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宝利投资专栏 | 功率半导体迎超越窗口期,行业“黑马”打造强劲中国芯

目前,功率半导体作为电子装置中电能转换与电路控制的核心,在电动汽车中应用场景非常广泛。
2023年12月06日

当前,电动汽车作为新能源汽车的重要载体,是承载先进汽车科技的代名词,逐渐成为消费者选择的主流。随着科技的发展,中国已成为引领全球电动汽车技术发展的最大新能源汽车产销市场。

功率半导体作为电子装置中电能转换与电路控制的核心,在电动汽车中应用场景非常广泛。伴随电动汽车销量的稳健增长,更为获益的有望是当前具有代表性的功率半导体。

 

功率半导体前景广阔

IGBT担当产业“明珠”

功率半导体,又称电力电子器件或功率电子器件,是电子产业链中最核心的器件之一,能够实现电能转换和电路控制,在电路中主要起着功率转换、功率放大、功率开关、线路保护、逆流及整流等作用。据市场研究公司Omdia统计,2022年全球功率半导体市场规模达481亿美元,预计至2024年将增长至522亿美元,年复合增长率约为5.46%,增长平稳。中国作为全球最大的功率半导体消费国,贡献了约40%的功率半导体市场。

功率半导体包括功率半导体分立器件(含模块)以及功率IC等。其中,功率半导体分立器件,按照器件结构划分,可分为二极管、晶闸管和晶体管等。据研究,功率半导体分立器件中,以IGBT为代表的晶体管占比最大。IGBT俗称电力电子装置的“CPU”,是能源变换与传输的核心器件,由BJT和MOSFET组合而成,是一种全控型、电压驱动的功率半导体器件。

IGBT作为功率半导体产业明珠,对功率半导体发挥着重要作用。IGBT(绝缘栅双极型晶体管)由BJT(双极型晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)组成。它继承了MOSFET开关速度快、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单和开关损耗小的优点,同时还具备了BJT导通电压低、通态电流大和损耗小的优点。

IGBT被誉为"电力电子器件里的CPU",是工业控制及自动化领域的核心元器件,其作用类似于人类的心脏。IGBT作为一种新型功率半导体器件,同时也是新能源汽车最核心的功率器件。未来智库预测,2025年全球新能源汽车IGBT市场规模将达到44亿美元,年复合增速约48.8%,是电动化趋势下汽车功率半导体中最受益品种之一。

 

新能源“三驾马车”

拉动功率半导体增长

IGBT作为能源变换与传输的核心器件,主要应用在电动汽车与新能源装备、轨道交通、智能电网、航空航天等领域。并广泛应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路和牵引传动等场景。近三年以来,电动汽车、汽车充电桩、光伏逆变器可谓拉动功率半导体增长的三驾马车。

➢ 电动汽车:电动汽车进一步渗透终端消费市场,带动功率器件和模块需求快速增长。特别是IGBT(包括单管及模组)和MOSFET的增长较为显著。据贝壳投研数据,2021年中国车规级 IGBT市场规模为47.8亿元,预计到2025年,其将达到151.6亿元。

中国车规级IGBT市场规模及增速

数据来源:贝壳投研,飞鲸投研,华福证券研究所

➢ 充电桩:受益于新能源汽车快速增长,与之配套的充电桩市场亦呈现快速发展态势。据亿渡数据预测,至2026年,中国充电设施市场规模将达2870.2亿元,2022年到2026年复合增长率高达37.83%。从直流充电桩相关零部件分解可以看出,充电机是充电桩的最核心部件,成本占充电桩50%以上,而功率半导体是充电机的最核心组成部分,成本占充电机的一半以上。

中国充电设施市场规模(亿元)

数据来源:亿渡数据,华福证券研究所

➢ 光伏:据中国光伏行业协会数据,至2025年,中国新增光伏装机保守预测为90GW,同比增长10%。据未来智库数据预测,2025年中国光伏逆变器市场规模达196亿元。

逆变器是光伏系统的心脏,中高压MOSFET、IGBT及碳化硅等功率器件是光伏逆变器的核心,其决定着光伏逆变器的性能高低,进而直接影响光伏系统的稳定性、发电效率以及使用寿命。据中商产业研究院数据,光伏逆变器主要由机械件、电感和半导体器件构成,分别占比27.6%、14.2%、11.8%。

中国新增光伏装机预测(GW)

数据来源:中国光伏行业协会,华福证券研究所

 

新型功率半导体器件“黑马”

打造“自强不息中国芯”

伴随我国功率半导体逐步向技术实现较难的应用领域发展,新能源科技类头部企业加快研发并迈向国际化。江苏芯长征微电子集团股份有限公司是一家集新型功率半导体器件设计研发与封装制造为一体的高新技术企业。核心业务包括:硅基芯片及模组系列、第三代半导体芯片及模组系列(SiC、GaN)及功率器件检测装备。

芯长征总部坐落于六朝古都南京,生产制造基地坐落于山东荣成,同时在深圳、武汉、西安等地设有办事处。公司研发占比40%,注重研发投入和技术积累,技术团队由中科院技术专家及引进的优秀海外技术精英共同组成,具有国内最深厚的产品经验积累,创始团队耕耘20余年,创造多项行业第一。公司已申请各项知识产权162项,已获得授权国际专利1项,授权国家发明专利26项,实用新型专利48项,外观专利7项,计算机软件著作权66项,集成电路布图14项。

行业应用广泛

芯长征不仅在技术上勇于突破和产品创新,而且始终紧跟全球技术发展潮流,立足于国内市场,积极拓展国际市场,与全球众多知名企业建立了深度的战略合作关系。目前已形成芯片设计、模块封装、检测设备自主可控的垂直产业链,打造Virtual-IDM模式。产品主要面向新能源(汽车、光伏、储能)、工控类、消费类三大领域。主要应用场景:

充电桩

新能源汽车主逆变器

变频器

光伏逆变器

芯长征坚持以用户需求为导向,赋能功率半导体产品不断迭代。核心自主既是当前潮流发展的主旋律,更是突破芯片技术“卡脖子”的未来要求。在科技自立自强和国产替代趋势下,芯长征将承载功率芯片国产化使命,打造“自强不息中国芯”,致力于成为国际有影响力的功率半导体公司。

部分数据来自:芯长征科技官微、官网、行研等