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稳固车规级功率半导体龙头地位,“新”英飞凌全面进击汽车半导体

时间:2020-09-25 作者:顾正书 阅读:
在今年的汽车百人会上,最热门的议题是IGBT。在同期举行的英飞凌汽车电子开发者大会上,百度ACU自动泊车系统成了一大亮点。新能源汽车电动化、智能化和交互网联是驱动半导体含量增长的主要因素。国内IGBT的市场格局和增长空间有多大?新英飞凌在汽车电子市场有什么新的动作?
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汽车百人会的两大亮点

在今年的汽车百人会上,最热门的议题是IGBT。比亚迪半导体总经理陈刚在演讲中强调了车规级IGBT对新能源汽车的重要性,其主要功能包括:控制直、交流电的转换;决定驱动系统的扭矩(汽车加速能力);决定最大输出功率(汽车最高时速)。全球IGBT市场规模在稳定增长,中国市场占比超过40%,然而国产IGBT自给率不足20%,自主研发功率器件的潜力巨大。

在同期举行的英飞凌汽车电子开发者大会上,百度ACU自动泊车系统成了一大亮点。这一L3/L4级别的自动驾驶系统核心是百度自主研发的AVP专用车载计算平台,而该平台的大脑主控制器采用的是英飞凌Aurix TC297 MCU。

车规级IGBT增长潜力巨大

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是调节电路中电压、电流、频率和相位的功率器件,其作用类似于人类的心脏,能够实现对电气/电子设备的精准调控,现已广泛用于消费电子、新能源汽车、轨道交通、智能电网、航空航天等领域。据中国产业信息网统计,2018 年应用于新能源汽车的车规级IGBT 已达IGBT 整体市场规模的31%。车规级IGBT作为电控系统和直流充电桩的核心器件,直接影响电动车功率的释放速度、汽车加速能力和最高时速等,对新能源汽车的重要性不言而喻。从成本来看,车规级IGBT可占到新能源整车成本的10%,占到充电桩成本的20%。

IGBT 芯片与动力电池电芯并称为电动车的“双芯”,是决定电动车性能的核心器件之一。在新能源汽车上,IGBT 主要应用于电池管理系统、电动控制系统、空调控制系统、充电系统等,主要具有以下功能:在主逆变器(Main  Inverter)中,IGBT 将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电;在车载充电机(OBC)中,IGBT 可将交流电转换为直流并为高压电池充电;IGBT 也广泛应用在DC/DC转换器、温度PTC、水泵、油泵、空调压缩机等系统中。

从1988 年IGBT 首次问世,到2012 年三菱电机推出微沟槽场截止型产品,IGBT 已经过7 次迭代升级,朝着减小模块尺寸、增加输出功率、降低功率损失的目标不断优化。在新能源汽车领域,随着市场对于整车性能要求的迅速提高,车规级IGBT 呈现出高电压、高效率、高功率密度和高可靠性的“四高”特性。未来的IGBT 将会在精细化技术、超结技术、高结温终端技术、先进封装技术、功能集成技术等方向进一步探索,实现尺寸厚度、功率密度、驱动效率、结温、可靠性等方面的优化,不断降低生产成本。

基于第三代半导体材料碳化硅的SiC MOSFET 虽性能优良,有助于提升效率和增加续航里程,但在成本与可靠性上还不具优势,目前全球产业化尚处起步阶段。预计至2025年,汽车电子功率器件领域采用碳化硅技术的占比将超过20% 。

新能源汽车行业临近拐点,高端车与低端车双双加速放量,预计2025 年销量有望达到505 万辆。在新能源汽车等下游应用市场蓬勃发展的拉动下,IGBT 呈现出供不应求的持续向好发展态势。预计到2025 年国内车规级IGBT市场规模为152亿元,2019-2025 年CAGR 约27%。

国内车规级IGBT市场的双寡头

在全球IGBT市场上,英飞凌是绝对的行业领导者。据IHS Markit 2018 年报告数据显示,英飞凌在2018 年全球IGBT 模块市场中以34.5%的市占率遥居第一,具有绝对的龙头地位。

2018年全球IGBT模块前十大厂商

国内的车规级IGBT 市场呈现出寡头垄断格局,英飞凌第一,比亚迪位列第二,占18%。据NE时代数据显示,2019 年英飞凌独占鳌头,以627503套的IGBT 模块装机量占据高达58.2%的市场份额。作为国内第一家自主研发、生产车用IGBT芯片的公司,比亚迪半导体成为国内市场上最有能力挑战国际大厂的本土厂商。斯达半导作为IGBT 本土厂商的行业龙头,深耕工业级IGBT,但在车规级IGBT 领域处于起步阶段,市占率仅1.6%。

2019年中国车规级IGBT模块前十大厂商

英飞凌科技公司是一家总部位于德国的半导体设计和制造IDM厂商,其前身是西门子集团的半导体部门。英飞凌现设有四个事业部:汽车电子(ATV)、工业功率控制(IPC)、电源与传感系统(PSS)、安全互联系统(CSS),为汽车、工业功率控制、电源管理、传感器解决方案和物联网(IoT)安全等领域提供全面的半导体解决方案。

新英飞凌全线进击汽车半导体

在英飞凌汽车电子开发者大会的媒体沟通会上,ASPENCORE旗下《电子工程专辑》主分析师顾正书采访了刚刚上任的英飞凌科技大中华区高级副总裁兼汽车电子事业部负责人曹彦飞先生。

据他介绍,公司在2019财年营收为80.29亿欧元,其中汽车电子业务占44%。英飞凌于今年4月份完成对赛普拉斯的收购。新英飞凌成为全球最大的车用半导体供应商,市场份额为13.4%。

数据来源:Strategy Analytics, 英飞凌

赛普拉斯的微控制器、NOR flash等产品与英飞凌现有产品高度互补,新的公司在全球半导体的多个细分领域都占据TOP 3地位,比如传感器、微控制器、功率半导体和存储器等。

数据来源: 英飞凌

曹彦飞先生还详细解读了“新”英飞凌在汽车应用领域的产品组合,包括IGBT和MOSFET等功率半导体、NOR Flash等存储器、PSoC和AURIX系列微控制器、雷达和ToF等传感器,以及USB-C和无线互联产品,涵盖了从车身、仪表/信息娱乐系统,到底盘/安全、动力总成和ADAS/自动驾驶的完整汽车应用领域。

汽车中半导体含量增长的驱动因素

新能源、ADAS/自动驾驶、人机交互和舒适性是驱动汽车中半导体含量持续增长的三大因素。在新能源汽车电气化进程中,不同电气化程度的汽车内半导体含量都在不断提高。根据IHS Markit等机构的统计预测,2019年三类新能源汽车内平均半导体含量如下图。其中,48V/微混型车的总半导体BOM为531美元,全混/插电式类型车的总半导体BOM为785美元,纯电动型车的总半导体BOM为775美元。

未来五年乃至更长时间内,随着自动驾驶程度的提高,汽车需要的传感器数量越来越多。不同自动驾驶程度汽车内的平均半导体含量如下图。

用户对舒适性和豪华感的需求也将进一步推动传统细分市场的创新和增长,比如座椅加热、升降车门、LED车灯照明和AFS等。智能联网和人机交互等技术也在推动汽车端快速融入消费电子产品的趋势,比如智能驾驶座舱、混合多屏仪表显示、高效功放、安全互联,以及信息安全/舒适应用等。

责编:Amy Guan

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
顾正书
电子工程专辑(EETimes China)主分析师。以深圳为坐标原点,扫描全球电子和半导体行业。专注于China Fabless和SoC设计细分市场的分析和学习,欢迎交流。
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