特斯拉家用充电桩功率充电桩用的功率器件情况,比如是IGBT第几代,还是mosfet SiC,用的谁家的

本方精编自中泰证券《从功率半導体行业变革看安世长期价值》、中信证券《电动车核心技术国产替代迎机遇》

摘要:2月24日,发改委、工信部等11个国家部委联合下发了「关于印发《智能汽车创新发展战略》的通知」进一步政策加码新能源汽车,同时去年年末特斯拉家用充电桩功率上海工厂正式量产,或对中国的电动车市场形成巨大的鲶鱼效应在国内政策鼓励以及全球行业龙头加速进入国内市场的背景下,我国智能汽车将加速发展新能源汽车产业链上的相关企业亦迎来投资机遇。

新能源汽车心脏:功率半导体迎黄金时代

从大的方向看未来的新能源汽车主要有三夶特征:电动化、联网化、智能化(这里面每一个特征都是一个大有可为的投资方向的),而新能源汽车的电动化在底层实现则离不开功率半导体的支撑

而这里最受益的是可能是IGBT功率器件。IGBT模块在新能源汽车领域中发挥着至关重要的作用是新能源汽车电机控制器、车载涳调、充电桩等设备的核心元器件。

先简单科普一下被称为电子行业里的CPU——IGBT

再来看电动车给IBGT带来的增量:

①电机控制系统新增大量功率器件应用

电动汽车新增大量IGBT功率器件应用。TESLA modelS车型使用的三相异步电机驱动其中每一相的驱动控制需要使用28颗塑封的IGBT芯片,三相共需要使用84颗IGBT芯片

Models中的P85D车型采用峰值功率310KW的交流感应电机,峰值电流达到1200安培性能要求较高,目前仅有几家国际巨头厂商具有生产能力TeslaP85D采鼡的IGBT芯片来自internationalrectifier。

2018年9月比亚迪第一次对外宣布其新能源汽车采用了自主研发的IGBT功率半导体器件。截至2018年11月比亚迪在该领域累计申请IGBT相关專利175件,其中授权专利114件其实比亚迪早已经在(|)、(|)等多个新能源车型中采用自主研发的IGBT模块。截至目前比亚迪车用IGBT装车量已累计超过60万呮。

比亚迪自主研发的IGBT模块

②充电桩、汽车充电器新增大量功率器件需求

充电桩及汽车充电器(chargeronboard每辆车一个)是电动化趋势下完全新增的功率器件,是动力总成以外的功率半导体增长的主要驱动力之一

现阶段,主流直流充电桩的功率在60kw和120kw如果采用15kw的功率模块,则需要4个或8個功率模块目前充电桩的功率模块有两种解决方案,一是采用MOSFET芯片另一种是采用IGBT芯片。

另外汽车上会配置一颗板上充电器(chargeronboard)用于管理充電过程

电动车IGBT是电控核心部件,在一辆典型的电动车中单个电控采购成本约0.3-0.5万元,考虑存在单电机、双电机不同版本电动车实际电控成本一般占总物料成本的3-7%,是动力电池外的第二大单个零部件

IGBT在电控成本中占比高达约40%,是电控核心部件A级以上纯电动车IGBT单价值量茬元,豪华车甚至高达5000元以上插电混动车型也在量级。电动公交车由于对IGBT体积要求相对低因而单车价值量也略低于高端纯电动。

中信證券认为全球电动车高增长(尤其是A级以上车型)带动IGBT需求放量,2020年行业空间约97亿元预计2025年有望达到370亿元,CAGR+30%

市场格局: 英飞凌稳居苐一,比亚迪在国内率先突破

IGBT制造难度大具有极高的技术壁垒,IGBT主要被欧美日企垄断我国IGBT产品对外依赖度达到90%。国外IGBT主要制造商包括渶飞凌、ABB、三菱、西门子、东芝、富士等

国内IGBT技术(芯片设计、晶圆制造、模块封装)目前均处于起步阶段。2019年英飞凌在中国国内电动車供应63万套IGBT模块市占率达到58%;比亚迪凭借自身品牌电动车优势,国内市占率18%居第二位

值得一提的是,IGBT除了可以用在电动车外还可以鼡在工业控制、家电制造等广泛领域,算上这领域我国IGBT市场份额最大的是刚刚登陆A股主板的斯达半导体

根据IHSMarkit2018年报告,公司2017年度IGBT模块的全浗市场份额占有率国际排名第10位是唯一进入世界排名TOP10的中国企业。

风险提示:上文所示之作者或者嘉宾的观点都有其特定立场,投资決策需建立在独立思考之上富途将竭力但却不能保证以上内容之准确和可靠,亦不会承担因任何不准确或遗漏而引起的任何损失或损害

近日特斯拉家用充电桩功率CEO埃隆·马斯克(Elon Musk)在某社交平台发布一张特斯拉家用充电桩功率“小行星撞地球”的图片,似乎表达了自己的心境尽管最近特斯拉家用充電桩功率股价经历大起大落,但截至2月18日收盘每股报收858.40美元,市值达到1579.38亿成为仅次于丰田的全球市值第二高的汽车公司,将大众、通鼡、福特甩在身后

成功将特斯拉家用充电桩功率带上股价高位有两大利好:第一、2019年,特斯拉家用充电桩功率全年交付量创新高至36.7万辆同比增长50%,2020年将持续扩张;第二、尽管受到新型冠状病毒疫情的影响2月10日,特斯拉家用充电桩功率中国工厂已经实现了全面复工为叻产能爬升招聘的600员工全部到位。

作为全球新能源车的风向标企业特斯拉家用充电桩功率在中国生产的Model3标准版售价跌破30万元引发新能源車抢购潮。据笔者了解特斯拉家用充电桩功率Model3是在电动车逆变器首次采用SiC MOSFET第一款车,2019年Models3全球出货量超过30万辆此外,Model S的功率模块IGBT的供应商是英飞凌Model S使用了84个IGBT为三相感应电机供电,每个开关并联14个IGBT这些趋势将带动国内功率器件(生产MOSFET和IGBT)厂商的跟进。

IGBT市场空间大国产替代潜力大

根据调研机构IHS的最新报告,2018年全球IGBT市场规模是62.4亿美金同比增长18.7%(2017年全球市场规模为52.55亿美金),其中模块、智能模块、分立器件分别为32.5亿美金(占比52%)、16.8亿美金(占比27%)、13.1亿美金(占比21%)

在这个外资公司占据绝对话语权的领域,2018年的IGBT前十强里面有两家中国公司叺围全球前十分别是在智能模块市场排名第十的吉林华微(Jinlin Sino-Micro)和在模块市场排名第八的嘉兴斯达(StarPower)。据证券日报的消息2020年2月4日,嘉兴斯達(斯达半导体)在上海证券交易所主板成功上市这是国内IGBT领域继士兰微、吉林华微之后的第三家上市公司,斯达半导体主营业务是以IGBT為主的功率半导体芯片和模块的设计研发和生产并以IGBT模块形式对外实现销售。2018年在全球IGBT模块市场排名第八位在全球占据2.2%的市场份额。

IGBT領域三大旗舰产品

IGBT是工业控制及自动化领域的核心元器件具有高频率、高压电、大电流、易于开关等特性,随着新能源电力和新能源汽車市场的快速发展IGBT目前在国际和国内市场保持高速增长态势。IGBT是新能源汽车、直流充电桩和高铁的核心器件IGBT成本占据新能源整车成本嘚10%,占到充电桩的20%

受益于全球电动汽车市场、充电桩对IGBT的巨大需求,IGBT的相关企业也迎来了发展的利好我们整理最新三家发布的IGBT产品资料和大家分享。

英飞凌IGBT 7具备三大亮点

英飞凌公司发布了基于IGBT 7的A EconoDUAL?3模块将IGBT 7芯片产品应用拓展至中等功率工业领域,此外也能为新能源商用車主驱提高功率密度提供新思路该模块长152mm,宽62mm采用PressFit封装方式,内置温度传感器与上一代产品相比,在相同尺寸下电流提升30%主要针對CAV(商业、建筑和农业机械)、伺服电机、太阳能和UPS等应用。

亮点1:精细沟槽IGBT7导通压降降低30%

technology),相同面积下,导通压降降低30%这将使得模塊在实际应用中损耗显著下降,模块最高工作结温度达到175℃特别适合应用于中等频率工况下的工业电传动(在中等频率下,导通损耗占據模块损耗的主要部分通过降低导通压降大幅降低导通损耗,从而降低模块损耗)

亮点2:EC7 FRD,导通压降显著降低

亮点3:采用PressFit封装方式集成温度传感器

采用PressFit的封装方式,最大程度提高模块的寿命同时集成温度传感器,实时监测模块工作时芯片表面的温度状况为模块“健康”保驾护航。

打入汽车专用市场士兰微SGM820PB8B3TFM有看点

在中国本土功率器件市场,士兰微是国内当之无愧的龙头之一最近几年,中国本土企业士兰微在IPM和IGBT领域有所突破

士兰微电子面向新能源汽车应用开发了使用槽珊FS-IV工艺IGBT芯片的EV系列模块SGM820PB8B3TFM,其可靠性完全复合最新的AQE-324标准其ΦB1封装主要针对物流车,B2封装主要针对乘用车B4封装针对电动大巴。

士兰微半导体制造事业部IGBT高级研发经理顾悦吉表示士兰微电子充分利用设计与制造一体的IDM模式优势,为新能源汽车厂商提供LED驱动、IPM、IGBT、HVIC、MCU、DCDC、MOS、传感器、音视频等多维度产品和服务

比亚迪自主开发IGBT4.0技术,成功推出车用IGBT

比亚迪进入IGBT产业是在2005年并于2009年打破国际厂商垄断,取得了IGBT的核心技术突破2018年年底,比亚迪发布了在车规级领域具有标杆性意义的IGBT4.0技术再一次展示出其在电动车领域的领先地位,进一步打破了国际大厂形成的技术壁垒比亚迪现已拥有国内首个汽车IGBT全产業链,包括IGBT芯片设计、晶圆制造、模块封装仿真测试以及整车测试。

比亚迪自主研发的IGBT

在电气性能上比亚迪的IGBT4.0产品模块的温度循环寿命可以做到当前市场主流产品的10倍以上。同时搭载IGBT4.0的V-315系列模块在同等工况下较当前市场主流产品的电流输出能力提升15%也就是说搭载IGBT 4.0的电動汽车具有更强的加速能力。

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