新能源汽車崛起，為功率器件帶來新機(jī)遇

在當(dāng)前全球半導(dǎo)體行業(yè)的低迷時(shí)期，汽車半導(dǎo)體卻能實(shí)現(xiàn)逆勢(shì)增長(zhǎng)。與此同時(shí)，汽車電子領(lǐng)域正在經(jīng)歷著一場(chǎng)結(jié)構(gòu)性的轉(zhuǎn)型，受惠于汽車行業(yè)電氣化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和共享化四大新趨勢(shì)，以及新能源汽車市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展。新能源汽車（如混合動(dòng)力車輛或純電動(dòng)車輛）中的半導(dǎo)體元器件用量顯著高于傳統(tǒng)燃油車輛。

隨著燃油車輛不再使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油箱或變速器，新能源汽車采用了電池、電動(dòng)機(jī)和電子控制系統(tǒng)構(gòu)成的“三電系統(tǒng)”，并增加了核心組件，如直流-直流模塊、電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、高壓電路等。在這些組件中，MOSFET和IGBT等功率器件發(fā)揮關(guān)鍵作用。

新能源汽車中的功率半導(dǎo)體應(yīng)用

功率半導(dǎo)體是電子設(shè)備中能量轉(zhuǎn)換和電路控制的核心，主要用于改變電子設(shè)備中的電壓和頻率，以及直流-交流轉(zhuǎn)換等。汽車行業(yè)的轉(zhuǎn)型將推動(dòng)功率器件的消耗增長(zhǎng)。

據(jù)英飛凌的報(bào)告，新能源汽車中的功率半導(dǎo)體器件價(jià)值是傳統(tǒng)燃油車的五倍多。此外，功率器件還將越來越多地用于電動(dòng)汽車充電站，進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)。

根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，汽車級(jí)功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)增長(zhǎng)率最高。2020年，收入達(dá)到約61億美元，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到265億美元，成為整個(gè)汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)中收入最大的市場(chǎng)。

增長(zhǎng)機(jī)遇：硅基MOSFET助力新能源汽車

MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）作為基本功率半導(dǎo)體器件，在新能源汽車領(lǐng)域發(fā)揮不可或缺的作用。它具有低驅(qū)動(dòng)功率、快速開關(guān)速度、高工作頻率和強(qiáng)大的熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，適用于高頻和低至中等電壓應(yīng)用。

MOSFET根據(jù)通道極性可分為“N型”和“P型”，分別稱為NMOSFET和PMOSFET，擁有不同的電壓容忍度和范圍。

在新能源汽車領(lǐng)域，MOSFET在汽車電子中扮演核心角色。根據(jù)行業(yè)預(yù)測(cè)，2022年，汽車部門在MOSFET終端應(yīng)用中的比例將達(dá)到22%。此外，PC計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備的比例為19%，工業(yè)部門為14%。

在新能源汽車時(shí)代之前，MOSFET已經(jīng)在涉及電動(dòng)功能的燃油車領(lǐng)域中應(yīng)用，例如輔助制動(dòng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向和座椅控制系統(tǒng)。

隨著汽車電氣化的到來，MOSFET的需求顯著增加。在電動(dòng)汽車中，電動(dòng)制動(dòng)的使用使得中高壓MOSFET成為功率域中的重要組件，如直流-直流變換器和車載充電器（OBCs），以促進(jìn)電能的轉(zhuǎn)換和傳輸。每輛車使用的MOSFET數(shù)量增加到200多個(gè)。此外，隨著智能汽車的發(fā)展，MOSFET作為功率轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)設(shè)備，在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、安全功能和信息娛樂等領(lǐng)域中支持?jǐn)?shù)字和模擬芯片的功能實(shí)現(xiàn)。這可能會(huì)導(dǎo)致高端車輛中使用的MOSFET數(shù)量增加到每輛車超過400個(gè)。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車級(jí)MOSFET的全球市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將在2026年達(dá)到30億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為12.25%。

IGBT：汽車功率器件的未來之選

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是另一種在汽車電子中廣泛應(yīng)用的功率器件。它是由雙極型結(jié)型晶體管（BJT）和MOSFET組成的復(fù)合功率半導(dǎo)體器件，結(jié)合了BJT的高電壓耐受性和MOSFET的高輸入阻抗。

IGBT在新能源汽車中具有重要地位，直接影響車輛的輸出功率和性能。電動(dòng)汽車的核心是高壓電池和相關(guān)的充電系統(tǒng)，而主逆變器的IGBT直接控制了直流（DC）和交流（AC）在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換，決定了新能源汽車的最大輸出功率和扭矩等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

在電動(dòng)汽車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，IGBT用于逆變器模塊，將電池提供的直流電轉(zhuǎn)換為交流電以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。在電源系統(tǒng)中，IGBT用于各種交流-直流和直流-直流變換器，以充電電池并執(zhí)行功率級(jí)別轉(zhuǎn)換功能。此外，IGBT逆變功率模塊用于電動(dòng)汽車充電站，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，然后通過變壓器耦合和整流單元將其變換為不同的電流和電壓規(guī)格，以便為電動(dòng)汽車充電。

目前，IGBT市場(chǎng)由主要的歐洲和日本制造商主導(dǎo)，前五家公司的市場(chǎng)份額超過60%。在IGBT領(lǐng)域，英飛凌科技具有32.7%的市場(chǎng)份額，是絕對(duì)的領(lǐng)軍者。

面向未來：碳化硅（SiC）引領(lǐng)新趨勢(shì)

雖然長(zhǎng)期以來，硅基材料在汽車功率半導(dǎo)體中扮演重要角色，但在追求更高功率密度、更高頻率以及更好耐受高溫高壓等需求下，碳化硅（SiC）作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料正在引發(fā)新的趨勢(shì)。

碳化硅（SiC）材料具有寬帶隙、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子漂移速度、高熱導(dǎo)率和高輻射抗性等特點(diǎn)，適用于高功率、高頻率和惡劣環(huán)境條件。

在應(yīng)用方面，碳化硅（SiC）功率器件在電動(dòng)汽車領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。它們用于電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、OBC（車載充電器）和直流/直流轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，可以顯著提升系統(tǒng)效率，減小電子系統(tǒng)體積，降低系統(tǒng)成本。

總結(jié)起來，在新能源汽車行業(yè)的推動(dòng)下，功率器件市場(chǎng)充滿了巨大的潛力。相關(guān)行業(yè)制造商應(yīng)該緊抓這一市場(chǎng)機(jī)遇，不斷創(chuàng)新和提升產(chǎn)品技術(shù)，以滿足不斷發(fā)展的市場(chǎng)需求。浮思特科技，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的汽車解決方案，提供穩(wěn)定的IGBT、SiC、MOSFET等功率器件，原廠代理，方案支持，品質(zhì)保障。

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審核編輯 黃宇