功率半导体巨头，都在走这条路

去年，半导体行业景气度严重分化，而功率半导体则有着独特的风景。当整个行业都在忙于去库存时，功率半导体成为唯一的例外。

如今，功率半导体巨头已经走上了一条与汽车紧密结合的道路。这是一条怎样的道路？汽车行业的魅力是什么，促使众多行业巨头纷纷踏上这段旅程？

这个谜题的答案需要从汽车功率半导体的供需模式中探索。

 01车用功率半导体，量价齐升

从需求端来看。

目前，汽车电气化的需求正在飙升，导致对各种DC-DC模块、电机控制系统、电池管理系统、高压电路和其他组件的需求急剧增加。功率半导体作为能量转换和电路控制电子设备的核心部件，需求量也跟着水涨船高。

根据Strategy Analytics的数据，与传统燃油汽车相比，纯电动汽车车型中功率半导体的使用量大幅增加，目前占比最高，为55%；其次是MCU，达到11%；传感器占7%。

除了使用量大幅增加外，用于新能源汽车的单车功率半导体的价值也在上升。根据英飞凌的数据，目前用于新能源汽车的单车功率半导体价值为458.7美元，约为传统燃油汽车的五倍。在数量和价格同步上涨的推动下，功率半导体在汽车行业的市场份额逐年增加，目前占总市场份额的35%，价值约160亿美元。

不可阻挡的电气化趋势以及数量和价格的需求空间凸显了汽车级功率半导体的重要性，如绝缘栅双极晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和碳化硅（SiC）功率器件。国内外半导体制造商和汽车公司都加快了汽车功率半导体的布局。

 02供应端：明显的供需失衡

从供给侧的角度来看。目前，上述功率半导体产品正面临供需失衡。

首先，从IGBT的分析来看，IGBT的短缺问题由来已久。

全球车规级芯片2022-2024供应情况2020年以来，汽车级芯片市场继续受到产需不匹配、消费电子需求挤压产能等不利因素的影响，导致汽车级芯片产能逐步收紧。产品的平均交付时间也在不断延长，从6-9周延长到26周左右，持续了3年；到2023年，随着对新产能的持续投资，平均周期有所缓解，产能紧张的问题也有所改善。2023年下半年，汽车级芯片库存开始上升，导致客户芯片采购订单收紧。然而，从需求结构来看，汽车芯片的短缺已显著缓解，但MCU和IGBT仍处于供应短缺的状态。

据悉，目前市场上用于汽车的IGBT产能已基本售罄，供应压力很大。下游制造商提前锁定了新的扩产订单。

供需不匹配是IGBT持续短缺的重要原因。半导体行业正以每年8%-10%的速度扩张，而光伏、储能、新能源汽车的增长率远远超过这一速度，导致下游需求增长远远超过上游供应增长，导致整个市场IGBT供需紧张。此外，国际上游晶圆厂和封装产能紧张，由于成本效益问题，大多数6英寸和8英寸晶圆厂很少扩大IGBT产能。

再看MOSFET，汽车级MOSFET的生产也需要高水平的技术和严格的质量控制，这限制了一些企业的生产能力。同时，由于技术门槛高，新进入者发现很难在短时间内形成有效的供应。此外，一些海外制造商由于各种原因减少了汽车级MOSFET的生产，导致全球供应减少。这进一步加剧了市场的供需失衡。

目前，一些领先的汽车级MOSFET公司持有大量订单，但由于产能和供应链的限制，很难满足所有客户的需求。这进一步证明了市场供需紧张的局面。

最后，让我们来看看SiC功率器件。尽管各SiC功率器件制造商都在积极扩大生产，但产能的增长仍无法满足快速爆炸的市场需求。预计到2025年，全球碳化硅基板和晶圆产能将继续短缺，产能缺口较大。例如，根据相关预测，在保守和乐观的情况下，2025年对6英寸碳化硅晶片的需求将分别为219万和437万。但预计到2025年，全球晶圆产能将达到242万片，其中中国93万片，世界其他国家和地区149万片。生产能力严重不足。

在一系列供需失衡的背景下，越来越多的功率半导体公司加入了这场竞争。

 03国际功率半导体龙头，走在前列

从当前的市场竞争格局来看，英飞凌、安森美半导体和意法半导体等国际制造商处于领先地位。这些功率半导体巨头正积极采取行动，尽一切努力向整体方向布局汽车功率半导体，符合汽车行业蓬勃发展的趋势。在小方向上，我们专注于第三代半导体，它以其突出的性能优势巧妙地适应了汽车应用场景。

英飞凌

英飞凌是目前市场上为数不多的可以提供全面功率产品组合的企业，涵盖了几乎所有功率器件产品制造能力——硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN），功率等级从微安到兆瓦应有尽有，包括高度可靠的IGBT、功率 MOSFET、氮化镓增强型 HEMT、功率分立式元件、保护开关、硅驱动器、氮化镓驱动器、IGBT 模块、智能功率模块（IPM）、线性调节器、电机控制解决方案、LED 驱动器以及各种交流-直流、直流-交流和数字功率转换。

安森美

安森美在碳化硅领域投入大量资源并取得显著成果。例如，其研发的碳化硅功率器件具备高效能、高温稳定性等优势，能有效提升电动汽车的续航里程和充电速度，降低能量损耗。

意法半导体

意法半导体在 MOSFET 领域领先，且其 SiC 器件也在汽车市场中获得一定份额。

 04国产功率半导体公司，崭露头角

近年来，随着新能源汽车市场的快速增长，国内一些功率半导体制造商也开始在汽车功率半导体领域崭露头角。

斯达半导：自主车规级IGBT芯片已大批量生产

斯塔尔半导体凭借其在IGBT模块方面的优势，在中国IGBT市场份额排名第一，主要覆盖新能源汽车和工业控制领域。2013年，四达半导体开始专注于新能源汽车IGBT模块的研发。目前，其IGBT电压水平覆盖100V至3300V的范围，是第一个实现第七代IGBT产品研发的公司。

关于上车情况，斯达半导与国内大部分主流车企已取得合作关系，当前客户包括比亚迪、广汽、长安、奇瑞、北汽等。

近日，斯达半导在回答投资者问题时表示，目前，公司自主的车规级IGBT芯片已经大批量生产并且在新能源汽车行业大批量应用多年，目前几乎100%的车规级IGBT模块使用公司自主的车规级IGBT芯片，终端客户涵盖了国内大部分新能源汽车品牌。2023年，公司使用自主IGBT芯片的车规级IGBT模块在欧洲一线品牌Tier1客户开始大批量交付。

时代电气：新能源汽车是去年中低压IGBT产品主要收入来源

时代电气的IGBT布局非常独特，其IGBT器件在城市轨道交通、高速铁路和电力机车中有着广泛的应用。时代电气的IGBT模块在市场上排名第二，仅次于斯塔尔半导体。其IGBT产品实现了750V至6500V的全电压覆盖，是国内IGBT供应商中电压覆盖范围最广的。它也是中国唯一一家在轨道交通和3300V以上电网等高压领域实现覆盖的公司。目前，时代电气第七代IGBT技术已经研制成功。

士兰微：汽车IGBT器件、MOSFET器件已大批量出货

士兰微的产品主要是IGBT单管和IPM模块，在白色家电和工业控制领域具有显著的市场地位。上半年业绩报告显示，士兰微已实现基于自主研发的V代IGBT和FRD芯片的电动汽车主电机驱动模块向比亚迪、吉利、零跑、广汽、汇川、东风、长安等多家国内外客户的大规模供应；公司已实现汽车用IGBT和MOSFET器件，以及光伏用IGBT器件（成品）、逆变器控制模块和SiC MOS器件的大规模出货。同时，公司应用于汽车主驱动的IGBT和FRD芯片已在国内外多家模块封装厂批量销售，客户进一步扩大，产量不断提高。。

此外，扬杰科技、新洁能、华润微、宏微科技、比亚迪半导体、华微电子等公司均在持续加速车规级芯片国产化。

车规SiC MOSFET产品大放异彩

SiC MOSFET是近年来MOSFET行业进行技术迭代的主要方向，相较于其他可用技术，碳化硅MOSFET表现出显著的性能提升，为众多电子应用带来了新的可能性。

虽然中国起步较晚，但正在加快发展，到2023年，国内碳化硅产业将走出国际市场。今年，碳化硅衬底技术取得重大突破，8英寸衬底的研发进展迅速。三安、天悦先进、天科合达等国内领先的碳化硅企业已成功获得海外芯片巨头的认可与合作。

此外，众多厂商还宣布入局或是推出车规级SiC MOSFET产品，寻求打进汽车供应链。

在SiC方面，时代电气也同样有所布局，它有6英寸碳化硅产业化工厂，并开发了三代产品，分别对应1200V-3300V等级的轨交、电网市场，以及650V-1200V的新能源汽车、光伏逆变器、风力发电等市场。

士兰微的发展重心也开始有倾向IGBT、SiC这两大功率器件的迹象，它正在加快汽车级IGBT芯片、SiC MOSFET芯片的产能建设。士兰微通过士兰明镓对SiC进行扩产，截至目前，士兰明镓已形成月产6000片6英寸SiC MOS芯片的生产能力，预计2024年年底将形成月产12000片6英寸SiC MOS芯片的生产能力。

此外，还有诸多公司在2023年推出车规SiC MOSFET产品。

2023年国产厂商推出的车规SiC MOSFET产品2023年，800V车型开始下沉到20万元市场，SiC模块的渗透率迎来大幅增长，这也使得市场上对车规SiC MOSFET需求量高速膨胀，同时以往海外巨头垄断的车规SiC MOSFET市场，也开始有越来越多的Tier 1和整车厂接受国产车规SiC MOSFET产品，给国产SiC器件厂商带来了新的机遇。

与此同时，车规级功率半导体也成为了车企重点布局和投资的热门领域之一。车载芯片种类多、型号多、持续“缺芯”和车厂重要控制器自研，使得车厂开始建立控制器硬件设计和供应链部门。车厂将直接参与芯片选型，直接建立与芯片厂家沟通渠道，打破原有供应链的合作模式。车厂和 Tier1 都在开始往半导体设计和制造领域下沉，通过投资或与芯片企业成立合资的形式进入半导体行业。他们主要聚焦重要、价值高的车规级芯片并进行布局，与芯片企业共同合作开发。上文提到的比亚迪便是车企布局功率半导体的先行者，除比亚迪外，吉利、长城、奇瑞等诸多车企均进行了相关布局。

转自半导体产业纵横 作者：丰宁