汽车功率半导体的发展趋势与市场前景

随着半导体技术的升级与发展，功率半导体已经成为推动新能源汽车和智能汽车产业升级的关键因素。汽车不再只是单纯的交通工具，而是逐渐演变为一个智能移动空间，集成了多种先进技术和功能。特别是在新能源汽车领域，功率半导体在提升能源效率和车辆性能方面起到了至关重要的作用。

在全球新能源车市场快速扩张的背景下，中国市场表现尤为突出。随着国家政策的大力支持和市场需求的不断增长，国内半导体企业迎来了前所未有的发展机遇。然而，功率半导体行业也面临着激烈的市场竞争和技术更新的挑战。车企需要在保障产品性能和可靠性的同时，不断推动技术创新，以应对市场变化和需求升级。

本篇行业研究报告将系统分析功率半导体在新能源汽车中的应用现状与发展趋势，内容将分为五个部分：首先介绍功率半导体的基本概念，其次分析其在新能源汽车中的关键作用和技术进步，接着评估中国市场的现状与产业链整合，随后探讨国家政策支持及市场竞争态势，最后展望未来功率半导体技术的发展方向。希望通过本报告，为业内人士及投资人提供行业见解，助力企业在激烈的市场竞争中保持领先地位。

• 2022年全球新能源乘用车累计销量1065万辆，其中中国新能源乘用车688.70万辆，全球市占率为65%，中国新能源汽车产业如火如荼伴随中国经济回暖及汽车行业产能恢复，中国新能源乘用车销量将持续领跑全球。

  
  

• 根据市场调查机构显示，中国对于智能汽车的接受程度更高，预计汽车半导体将放量。

  
  

• 汽车三化带来大量汽车半导体部件需求，其中功率半导体受益最大。

  
  

• 国外厂商限制高端汽车元器件出口给国内汽车产业带来不利掣肘的局面，迫使中国汽车半导体产业快速发展。

• 汽车三化带来大量汽车半导体部件需求，其中功率半导体受益最大。

  
  

• 国外厂商限制高端汽车元器件出口给国内汽车产业带来不利掣肘的局面，迫使中国汽车半导体产业快速发展。

• 核心技术需掌握在自己手中的重要性逐渐被中国汽车产业意识到，供应链安全成为关注的中心话题。中国整车厂开始有意识采用国内汽车芯片、架构、方案等，国内、联合整车厂共同攻关，组建国内完整、闭环汽车半导体产业链，呈现抱团趋势。

  
  

2.1. 半导体材料的发展历程和技术跨越

伴随着全球半导体产业的技术革命与进步，功率半导体围绕功率容量、工作频率和转换效率经历了3次大的技术跨越：

• 控制类型：从不可控型到半控型再到全控型，促进了传动技术从直流传动向交流传动的进步；

  
  

• 驱动方式：从电流驱动到电压驱动，实现了数字控制，应用更简单和智能；

  
  

• 材料：从硅基到宽禁带器件，系统更加紧凑和轻量化、损耗更低、开关速度更快。

功率半导体是电路控制与电子装置电能转换的核心元件，可以分为功率器件和功率两类，其中功率器件主要包括二极管、晶体管，晶体管根据应用领域和制程的不同可以分为BJT，MOSFET和IGBT；功率IC属于模拟IC，包含电源管理IC，驱动IC，AC/DC和DC/DC等。

• 功率半导体是电路控制与电子装置电能转换的核心元件，功率半导体的功能主要是对电能进行转换，具有处理高电压，大电流的能力。

  
  

• 功率半导体的本质是利用半导体的单向导电性实现了电源开关和电力转换的功能，具体用途包括变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、开关。

  
  

• 理想情况下，转化器在打开的时候没有任何电压损失，在开闭转换的时候没有任何的功率损耗，功率半导体的产品和技术创新，主要是为了提高能量转化效率。

3.1 MOSFET类型对比与市场容量

MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是覆盖电压范围最广，下游应用最多的功率半导体之一。MOSFET，具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、制造工艺简单和辐射强等优点，通常被用于放大电路或开关电路。MOSFET 按照不同的工艺可分为平面型 Planar MOSFET、沟槽型 Trench MOSFET、屏蔽栅 SGT MOSFET 和超级结 SJ MOSFET。按照导电沟道可分为 N 沟道和 P 沟道，即 N-MOSFET 和 P-MOSFET。按照栅极电压幅值可分为耗尽型和增强型。电动化背景下，电能为驱动汽车的唯一能量来源，新能源汽车不再使用传统发动机、油箱或变速器，“三电系统”即电池、电机、电控系统取而代之，相应地，实现能量转换的核心器件——功率半导体亦将含量大大增加。

随着 MOSFET 技术和工艺不断成熟，成本将不断下调。中高端产品也将逐渐向中低端产品下沉。比如 Trench MOSFET 将从中端下沉至中低端，替代部分平面 MOSFET 的低端市场。SJ MOSFET 和碳化硅 MOSFET 或是 MOSFET 未来主力产品。自上世纪 70 年代 MOSFET 诞生以来，从平面 MOSFET 发展到 Trench MOSFET，再到 SGT MOSFET 和 SJ MOSFET，再到当下火热的第三代宽禁带 MOSFET（碳化硅、氮化镓），功率 MOSFET 的技术迭代方向主要围绕制程、设计（结构上变化）、工艺优化以及材料变更，以实现器件的高性能、高频率、 高功率和低损耗等。

• 根据Omdia数据预测，2022年中国功率半导体市场规模约为1368.86亿元，2024年将达1752.55亿元，从功率半导体市场结构来看，功率IC，包括电源管理芯片、AC/DC、驱动芯片为第一大细分市场，占比54.3%，MOSFET、功率二极管、IGBT分别为16.4%、14.8%、12.4%。

• 根据中金企信数据，2023年全球MOSFET市场规模为133.9亿美元，预计2025年将增长至150.5亿美元，CAGR为7.4%。全球MOSFET市场规模预计将保持稳定扩张，市场前景广阔。

  
  

• 中国方面，2023年中国MOSFET市场规模约为56.6亿美元，占全球市场的38%。预计2025年中国MOSFET市场规模将增长至64.7亿美元，CAGR为8.5%，增速高于全球市场增速。

产业链全景

功率半导体产业链条较长，上游涉及原材料及设备供应，中游涉及生产制造，下游涉及各个行业领域的应用。根据《功率半导体分立器件产业及标准化白皮书》，功率半导体行业可大致分类如下。

市场潜力分析

璞跃中国移动出行认为：

1. 汽车、工业和消费电子是功率半导体的前三大终端市场。从功率半导体的下游来看，汽车、工业和消费电子是功率半导体的前三大终端市场，三者合计占比在75%以上。但近年来，光伏储能等新兴应用领域的快速增长，也成为了功率半导体快速成长的市场下游。

2. 新能源汽车渗透率提高带来功率半导体量价齐升。随着近年来新能源汽车的渗透率不断提升，内部功率半导体使用数量的快速增加，并随着电气化程度的提升，单车功率半导体价值量也不断增长。据Strategy Analytics 数据统计，纯电动车型中的功率半导体价值占比约为55%。2022年新能源汽车的单车功率半导体价值量达 458.7美元，约为传统燃油车的5倍。根据中国汽车工业协会的数据，2023年新能源车销量944.8万台，同比增长37.49%，渗透率达到37.74%，预计2024年达到1150万台，同比增长21.72%，渗透率将达到 40%，拉动对功率器件的需求。这将带来2024年功率半导体应用的量价齐升。

3. 新能源汽车单车搭载功率半导体数量提升，其中“三电系统”约占新能源整车成本的50%，带来显著功率半导体增量。

竞争层次：中高端汽车市场由国际巨头占领，中低端汽车市场以国产企业为主。璞跃中国移动出行发现，目前，国内汽车半导体市场份额极低，进口依赖度超过90%，特别是在高端汽车半导体市场，如汽车主控芯片、高端传感器等领域，市场主要被恩智浦、英飞凌、意法半导体等国外企业垄断。由于技术落后，在半导体设计、制造等方面存在明显差距，国内尚未形成具备国际竞争力的汽车半导体供应商，技术壁垒、格局垄断、车规级认证困难、缺乏规模数据等因素导致车规级半导体自主率较低。

• 高端汽车半导体市场，如汽车主控芯片、高端传感器等领域，主要集中在恩智浦、英飞凌、意法半导体等国外企业。

  
  

• 国内具备生产汽车半导体产品能力的企业主要布局在中低端市场如闻泰科技、北京君正、韦尔股份、比亚迪半导体等。

功率器件厂商排名反映企业在MOSFET领域的企业竞争情况。

• 从主营类型MOSFET类型来看，主营平面MOSFET的企业包括安世半导体（已被闻泰科技（600745.SH）收购）、华润微（688396.SH）、士兰微（600460.SH）、华微电子（600360.SH）、捷捷微电（300623.SZ）、扬杰科技（300373.SZ）等。沟槽型MOSFET方面，国内主要从事沟槽型MOSFET销售和研发的厂商包括新洁能（605111.SH）、士兰微、华润微、东微半导（688261.SH）、捷捷微电、扬杰科技等。超结MOSFET方面，国内主要从事超结MOSFET销售和研发的厂商包括东微半导、新洁能、士兰微、华润微、捷捷微电等。

  
  

• 各公司MOSFET领域进展和侧重点略有不同。华润微在MOSFET方面12英寸稳步上量，扬杰科技在MOSFET海外消费类产品专注中低压和小信号产品，士兰微已完成第二代平面栅 SiC-MOSFET 技术的开发，捷捷微电自有 JSFET®技术已广泛应用于国内Tier 1汽车零部件供应商。

• 总体来看，中国半导体行业的融资规模较大，行业投融资活跃，2023年为中国半导体行业投融资金额规模的峰值，总投资金额达155.40亿元。

  
  

• 从融资热点来看，当前MOSFET行业技术转型中，2023年中国半导体融资主要聚焦于SiC功率器件、车规级半导体、超高压功率器件、逆变器功率半导体等领域。

  
  

• 从融资轮次来看，MOSFET领域的融资轮次处于早期阶段，集中于C轮之前。

• SiC技术在新能源汽车中的应用前景广阔： SiC（碳化硅）技术因其高效率、高耐压和高温性能，成为新能源汽车功率半导体领域的焦点。相比传统硅基器件，SiC器件在能量转换效率和散热性能上有显著提升，能够显著提高电动汽车的续航能力和充电速度。因此，随着新能源汽车市场的快速增长，SiC技术的需求也将持续攀升，推动整个产业链的技术升级和创新。

• 国内资本市场对SiC技术的关注度提升： 随着全球对SiC功率器件需求的增加，国内资本市场对该领域的关注度迅速提升。大量资本涌入SiC技术研发和生产企业，以期在未来市场竞争中占据有利位置。近年来，多家国内企业通过融资和战略合作，推动SiC技术的研发和产业化进程，为中国功率半导体行业注入了新的活力和动力。

  
  

• 未来发展方向与技术迭代： SiC技术未来的发展方向主要集中在提升材料纯度、优化器件结构和改进制造工艺，以进一步提高器件性能和降低成本。此外，随着SiC技术的不断成熟，其应用范围将从新能源汽车扩展到光伏发电、工业电源和高铁等领域。未来，SiC技术的不断迭代和创新，将推动功率半导体行业的整体发展，为多个高科技领域提供强有力的技术支持。

  
  

• 政策支持与产业链整合： 国家和地方政府出台了多项政策，支持半导体产业，特别是SiC技术的发展。这些政策包括研发补贴、税收优惠和产业基金等，旨在促进技术创新和产业链整合。同时，政府还鼓励企业加强上下游合作，建立完整的SiC产业链，从材料、设备到终端应用，全面提升行业竞争力和自主创新能力。

目前，功率半导体的技术革新正在推动新能源汽车产业的快速发展，并在市场竞争中发挥着至关重要的作用。随着政策的支持和资本市场的积极参与，全球及中国在这一领域的技术创新和产业链整合取得了显著进展。未来，随着技术的不断迭代和应用范围的扩展，功率半导体行业将迎来更大的发展机遇和挑战。通过不断的技术突破和市场拓展，功率半导体企业有望在全球市场中占据重要地位，为新能源汽车和智能化出行提供坚实的技术保障。璞跃中国移动出行认为，未来，随着技术的不断迭代和应用范围的扩展，功率半导体行业将迎来更大的发展机遇和挑战，具体来看：

• 战略发展：新能源汽车功率半导体量价提升背景下，结合新能源汽车较传统燃油车在功率半导体单车价值量上的显著增量，以及国内市场新能源汽车销量及渗透率的持续提升，功率半导体国产替代拥有广阔空间，预计国内新能源汽车领域的功率半导体需求将在未来五年内快速提升。综合海内外功率厂商的布局分析，功率半导体厂商的发展路径相似。第三代半导体、大力进军车规级功率产品是未来功率半导体厂商的重要战略。

  
  

• 技术热点方向：功率密度标准持续提升为SiC产业落地提供契机，各国制定的电动车发展路线图中，功率密度标准逼近主流Si基器件的性能极限，SiC器件成为理想替代，全球功率半导体巨头也一致看好SiC长期发展，聚焦在第三代半导体，大幅扩产SiC产能。相比之下，对于Si基的功率产品则持较为谨慎的扩产态度。海外功率龙头企业下游也较为集中，从国际龙头的下游结构来看，主要驱动来自新能源汽车为代表的车规级需求。

  
  

• 潜力厂商：下游结构中新能源占比较高的标的，预计将会在下一轮新能源红利周期中率先受益，在全球芯片短缺的背景下，近两年来海外汽车芯片供应不足增加了国内厂商的供应链导入机会，预计国产替代进程将全面加速。

  
  

• 国内企业思考：国内功率企业海外业务总体占比较少，尽管有政策加持，如何避免国内市场中低端价格战，从而抢夺海外市场高端份额和国际功率龙头竞争是国内厂商布局重点。国内厂商将大力开拓海外业务，并提升核心竞争力高端产品的突破，尤其在产品性能参数、可靠性等方向。