(文/程文智)根據乘聯會的統計,6月份新能源汽車零售量53.2萬輛,同比增長187%,滲透率達到了27.4%,預計2022年中國新能源汽車出貨量可達585萬輛,行業呈現出蓬勃發展的態勢。新能源汽車的銷量節節攀升,帶動了MOSFET、IGBT及SiC等車規級功率器件需求的快速增長。
據市場反饋,應用于高壓的超結MOSFET和IGBT需求旺盛,安森美已經停止了車用IGBT的接單,英飛凌、ST等IGBT交期超過了一年。根據富昌電子2022Q2市場行情報告,功率器件(MOSFET,IGBT)多數貨期在30~60周,且仍有上升的趨勢。
SiC MOSFET則出現了供不應求的情況,特別是隨著蔚來ET5、ET7、小鵬G9等搭載了SiC車型的交付和放量,對SiC MOSFET的需求將會激增,而襯底和晶圓廠技術壁壘高,產能擴張慢,需求將可能難以被滿足。畢竟積塔、臺灣漢磊、X-Fab等SiC MOSFET晶圓代工廠的產能已經很緊張了,需求增大,只能進一步加劇緊缺。
國際廠商的車規級功率器件緊缺已經是不可避免,據小編所知,英飛凌的IGBT自2018年新能源汽車起來后,就沒有哪一年不緊張過。那么國產的車規級功率器件有哪些廠商可以提供,目前是什么狀態了呢?
根據NE時代數據,2022年1~6月我國新能源汽車中,僅上險汽車的電控裝機就有231萬套,比去年同期增加了近1倍,其中有29萬多套的低壓MOSFET車型,201萬套的中高壓功率模塊車型。這就意味著今年半年,功率模塊企業就要交付去年一整年的交付量,交付壓力可想而知。根據統計數據,排名前十的交付企業有,英飛凌53.3萬套、比亞迪半導體39.3萬套、斯達半導體34.2萬套、時代電氣22.6萬套、ST 19.8萬套、安森美12.4萬套、博世(含聯合電子)8.2萬套、富士電機4.7萬套、博格華納3.1萬套、日立1.5萬套。
斯達半導體:A級車出貨占比提升,SiC布局初現成果
電機驅動系統是新能源汽車的心臟,而IGBT是其核心器件,IGBT可將直流電轉換為交流電后,驅動汽車電機,其成本占電機控制器總成本的40%左右。根據車型的不同,單車IGBT價值在800元~4000元之間,當前平均價值約為1800元。
2021年,斯達半導體在新能源汽車業務營收約為5億元,主要配套為A00級汽車,數量在20萬左右。今年車規級IGBT持續放量,配套車型也覆蓋到了A00級到B+級車型,且今年有望逐步提高A+級車型配套占比。
2021年,斯達半導提新增了多個使用全SiC MOSFET模塊的800V系統的主電機控制器項目定點,而SiC模組的價格是同等硅基IGBT的3~5倍,SiC模塊的布局將豐富斯達半導體產品結構,提升產品單價。
據此前斯達半導體發布的公告,截至2021年9月,SiC產品在手訂單達3.4億元,交貨期在2022~2023年,故2022年斯達半導體車規SiC產品有望大規模起量。斯達半導體的SiC模塊采用的是羅姆的芯片,目前在給小鵬P9和宇通客車供貨,且與蔚來、理想、紅旗也在談合作,目前主要在測試階段。
而且,斯達半導體在2021年公告了35億定增項目方案,用于大功率IGBT芯片、SiC芯片產線等項目的建設。項目完成有望使得:1)公司具備3300V及以上IGBT模塊的供應能力,可進一步拓寬公司在軌交、電網領域的產品實力;2)公司將擁有自主的車規SiC MOSFET芯片,從而提升車規級SiC模塊的產能保障能力。2023年項目達產后有望一方面助力公司在大功率IGBT領域的拓展,一方面鞏固公司在新能源車/SiC領域的優勢。
從客戶方面來看,斯達半導體的主要客戶包括匯川技術、上海電驅動、巨一動力等電控領域的主要玩家,而這些電控廠商的服務客戶包括小鵬、理想、奇瑞、長城、廣汽、長安和宇通客車等。
新潔能:汽車MOSFET快速上量
新潔能的主要產品為MOSFET和IGBT等功率器件。近年來,其營收結構中,低壓的溝槽型MOSFET占比逐漸降低,更高端的屏蔽柵(SGT)MOSFET占比逐漸提高,且IGBT業務在2021年取得突破,營收占比大幅增加至5.4%。
在汽車電子領域,2021年,新潔能導入了比亞迪,實現了十幾款產品的大批量供應;光伏領域,IGBT和MOSFFET產品在光伏逆變器,光伏儲能國內主要的頭部企業均實現大批量銷售,有望成為今年重要增長點。
產品機構化升級方面,新潔能12寸1200V IGBT產品已經量產,在光伏逆變器行業多家典型客戶大批量應用;1200V新能源車用SiC MOSFET產品首次流片驗證完成;多款車用功率器件產品獲得了AEC-Q100標準的認證。
此外,在未來投入方面,2021年11月12日公司發布公告,擬募集資金總額不超過145,000.00萬元,投入建設SiC&GaN功率器件及封測/功率驅動IC及IPM研發,及產業化/SiC&IGBT&MOS等功率集成模塊(含車規)研發及產業化。該募投項目在2022年5月17日獲證監會核準批復。
時代電氣:車規IGBT開始供貨
時代電氣是中國中車旗下股份制企業,涵蓋軌交裝備、新興裝備等業務,形成了“基礎器件+裝置與系統+整機與工程”的完整產業鏈結構。在軌交裝備中,其產品主要包括軌道交通電氣裝備、軌道工程機械、通信信號系統等。
時代電氣的新興裝備業務包括功率半導體、新能源汽車電驅、工業變流產品、傳感器件等,且營收占比快速提升。新興裝備業務2021年收入占比達17%,環比增加5%。IGBT二期產能釋放將推動新能源業務進一步發展。時代電氣的IGBT模塊產品覆蓋電壓等級廣,并主要以高電壓等級的電網、新能源汽車、風電、光伏應用為主。截至2021年末,時代電氣擁有兩條8寸IGBT產線,一期和二期產線的設計產能分別為1、2萬片/月。
其IGBT二期產能在逐步爬坡中,預計在今年將釋放主要增量,從而推動新能源領域業務快速發展。有機構預計2022年時代電氣新能源汽車用模塊出貨量將超100萬,且客戶不止國內造車新勢力,可能會積極突破海外大廠。同時,時代電氣的SiC產能和技術也在持續升級,據悉,他們已經開發出1200V SiC六單元模塊和基于該模塊的電機控制器。有望在年內開始獲得小批量定單。
不久前發布的理想L9搭載的增程式動力系統,采用了智能四驅,前驅動電機最大功率130kW,后驅動電機最大功率為200kW??偣β?30kW;CLTC工況綜合續航里程1315km,純電續航里程215km,百公里加速5.3s。其車內的IGBT模塊供應商之一就是時代電氣。
士蘭微:大幅擴產見成效
士蘭微在2003年就已經上市,當時就開始建設特殊工藝的生產線。其第一條生產線是5英寸的,2004年建了6英寸生產線,2017年3月,建成了8英寸的生產線,現在在廈門投資建設了12寸生產線。 是國內為數不多的IDM廠商之一。
在IGBT方面,士蘭微在2017年8英寸生產線建好,2018年IGBT相關設備到場后,就開始積極推進了,尤其是汽車模塊。其實IGBT芯片的開發,國內大概有兩類,一類叫HP one,一類叫HPD。其中,HP one對標英飛凌第四代IGBT,HPD對標英飛凌第五代IGBT。雖然僅是相差一代,但技術難度卻非常大。士蘭微2018年開始開發HPD芯片,2019年底左右,完成開發,目前開發平臺已經拓展到了1200V。
其車規級IGBT主要量產的是HP one封裝模塊,HPD車規模塊推出比較晚,還沒有量產,預計10月份才開始有產能,不過HPD模塊已經通過了比亞迪的驗證。其車規IGBT產品還得到了英搏爾、吉利等客戶的認可,公司規劃在成都新建年產720萬只車規模塊產線。
SGT MOSFET方面,已經在五菱宏光MINI上有應用,據說一輛車至少要用72顆,多的甚至到了96顆,而士蘭微占了供應的80%。
此外,其SiC單管和主驅模塊也已經在給客戶送樣過程中。
長期看,士蘭微擁有國內產能規模領先的12寸產線,大尺寸晶圓+產能規模帶來成本優勢,長期有望充分受益功率和模擬芯片國產化進程。
宏微科技:車規級IGBT厚積薄發
宏微科技自2006年成立以來,一直從事IGBT、FRED為主的功率半導體芯片、單管、模塊和電源模組的設計、研發、生產和銷售,同時為客戶提供功率半導體器件的解決方案。目前,產品已涵蓋IGBT、FRED、MOSFET芯片及單管產品100余種,IGBT、FRED、MOSFET、整流二極管及晶閘管等模塊產品400余種;應用于工業控制(變頻器、電焊機、UPS 電源等),新能源發電(光伏逆變器和風能變流器),電動汽車(電控系統、空調系統和充電樁)等領域。
在汽車領域,2021年宏微科技的400A/750V車用6單元IGBT模塊產品成功通過客戶認證,已進入小批量交付階段;820A750V車用6單元IGBT模塊產品已完成設計定型,客戶認證及全自動模塊生產線的導入工作,為大批量訂單交付做好了準備;1500A/1200VSiC模塊產品已完成設計開發并通過客戶端測試驗證。
結語
相較于去年,車用功率器件的國產化的程度已經大幅提升,隨著各車企產能的提升,預計2022年下半年至2023年,將會迎來新能源汽車功率器件的國產替代高峰期。
另外,隨著800V高壓平臺在新能源汽車領域的采用,SiC等第三代半導體器件的應用也將會水漲船高,目前SiC還沒有大規模裝車的原因,一是成本,現在SiC成本是IGBT成本的3~5倍;另一個是技術難度,目前很多電控廠商還沒有研究到位,電驅不好控制,另外模塊廠在封裝上也要繼續研究??偟膩碚f,SiC應用是一個系統性問題。
據市場反饋,應用于高壓的超結MOSFET和IGBT需求旺盛,安森美已經停止了車用IGBT的接單,英飛凌、ST等IGBT交期超過了一年。根據富昌電子2022Q2市場行情報告,功率器件(MOSFET,IGBT)多數貨期在30~60周,且仍有上升的趨勢。
SiC MOSFET則出現了供不應求的情況,特別是隨著蔚來ET5、ET7、小鵬G9等搭載了SiC車型的交付和放量,對SiC MOSFET的需求將會激增,而襯底和晶圓廠技術壁壘高,產能擴張慢,需求將可能難以被滿足。畢竟積塔、臺灣漢磊、X-Fab等SiC MOSFET晶圓代工廠的產能已經很緊張了,需求增大,只能進一步加劇緊缺。
國際廠商的車規級功率器件緊缺已經是不可避免,據小編所知,英飛凌的IGBT自2018年新能源汽車起來后,就沒有哪一年不緊張過。那么國產的車規級功率器件有哪些廠商可以提供,目前是什么狀態了呢?
根據NE時代數據,2022年1~6月我國新能源汽車中,僅上險汽車的電控裝機就有231萬套,比去年同期增加了近1倍,其中有29萬多套的低壓MOSFET車型,201萬套的中高壓功率模塊車型。這就意味著今年半年,功率模塊企業就要交付去年一整年的交付量,交付壓力可想而知。根據統計數據,排名前十的交付企業有,英飛凌53.3萬套、比亞迪半導體39.3萬套、斯達半導體34.2萬套、時代電氣22.6萬套、ST 19.8萬套、安森美12.4萬套、博世(含聯合電子)8.2萬套、富士電機4.7萬套、博格華納3.1萬套、日立1.5萬套。
斯達半導體:A級車出貨占比提升,SiC布局初現成果
電機驅動系統是新能源汽車的心臟,而IGBT是其核心器件,IGBT可將直流電轉換為交流電后,驅動汽車電機,其成本占電機控制器總成本的40%左右。根據車型的不同,單車IGBT價值在800元~4000元之間,當前平均價值約為1800元。
2021年,斯達半導體在新能源汽車業務營收約為5億元,主要配套為A00級汽車,數量在20萬左右。今年車規級IGBT持續放量,配套車型也覆蓋到了A00級到B+級車型,且今年有望逐步提高A+級車型配套占比。
2021年,斯達半導提新增了多個使用全SiC MOSFET模塊的800V系統的主電機控制器項目定點,而SiC模組的價格是同等硅基IGBT的3~5倍,SiC模塊的布局將豐富斯達半導體產品結構,提升產品單價。
據此前斯達半導體發布的公告,截至2021年9月,SiC產品在手訂單達3.4億元,交貨期在2022~2023年,故2022年斯達半導體車規SiC產品有望大規模起量。斯達半導體的SiC模塊采用的是羅姆的芯片,目前在給小鵬P9和宇通客車供貨,且與蔚來、理想、紅旗也在談合作,目前主要在測試階段。
而且,斯達半導體在2021年公告了35億定增項目方案,用于大功率IGBT芯片、SiC芯片產線等項目的建設。項目完成有望使得:1)公司具備3300V及以上IGBT模塊的供應能力,可進一步拓寬公司在軌交、電網領域的產品實力;2)公司將擁有自主的車規SiC MOSFET芯片,從而提升車規級SiC模塊的產能保障能力。2023年項目達產后有望一方面助力公司在大功率IGBT領域的拓展,一方面鞏固公司在新能源車/SiC領域的優勢。
從客戶方面來看,斯達半導體的主要客戶包括匯川技術、上海電驅動、巨一動力等電控領域的主要玩家,而這些電控廠商的服務客戶包括小鵬、理想、奇瑞、長城、廣汽、長安和宇通客車等。
新潔能:汽車MOSFET快速上量
新潔能的主要產品為MOSFET和IGBT等功率器件。近年來,其營收結構中,低壓的溝槽型MOSFET占比逐漸降低,更高端的屏蔽柵(SGT)MOSFET占比逐漸提高,且IGBT業務在2021年取得突破,營收占比大幅增加至5.4%。
在汽車電子領域,2021年,新潔能導入了比亞迪,實現了十幾款產品的大批量供應;光伏領域,IGBT和MOSFFET產品在光伏逆變器,光伏儲能國內主要的頭部企業均實現大批量銷售,有望成為今年重要增長點。
產品機構化升級方面,新潔能12寸1200V IGBT產品已經量產,在光伏逆變器行業多家典型客戶大批量應用;1200V新能源車用SiC MOSFET產品首次流片驗證完成;多款車用功率器件產品獲得了AEC-Q100標準的認證。
此外,在未來投入方面,2021年11月12日公司發布公告,擬募集資金總額不超過145,000.00萬元,投入建設SiC&GaN功率器件及封測/功率驅動IC及IPM研發,及產業化/SiC&IGBT&MOS等功率集成模塊(含車規)研發及產業化。該募投項目在2022年5月17日獲證監會核準批復。
時代電氣:車規IGBT開始供貨
時代電氣是中國中車旗下股份制企業,涵蓋軌交裝備、新興裝備等業務,形成了“基礎器件+裝置與系統+整機與工程”的完整產業鏈結構。在軌交裝備中,其產品主要包括軌道交通電氣裝備、軌道工程機械、通信信號系統等。
時代電氣的新興裝備業務包括功率半導體、新能源汽車電驅、工業變流產品、傳感器件等,且營收占比快速提升。新興裝備業務2021年收入占比達17%,環比增加5%。IGBT二期產能釋放將推動新能源業務進一步發展。時代電氣的IGBT模塊產品覆蓋電壓等級廣,并主要以高電壓等級的電網、新能源汽車、風電、光伏應用為主。截至2021年末,時代電氣擁有兩條8寸IGBT產線,一期和二期產線的設計產能分別為1、2萬片/月。
其IGBT二期產能在逐步爬坡中,預計在今年將釋放主要增量,從而推動新能源領域業務快速發展。有機構預計2022年時代電氣新能源汽車用模塊出貨量將超100萬,且客戶不止國內造車新勢力,可能會積極突破海外大廠。同時,時代電氣的SiC產能和技術也在持續升級,據悉,他們已經開發出1200V SiC六單元模塊和基于該模塊的電機控制器。有望在年內開始獲得小批量定單。
不久前發布的理想L9搭載的增程式動力系統,采用了智能四驅,前驅動電機最大功率130kW,后驅動電機最大功率為200kW??偣β?30kW;CLTC工況綜合續航里程1315km,純電續航里程215km,百公里加速5.3s。其車內的IGBT模塊供應商之一就是時代電氣。
士蘭微:大幅擴產見成效
士蘭微在2003年就已經上市,當時就開始建設特殊工藝的生產線。其第一條生產線是5英寸的,2004年建了6英寸生產線,2017年3月,建成了8英寸的生產線,現在在廈門投資建設了12寸生產線。 是國內為數不多的IDM廠商之一。
在IGBT方面,士蘭微在2017年8英寸生產線建好,2018年IGBT相關設備到場后,就開始積極推進了,尤其是汽車模塊。其實IGBT芯片的開發,國內大概有兩類,一類叫HP one,一類叫HPD。其中,HP one對標英飛凌第四代IGBT,HPD對標英飛凌第五代IGBT。雖然僅是相差一代,但技術難度卻非常大。士蘭微2018年開始開發HPD芯片,2019年底左右,完成開發,目前開發平臺已經拓展到了1200V。
其車規級IGBT主要量產的是HP one封裝模塊,HPD車規模塊推出比較晚,還沒有量產,預計10月份才開始有產能,不過HPD模塊已經通過了比亞迪的驗證。其車規IGBT產品還得到了英搏爾、吉利等客戶的認可,公司規劃在成都新建年產720萬只車規模塊產線。
SGT MOSFET方面,已經在五菱宏光MINI上有應用,據說一輛車至少要用72顆,多的甚至到了96顆,而士蘭微占了供應的80%。
此外,其SiC單管和主驅模塊也已經在給客戶送樣過程中。
長期看,士蘭微擁有國內產能規模領先的12寸產線,大尺寸晶圓+產能規模帶來成本優勢,長期有望充分受益功率和模擬芯片國產化進程。
宏微科技:車規級IGBT厚積薄發
宏微科技自2006年成立以來,一直從事IGBT、FRED為主的功率半導體芯片、單管、模塊和電源模組的設計、研發、生產和銷售,同時為客戶提供功率半導體器件的解決方案。目前,產品已涵蓋IGBT、FRED、MOSFET芯片及單管產品100余種,IGBT、FRED、MOSFET、整流二極管及晶閘管等模塊產品400余種;應用于工業控制(變頻器、電焊機、UPS 電源等),新能源發電(光伏逆變器和風能變流器),電動汽車(電控系統、空調系統和充電樁)等領域。
在汽車領域,2021年宏微科技的400A/750V車用6單元IGBT模塊產品成功通過客戶認證,已進入小批量交付階段;820A750V車用6單元IGBT模塊產品已完成設計定型,客戶認證及全自動模塊生產線的導入工作,為大批量訂單交付做好了準備;1500A/1200VSiC模塊產品已完成設計開發并通過客戶端測試驗證。
結語
相較于去年,車用功率器件的國產化的程度已經大幅提升,隨著各車企產能的提升,預計2022年下半年至2023年,將會迎來新能源汽車功率器件的國產替代高峰期。
另外,隨著800V高壓平臺在新能源汽車領域的采用,SiC等第三代半導體器件的應用也將會水漲船高,目前SiC還沒有大規模裝車的原因,一是成本,現在SiC成本是IGBT成本的3~5倍;另一個是技術難度,目前很多電控廠商還沒有研究到位,電驅不好控制,另外模塊廠在封裝上也要繼續研究??偟膩碚f,SiC應用是一個系統性問題。
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