十的国家占比 (9)图表 8:2014年全球光伏新增装机容量排名前十的国家(MW) (9)图表 9:2006-2014年全球陆上风电新增与累计装机容量(GW) (13)图表 10::2014年全球陆上风电新增装机容量排名前十的国家占比 (14)图表 11:2006-2014年全球海上风电新增与累计装机容量(GW) (14)图表 12:2009-2015年中国海上风电装机容量(MW) (15)图表 13:2006-2014年全球燃料乙醇产量(亿升) (18)图表 14:2006-2014年全球生物柴油产量(亿升) (19)图表 15:2006-2014年全球生物质及垃圾发电新增装机容量(GW) (19)图表 16:2006-2014年中国生物质能发电情况(GW) (20)图表 17:2006-2014年全球地热发电累计装机容量(GW) (23)图表 18:2006-2014全球海洋能发电累计装机容量(MW) (26)图表 19:光伏产业链图示 (28)第一章新能源行业分析第一节总体概况新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等;此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源,称为常规能源。
根据乘联会数据,2022年6月新能源车国内零售渗透率27.4%,并且2022年6月29日欧盟对外宣布,欧盟27个成员国已经初步达成一致,欧洲将于2035年禁售燃油车。
市场越来越景气,同时国内近期新发布的新能源车型也百花齐放。
不论是普通消费者、新能源汽车产业相关从业者,还是一二级市场投资人,也逐渐深入关注研究新能源车的一些核心部件,尤其是功率器件IGBT模块,今天小编就用问答的形式给大家展开讲讲,希望能够用比较通俗的解释帮助到大家。
电驱系统和IGBT模块的作用要弄明白IGBT模块,就要先了解新能源汽车的电驱系统,先用一句话概括电驱系统如何工作:在驾驶新能源汽车时,电机控制器把动力电池放出的直流电(DC)变为交流电(AC)(这个过程即逆变),让驱动电机工作,电机将电能转换成机械能,再通过传动系统(主要是减速器)让汽车的轮子跑起来。
反过来,把车轮的机械能转换存储到电池的过程就是动能回收。
1、什么是“三电系统”和“电驱系统”?三电系统,即动力电池(简称电池)、驱动电机(简称电机)、电机控制器(简称电控),也被人们成为三大件,加起来约占新能源车总成本的70%以上,是决定整车运动性能核心的组件。
电驱系统,我们一般简单把电机、电控、减速器,合称为电驱系统。
但严格定义上讲,根据进精电动招股说明书,电驱动系统包括三大总成:驱动电机总成(将动力电池的电能转化为旋转的机械能,是输出动力的来源)、控制器总成(基于功率半导体的硬件及软件设计,对驱动电机的工作状态进行实时控制,并持续丰富其他控制功能)、传动总成(通过齿轮组降低输出转速提高输出扭矩,以保证电驱动系统持续运行在高效区间)。
图:电驱系统示意图图片来源:进精电动招股说明书2、什么是“多合一电驱系统”?一开始电机、电控、减速器都是各自独立的零部件,但随着技术的进步,我们把这三个部分集合在一起做成一个部件,就变成了“三合一电驱”。
集成的目的主要是节省空间、降低重量、提升性能、降低成本。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
2016年新能源汽车项目分析报告2016年4月文本目录1.国内外行情回顾 (5)1.1.国内行情回顾 (5)1.2.板块估值比较 (10)1.3.海外行情回顾 (15)1.4.推荐组合行情回顾 (17)2.政策及公司公告 (18)2.1.国内政策追踪 (18)2.2.重要公司公告 (23)3.国内外资讯 (27)3.1.国内资讯 (27)3.2.海外资讯 (38)4.产业链数据图表及更新 (45)4.1.原材料图表 (47)4.2.国内新能源汽车图表 (48)4.3.国际新能源汽车销量图表 (55)图标目录图1:上游原材料板块市场表现 (6)图2:电解液板块市场表现 (6)图3:电池板块市场表现 (6)图4:正负极材料板块市场表现 (7)图5:隔膜板块市场表现 (7)图6:动力系统板块市场表现 (7)图7:充换电系统板块市场表现 (8)图8:燃料电池板块市场表现 (8)图9:汽车电子板块市场表现 (9)图10:新能源乘用车板块市场表现 (9)图11:新能源客车板块市场表现 (9)图12:新能源汽车领涨个股(前十) (9)图13:新能源汽车各板块周涨跌幅对比 (10)图14:上游原材料板块估值 (11)图15:电解液板块估值 (11)图16:电池板块公司估值 (11)图17:正负极材料板块公司估值 (12)图18:隔膜板块公司估值 (12)图19:动力系统板块公司估值 (12)图20:充换电系统板块公司估值 (13)图21:燃料电池板块公司估值 (13)图22:汽车电子板块估值 (14)图23:新能源乘用车板块公司估值 (14)图24:新能源客车板块公司估值 (14)图25:新能源汽车各板块估值对比 (15)图26:海外燃料电池板块市场表现 (15)图27:海外锂电池板块市场表现 (16)图28:海外电动汽车板块市场表现 (16)图29:海外燃料电池板块估值 (16)图30:海外锂电池板块估值 (17)图31:海外电动汽车板块市场表现 (17)图32:新能源汽车推荐组合行情表现 (17)图33:新能源汽车推荐组合周涨跌幅对比 (18)图34:碳酸锂商品指数 (47)图35:现货结算价:BOCE电解镍 (48)图36:纯电动乘用车月度产量(辆)250% (48)图37:插电式混合动力乘用车月度产量(辆) (49)图38:纯电动商用车月度产量(辆) (49)图39:插电式混合动力商用车月度产量(辆) (50)图40:中国新能源汽车月度产量合计(辆) (50)图41:中国纯电动专用车月度产量(辆) (51)图42:中国纯电动客车月度产量(辆) (51)图43:中国纯电动乘用车月度产量(辆) (52)图44:中国插电式混合动力客车月度产量(辆) (52)图45:中国插电式混合动力乘用车月度产量(辆) (53)图46:比亚迪秦月度销量(辆) (53)图47:比亚迪E6月度销量(辆) (54)图48:北汽E系列月度销量(辆) (54)图49:美国插入式电动汽车月度销量(辆) (55)图50:美国雪佛兰沃蓝达月度销量(辆) (55)图51:美国日产Leaf月度销量(辆) (56)图52:美国特斯拉ModelS月度销量(辆) (56)1.国内外行情回顾1.1.国内行情回顾上周新能源汽车板块整体表现较差,其中表现最抢眼的为上游原材料板块(4.06%)。
1 (此文档为word格式,可任意修改编辑!) 2016年4月
2016年新能源汽车功率半导体IGBT芯片行业分析报告 2
目 录 一、功率半导体,未被挖掘的金矿 3 1、功率半导体,渗透人类生活方面 3 2、IGBT,功率半导体“皇冠上的明珠” 6 3、功率半导体行业竞争格局 10 二、新能源汽车爆发,带动功率器件百亿新需求 12 1、新能源汽车半导体用量翻番,功率半导体成最大需求 12 2、新能源汽车和充电桩带动百亿新需求 15 三、大国重器助力IGBT国产化 16 1、高铁动车组大量使用IGBT模块 16 2、从发电端到用电端,IGBT在智能电网中应用广泛 17 3、军工电子化进程推动IGBT在武器装备的应用 18 四、国产化趋势明确,爆发时点已到 18 1、IGBT芯片进口比例超九成,市场替代空间大 19 2、国内已形成完整产业链 19 3、IGBT国产化爆发时点已到 20 3
五、主要风险 20 六、重点企业:台基股份 20
功率半导体是半导体行业一个重要的分支,在新能源汽车和充电桩的带动下,以IGBT为代表的功率半导体行业迎来了新的成长机遇,国产化进程有望加速,首次覆盖给予“增持”评级。
新能源汽车进入爆发期,功率半导体迎来春天。功率半导体占到新能源汽车新增半导体用量的76%,新能源整车半导体用量的50%。IGBT模块是新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件,成本占到新能源整车成本的10%,占到充电桩成本的20%。未来几年是新能源汽车及充电桩市场将进入爆发期,IGBT作为其核心器件也将迎来黄金发展期,我们预计未来5年国内新 4
能源汽车和充电桩市场将带动200亿IGBT模块的需求。高铁、军工、智能电网,大国重器推动IGBT国产化。1)高铁等轨道交通使用的IGBT模块,每列动车组需要使用超过100个IGBT模块,目前几乎全部依赖进口;2)在智能电网中,从发电端(光伏发电、风力发电)、输电端(高压直流输电、柔性输电)到用电端(变频空调、洗衣机、冰箱)都离开IGBT的应用;3)功率半导体是现代军事和武器装备的核心器件之一,军工国产化、电子化进程助力IGBT国产化。
国产化趋势明确,爆发时点已到。IGBT芯片进口比例超九成,市场替代空间大,国内已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整产业链。我们认为未来三大动力助力IGBT国产化:1)政策上,国家意志推动半导体行业崛起,作为高铁、军工中关键的功率半导体器件,国家会给予政策和资金上的支持;2)资金上,功率半导体采用特色工艺,属于超越摩尔定律范畴,不追求先进制程,资金投入仅为集成电路的1/10,国内厂商可以利用资本优势获得先进工艺,快速追赶海外巨头;3)技术上,国内企业从低端功率器件起家,积累多年开始向高端器件进军,以南车、比亚迪为代表的厂商已实现技术突破,成功实现国产化IGBT在高铁和新能源汽车中的应用,未来会有更多的国内功率器件厂商切入这一蓝海市场。 5
一、功率半导体,未被挖掘的金矿 1、功率半导体,渗透人类生活方面 集成电路处理的是信息,而功率半导体处理的是能量。半导体有两个大的分支:一是以大规模集成电路为核心的微电子技术,实现对信息的处理、存储与转换;另一个是以功率半导体为核心的电力电子技术,实现对电能的处理和变换。功率半导体器件是实现电能处理和变换的开关器件,是弱电控制强电的桥梁,可以实现用数十伏电压来控制上万伏上千安电流的开关状态。功率半导体包括功率分离器件和功率集成电路,用于对电流、电压、频率、相位、相数等进行变换和控制,以实现整流(AC/DC)、逆变(DC/AC)、斩波(DC/DC)、开关、放大等各种功能。 根据开关特性不同,功率半导体器件可以分为不可控型器件、半控型器件和全控型器件,不可控型器件以功率二极管为代表,半控型器件以SCR(晶闸管)为代表,门极信号只能控制导通而不能关断,全控型器件包括GTR、IGBT、GTO、IGCT等,通过门极信号可控制导通和关断。
从消费电子到高铁,功率半导体渗透到人类生活的方方面面。功率半导体主要用在使用在整流器、变频器、逆变器等电力变换装臵中,小到手机、白电,大到高铁、输电站都离不开功率 6
半导体的应用。随着电力电子技术的发展,以及国际社会对于绿色低碳环保的重视,功率半导体的应用也从传统的工业控制和3C产业(计算机、通信、消费电子),扩展到空调、冰箱、洗衣机等变频家电行业,混合动力汽车和电动汽车等新能源汽车行业,光伏发电、风力发电以及智能电网等电力行业、高铁、轨道交通等电气化铁道行业。
功率半导体市场规模达千亿。IC Insights数据显示,2015年全球功率半导体营收规模140亿美元,增长6%,其中功率分离器件产值占总体市场将近2/3比重,功率模组产值占比1/3。IC Insights预计2016年功率半导体的营收规模将达到153亿美元,增速超过9%,增速将超过集成电路。
2、IGBT,功率半导体“皇冠上的明珠” IGBT是技术最为先进的功率半导体器件之一。从器件结构来看,IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)是由BJT(双极型三极管)和MOSFET(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动型功率半导体器件。性能上,IGBT兼具了MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,非常适合应用于直流电压为600V及以上的 7
变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT芯片诞生于1982年,由GE公司和RCA公司首先宣布。一经发布引起了世界许多半导体厂家和研究者的重视,国际上各大半导体公司都投入巨资开发IGBT芯片。自IGBT研制成功以来,随着工艺技术不断改进和提高,电性能参数和可靠性日趋完善。IGBT芯片的发展已经从第一代的平面栅穿通(PT)型发展到了第六代沟槽珊场截止型。 IGBT芯片发展的四大趋势是:薄片工艺,目的是减少热阻;小管芯,主要是提高器件的电流密度;大硅片,主要是减少成本,Infineon 已经成功开发出12寸的IGBT芯片晶圆;新材料,主要以SiC和GaN宽禁带半导体材料为代表。
IGBT是功率半导体中应用极为广泛,而且正在取代其他功率器件成为主流。与MOSFET等功率器件相比,IGBT可以实现大功率和低功耗的最佳平衡,因此应用也最为广泛,其电压区间从300V到6500V,应用场景可以从到微波炉、空调到高铁、飞机等。从产品形式来看,IGBT又分为单管和功率模块,单管是由单个IGBT芯片封装而成,适用于变频空调冰箱洗衣机等小功率场景,功率模块是由多个IGBT芯片和FRED芯片(一种功率二极管芯片)组成电路封装而成,适用于新能源汽车、高铁 8
等中大功率场景。IPM智能功率模块是一种改进版的IGBT模块,它在IGBT模块的基础上加入了一些智能控制、温度检测等控制器、传感器。
IGBT百亿市场空间,新能源车成最大成长动力。2014年全球IGBT的市场规模达到了35亿美元,占到了整个功率器件市场的1/3。新能源车市场给IGBT市场带来了新的成长动力,根据Yole的预测,2020年全球IGBT器件市场将达到62亿美元,2014-2020年的复合增长率达到10%。新能源汽车用IGBT器件市场是成长最快的市场,预计2020年市场规模将超过30亿美元,5年的复合增长率为25%。
3、功率半导体行业竞争格局 功率半导体与集成电路相同,采用的都是硅工艺,上游为材料设备厂商,下游为应用厂。不同的方面有:1、在功率半导体领域是以IDM为主,集设计制造封装为一体,国际主流厂商Infineon、Fuji等大部分采用IDM模式;2、功率半导体制造属于特色工艺,不追求先进制程,属于超越摩尔定律范畴,目前部分采用的8英寸晶圆和018um工艺制造。 功率半导体的工艺流程技术含量高,制造难度不亚于大规模集成电路,目前国内与国外先进水平仍存在较大差距,主流技术与国外相差两代以 9
上,国内产品以中低端为主,很多中高端功率半导体器件依赖进口。
全球功率半导体主流厂商主要集中在欧洲、美国、日本,且大部分属于IDM厂商。Infineon(英飞凌)是全球最大的功率半导体厂商,引领着全球IGBT等功率半导体技术的变革。半导体进入国际大并购时代,功率半导体行业合并也是风起云涌。2014年英飞凌30亿美元收购IR(国际整流器),继续稳固其在功率半导体行业霸主地位,全球市占率超过20%,近期ON semiconductor(安美森)出资24亿美元收购Fairchild(仙童),成为全球第三大功率半导体厂商。
我国是全球最大的功率半导体市场,消耗了全球市场30%的功率器件,但是我国功率半导体产业发展相对滞后,主要凭借着劳动力优势进入低端功率半导体器件市场,高端大功率器件几乎全部依赖进口。经过多年的技术研发和经验积累,我国功率半导体厂商开始向高端器件市场突破,逐步实现进口替代。
二、新能源汽车爆发,带动功率器件百亿新需求 1、新能源汽车半导体用量翻番,功率半导体成最大需求