彎道超車!碳化硅為車載磁元件帶來哪些機(jī)遇?
2024-04-07 16:32:35 來源:電子變壓器與電感網(wǎng) 作者:丘水林 點(diǎn)擊:3546
由于國(guó)內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)起步較晚,新能源汽車、消費(fèi)電子、工業(yè)控制、新能源發(fā)電以及智能電網(wǎng)等IGBT市場(chǎng)主要被國(guó)外企業(yè)壟斷。
根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示,2022年行業(yè)前三名企業(yè)的市場(chǎng)份額合計(jì)達(dá)51%。其中,英飛凌占比最多,達(dá)27%;三菱排名第二,占比14%;安森美占比10%,位居第三。本土企業(yè)中,士蘭微在全球IGBT單管及IPM市占率分別達(dá)到3.5%和2.2%,均位列全球第八;斯達(dá)半導(dǎo)在全球IGBT模塊市占率達(dá)3.0%,位列全球第六。
△全球IGBT市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局
不過,隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展,正在逐步改變這一局面。
2023年1-12月,我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷分別完成958.7萬輛和949.5萬輛,同比分別增長(zhǎng)35.8%和37.9%,市場(chǎng)占有率達(dá)到31.6%,高于上年同期5.9個(gè)百分點(diǎn),連續(xù)9年位居全球第一。其中,新能源商用車產(chǎn)銷分別占商用車產(chǎn)銷的11.5%和11.1%;新能源乘用車產(chǎn)銷分別占乘用車產(chǎn)銷的34.9%和34.7%。
此外,2023年國(guó)產(chǎn)新能源汽車出口同樣取得了巨大突破,中國(guó)汽車行業(yè)終于突破了那個(gè)量變引發(fā)質(zhì)變的臨界點(diǎn)。2023年我國(guó)汽車出口491萬輛(整車出口485.28萬輛),出口量首次超過日本,成為全球第一大汽車出口國(guó)。其中新能源汽車出口120.3萬輛,占國(guó)內(nèi)總出口比例創(chuàng)歷史新高,比亞迪貢獻(xiàn)超兩成,出口24.28萬輛。
汽車行業(yè)格局的劇變,汽車銷售行為也產(chǎn)生了奇奇怪怪的變化。2023年12月份,德國(guó)大眾就把德國(guó)一家汽車貿(mào)易公司給起訴了,原因是這家公司從中國(guó)進(jìn)口了22輛大眾ID.6X汽車,打算在德國(guó)售賣,并且賣的比德國(guó)版便宜……
快速增長(zhǎng)的新能源汽車正在帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)碳化硅功率模塊市場(chǎng)的發(fā)展。根據(jù)NE時(shí)代統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示,2023年全年終端銷售725萬輛(上險(xiǎn)量)。2023年全年新能源乘用車上的單電控、雙電控共854.5萬套,較去年同比增長(zhǎng)45.7%。 電控的快速增長(zhǎng)無疑帶動(dòng)了碳化硅功率模塊市場(chǎng)的快速增長(zhǎng),背后是增程、串并聯(lián)等雙電機(jī)方案的比例大幅提升;另外在市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)的同時(shí),也為本土的碳化硅功率半導(dǎo)體企業(yè)增長(zhǎng)提供了市場(chǎng)空間,在碳化硅單管方面,越來越多的本土碳化硅單管開始投入規(guī)模化量產(chǎn)。
2023年1-12月新能源乘用車功率模塊裝機(jī)量市場(chǎng)占比
僅從新能源汽車功率模塊裝機(jī)量看,比亞迪已成功實(shí)現(xiàn)反超,進(jìn)入T10的中國(guó)產(chǎn)廠商有5家,市場(chǎng)占比合計(jì)達(dá)58.2%。值得一提的是,上述數(shù)據(jù)僅統(tǒng)計(jì)了中國(guó)市場(chǎng)銷售的乘用車所搭載的碳化硅功率模塊,并未包括出口新能源車型搭載的碳化硅功率模塊、或部分直接以零部件出口的碳化硅功率模塊。
如果算上出口數(shù)據(jù),國(guó)產(chǎn)碳化硅功率模塊的裝機(jī)量占比將更高。
深入至市場(chǎng)火熱的碳化硅單管,2023年裝機(jī)量就達(dá)到51萬套,市場(chǎng)總體滲透率達(dá)5.97%。從碳化硅產(chǎn)品角度看,碳化硅單管將有望率先在小三電系統(tǒng)的OBC、DCDC等場(chǎng)景開始普及。
億率動(dòng)力產(chǎn)品總監(jiān)唐志曾在此前的演講中提到說,“盡管目前 3.3 kW的 OBC 很少用碳化硅器件,大家都覺得使用 6.6 kW的碳化硅器件才有經(jīng)濟(jì)價(jià)值, 但是我們發(fā)現(xiàn)用了碳化硅器件以后,改變拓?fù)涑浞掷锰蓟杵骷蛪旱燃?jí)高的特點(diǎn),可以省掉很多元器件,比如在后級(jí)摒棄傳統(tǒng)的LLC電路(前文提到的四合一電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器),改用諧振電路,由于采用了碳化硅器件,可以把頻率做得很高,變壓器體積做得很小,而且整個(gè)諧振電路效率也更高。3.3 kW的OBC 用碳化硅器件以后整體成本反而降低了,可以把OBC 的體積、重量、成本優(yōu)化得更好。”唐志還表示,“這種碳化硅單管器件,國(guó)產(chǎn)碳化硅供應(yīng)商已實(shí)現(xiàn)批量供貨,價(jià)格也已經(jīng)比較親民。我們測(cè)試了幾家國(guó)內(nèi)碳化硅供應(yīng)商,還不錯(cuò),跟國(guó)外碳化硅供應(yīng)商基本上同一個(gè)水平了。”
小鵬汽車功率電子總監(jiān)陳皓也表示,“目前在一些對(duì)晶圓面積要求沒那么大的部件,比如OBC,國(guó)內(nèi)已有很多碳化硅器件批量性上車案例,主驅(qū)逆變器也有部分量產(chǎn)應(yīng)用,但不多。”
對(duì)磁元件而言,碳化硅單管的應(yīng)用也意味著要求越來越高。以頻率為例,目前業(yè)界普遍的頻率大致分幾段,OBC 前端的 PFC 一般是60-80 kHz,OBC 的頻率一般150- 200 kHz的變頻,業(yè)界能夠做到的最高頻率是500-700 kHz,但目前國(guó)內(nèi)碳化硅廠商一般能做到這個(gè)頻率的很少。
另外,為了降低成本,不少多合一碳化硅電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)方案的開始復(fù)用部分電路以達(dá)到降本的目的,對(duì)磁元件需要整合更多功能,應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的工況,更考驗(yàn)磁元件企業(yè)的設(shè)計(jì)能力,好處就是碳化硅單管價(jià)值量會(huì)更高。
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碳化硅是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,具有高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高熱導(dǎo)率、低導(dǎo)通電阻等特性,如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)下電機(jī)行業(yè)有哪些技術(shù)發(fā)展方向和趨勢(shì)?如何把握電機(jī)領(lǐng)域新產(chǎn)品、新技術(shù)、新解決方案?
盤點(diǎn)近期意法半導(dǎo)體、Vishay、Nexperia等全球半導(dǎo)體頭部廠商發(fā)布的諸多新品,包括降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器、碳化硅肖特基二極管等產(chǎn)品,應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋電動(dòng)汽車充電、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、光伏系統(tǒng)等等。
全球第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,成為半導(dǎo)體技術(shù)研究的前沿和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。在新能源汽車等應(yīng)用市場(chǎng)快速發(fā)展的推動(dòng)下,國(guó)內(nèi)外廠商正在積極布局碳化硅業(yè)務(wù),發(fā)展前景究竟如何?
安森美宣布已與Qorvo達(dá)成協(xié)議,以1.15億美元現(xiàn)金收購(gòu)其碳化硅結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(SiC JFET)技術(shù)業(yè)務(wù)及其子公司United Silicon Carbide。
英飛凌發(fā)布了2024財(cái)年財(cái)務(wù)報(bào)告,盡管面臨全球半導(dǎo)體市場(chǎng)疲軟,公司依然在汽車電子、AI服務(wù)器和碳化硅領(lǐng)域取得亮眼成績(jī);中國(guó)市場(chǎng)的營(yíng)收再次獲得顯著增長(zhǎng)。
Littelfuse公司今日宣布推出SMFA非對(duì)稱系列表面貼裝瞬態(tài)抑制二極管,這是市場(chǎng)上首款非對(duì)稱瞬態(tài)抑制解決方案,專為保護(hù)碳化硅(SiC)MOSFET柵極免受過壓事件影響而設(shè)計(jì)。
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