據(jù)《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》消息，比亞迪集團(tuán)董事長兼總裁王傳福表示，電動(dòng)車對(duì)半導(dǎo)體的需求較傳統(tǒng)車增加5-10倍。汽車電動(dòng)化帶來百年未有的大變革，產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈體系發(fā)生重構(gòu)。
“在半導(dǎo)體領(lǐng)域，電動(dòng)車對(duì)半導(dǎo)體的需求相較傳統(tǒng)車對(duì)半導(dǎo)體的需求增加5-10倍。但是因?yàn)椤毙尽虼蠹s700萬左右電動(dòng)車沒有生產(chǎn)。電動(dòng)車是上半場，智能車是下半場，智能車對(duì)半導(dǎo)體的需求更大。”
今年6月份，在2021中國汽車重慶論壇上，比亞迪董事長王傳福表示，中國汽車品牌在新能源汽車的技術(shù)層面已全面超越合資品牌，隨著“三電”技術(shù)、智能網(wǎng)聯(lián)等核心技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，市場占比有望進(jìn)一步提升到60%。王傳福認(rèn)為，從國內(nèi)外的環(huán)境和資源條件來看，新能源汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車已是大勢所趨。他預(yù)計(jì)，2030年新能源汽車在中國市場的滲透率有望達(dá)到70%，中國汽車品牌的市場占比有望達(dá)到60%。汽車行業(yè)未來也會(huì)出現(xiàn)兩極分化，想要成為“幸存者”就必須具備三種素質(zhì)：“核心技術(shù)、精準(zhǔn)的戰(zhàn)略方向和快速?zèng)Q策，可能讓企業(yè)多一點(diǎn)生存機(jī)會(huì)。如果不具備這三個(gè)素質(zhì)的話，被淘汰的概率更大。”
功率半導(dǎo)體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等。功率半導(dǎo)體可分為功率 IC 和功率分立器件兩大類，二者集成為功率模塊(包括 MOSFET/IGBT 模塊，IPM 模塊，PIM 模塊)。
新能源汽車全球加速普及，電動(dòng)化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化為功率半導(dǎo)體帶來廣闊市場。為了完成《巴黎氣候協(xié)定》的目標(biāo)，全球多數(shù)國家已明確碳中和時(shí)間，我國預(yù)計(jì) 2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。隨著碳中和目標(biāo)推進(jìn)，新能源汽車行業(yè)迎來快速發(fā)展期。
預(yù)計(jì)到 2025 年全球新能源汽車滲透率達(dá) 20%，我國達(dá) 34%領(lǐng)跑全球。我們假設(shè) 2021 年后全球包括中國汽車銷量以每年 3%的增速緩慢增長，新能源汽車保持高速增長，測算出 2025 年全球汽車銷量達(dá) 9020 萬輛，新能源汽車滲透率達(dá)20%，新能源汽車銷量為 1804 萬輛;2025 年中國汽車銷量達(dá) 2957 萬輛，其中新能源汽車滲透率達(dá) 34%，新能源汽車銷量為 1000 萬輛，領(lǐng)跑全球。
新能源汽車(混合動(dòng)力汽車或純電動(dòng)汽車等)半導(dǎo)體含量顯著高于傳統(tǒng)汽車。其中，新能源汽車功率半導(dǎo)體用量及規(guī)格均高于傳統(tǒng)燃油車，功率半導(dǎo)體約占每輛車半導(dǎo)體價(jià)值量增量的四分之三。英飛凌 Q4 FY2021 財(cái)報(bào)披露數(shù)據(jù)顯示，一輛配備傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的汽車的平均半導(dǎo)體含量為 490 美元，輕混合動(dòng)力汽車為 600 美元，全混合動(dòng)力為 890 美元，插電式混合動(dòng)力及純電動(dòng)汽車為 950 美元。其中，功率半導(dǎo)體約占每輛車半導(dǎo)體價(jià)值量增量的 85%。
與傳統(tǒng)燃油車和弱混合動(dòng)力汽車相比，電動(dòng)汽車并無發(fā)動(dòng)機(jī)和啟停系統(tǒng)，但由于電力轉(zhuǎn)換與控制要求提升，因而多出主電控(電驅(qū))、車載電動(dòng)空調(diào)、DC-DC、OBC、電池管理系統(tǒng)(BMS)等部件，帶動(dòng)功率半導(dǎo)體需求提升。
功率半導(dǎo)體的增量具體可拆分為：
(1)主傳動(dòng)/逆變器：一般選用 Si 基 IGBT(模塊)、SiC 基 MOSFET;
(2)充電器(OBC)：開關(guān)頻率較高，一般選用采用驅(qū)動(dòng)功率為 3-6KWSi 基 MOSFET、10-40kW 的 Si 基 IGBT、SiC 基 MOSFET;
(3)DC-DC 轉(zhuǎn)換：涉及低電壓直流轉(zhuǎn)換，一般選用 Si 基 MOSFET;
(4)高壓輔助驅(qū)動(dòng)：高壓配電，一般選用 Si/SiC/GaN MOSFET(模塊);
(5)電池管理系統(tǒng)(BMS)：低電壓，一般選用 Si 基電池管理 ICs。
新能源汽車對(duì)功率半導(dǎo)體規(guī)格要求遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燃油車，IGBT模塊因此成為新能源汽車領(lǐng)域功率半導(dǎo)體主流選擇。傳統(tǒng)燃油車的電壓功率要求較低，一般要求動(dòng)力總成電壓為 30-40V、電助力制動(dòng)器電壓為 60-80V、點(diǎn)火器電壓為 40-80V及單車平均電氣功率≤20kW，此場景下一般選用低導(dǎo)通阻抗的高性能低壓MOSFET。
相較而言，純電動(dòng)汽車(EV)或混合動(dòng)力汽車(HEV)的核心在于高壓(200-450V DC)電池及其相關(guān)的充電系統(tǒng)。純電動(dòng)汽車主電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般要求功率器件的驅(qū)動(dòng)功率在 20-150kW，平均功率約在 70kW。由于較高的驅(qū)動(dòng)功率、電壓以及高能耗敏感度，電動(dòng)車廠往往會(huì)采用導(dǎo)通壓降小、工作電壓高的 IGBT 模塊，而非在傳統(tǒng)燃油車中采用的 MOSFET。
國內(nèi)新能源汽車領(lǐng)域功率半導(dǎo)體量價(jià)提升邏輯下，廣闊需求端空間為國產(chǎn)替代提供支撐。結(jié)合新能源汽車較傳統(tǒng)燃油車在功率半導(dǎo)體單車價(jià)值量上的顯著增量，及國內(nèi)市場新能源汽車銷量及滲透率的持續(xù)提升，預(yù)計(jì)國內(nèi)新能源汽車領(lǐng)域的功率半導(dǎo)體需求將在未來五年內(nèi)快速提升，為國產(chǎn)替代提供需求端基礎(chǔ)。
預(yù)計(jì)到 2025 年全球新能源汽車 IGBT 規(guī)模接近 40 億美元，中國達(dá) 22 億美元。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，通常新能源汽車 IGBT 的單車價(jià)值量在 300 美金左右。我們假設(shè)新能源汽車雙電機(jī)的滲透率逐年提升，IGBT 受益于景氣周期先漲價(jià)，之后由于技術(shù)成熟、市場競爭等因素價(jià)格逐漸下降;假設(shè) SiC 的滲透率逐年增加，對(duì)IGBT形成一定的替代。我們測算出 2025 年全球新能源汽車 IGBT 的規(guī)模達(dá)到39.78億美元，5 年 CAGR 為 39.4%;中國達(dá)到 22.05 億美元，5年 CAGR 為46.5%，中國將成為全球新能源汽車 IGBT 主要的市場。
供給端，缺芯問題在以英飛凌為代表的功率半導(dǎo)體廠商中依然明顯，IGBT 和MOSFET 為代表的功率半導(dǎo)體交期依然維持穩(wěn)中有升態(tài)勢，預(yù)計(jì)未來四個(gè)季度供給端緊張難以緩解。從貨期角度看，英飛凌 IGBT 和 MOSFET 貨期自 2020Q1 起持續(xù)提升，2021Q4 整體交貨周期依然普遍保持在 40-50 周，而不缺貨情況下交貨周期一般僅在 10-16 周。考慮到供給端擴(kuò)產(chǎn)周期一般需要 9-12 月甚至更長，當(dāng)前 Fab 廠產(chǎn)能已普遍排至 2023 年，結(jié)合新能源汽車和光伏領(lǐng)域需求的持續(xù)增長，預(yù)計(jì)未來四個(gè)季度內(nèi)仍是供給偏緊狀態(tài)。
據(jù)中國電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，截至2022年6月，我國充電基礎(chǔ)設(shè)施保有量391.8萬臺(tái)，其中公共充電樁152.8萬臺(tái)，私人充電樁239.0萬臺(tái)。
而據(jù)公安部公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2022年6月底，全國新能源車保有量為1001萬輛。這意味著當(dāng)前我國車樁比大致為2.55：1，距離《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015~2020)》規(guī)劃的車樁比1：1目標(biāo)尚有較大差距。
充電樁規(guī)模未跟上新能源車增速的同時(shí)，補(bǔ)能速度更成為制約新能源車發(fā)展的一大瓶頸。據(jù)中國電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟信息部主任仝宗旗介紹，在公共充電樁的補(bǔ)能行為中，87.9%的用戶充電時(shí)偏好選擇120kW及以上的大功率充電設(shè)施，而60kW以下充電設(shè)施的用戶選擇率僅為1.6%。其中，選擇120~150kW大功率充電設(shè)施的用戶數(shù)量最多，占比達(dá)35.1%。
“車主在選擇充電樁時(shí)會(huì)綜合考慮充電時(shí)長、停車收費(fèi)等因素，總體而言，大功率充電設(shè)施更符合用戶使用偏好。”仝宗旗表示。
事實(shí)上，若想進(jìn)一步提高補(bǔ)能速度，就需要增大充電樁功率，而增大電流或提升電壓兩種方式均可實(shí)現(xiàn)這一目的，但電流過高會(huì)導(dǎo)致充電槍、線纜及動(dòng)力電池核心部件等產(chǎn)生大量熱損失，其理論提高值有限。
相比之下，提升電壓這一技術(shù)路線，不僅可以實(shí)現(xiàn)充電速率提升的目的，還可降低熱損耗、減輕整車質(zhì)量、優(yōu)化動(dòng)力結(jié)構(gòu)、提高安全性能。正因此，800V高壓快充成為市場“新寵”。
“與加大電池容量，大幅增加電動(dòng)車成本和重量的方式相比，高壓快充不但可以解決充電慢問題和里程焦慮，還可以降低整車成本。在高壓大功率充電基礎(chǔ)設(shè)施可以匹配的前提下，充電5分鐘續(xù)航500km，就可滿足用戶快速補(bǔ)能需求。”華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司智能電動(dòng)產(chǎn)品線副總裁彭鵬此前在接受媒體采訪時(shí)表示。
電池負(fù)極等受益最大
與現(xiàn)行400V充電平臺(tái)相比，充電平臺(tái)升級(jí)到800V，變化最大的零部件和元器件主要是功率半導(dǎo)體和電池負(fù)極。其中，SiC(碳化硅)基功率半導(dǎo)體由于耐壓高、損耗低、開關(guān)頻率高等優(yōu)異性能，未來有全面替代Si基功率半導(dǎo)體的趨勢。
當(dāng)前，SiC成本依舊較高，但據(jù)天風(fēng)證券測算，使用SiC材料可讓電機(jī)逆變器效率提升4%，這將讓電動(dòng)車的續(xù)航里程至少提高7%。據(jù)了解，小鵬G9的充電平臺(tái)就運(yùn)用到了SiC。SiC的使用讓小鵬G9電驅(qū)綜合效率提升了2%以上。從車主角度出發(fā)，這項(xiàng)變化主要體現(xiàn)在增加續(xù)航里程和節(jié)省車內(nèi)空間上。
同時(shí)，由于快充瓶頸在于負(fù)極，如要將目前的1C倍充電率提升至2C，再提升至4C，主流技術(shù)包括石墨包覆或摻雜硬碳、硅碳負(fù)極等。
廣汽埃安相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者，其在去年發(fā)布的超倍速電池技術(shù)和A480超充樁可實(shí)現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航200公里的充電效率。而其背后的技術(shù)則是，快充電池技術(shù)通過采用高孔隙涂覆陶瓷隔膜、新型低粘度高功率電解液、特有的軟碳/硬碳/石墨烯包覆改性技術(shù)等技術(shù)及材料，實(shí)現(xiàn)了在遷移速率、嵌入速度和導(dǎo)電能力上的全面提升，讓鋰離子遷移過程加速，從而實(shí)現(xiàn)快充。
中信證券研報(bào)稱，除功率半導(dǎo)體和電池負(fù)極外的其余部件則需要重新選型，提升耐壓等級(jí)，但整體來看成本變化平滑。短期來看高壓方案比目前方案整車成本增加2%左右，長期看有望低于目前成本，為整車廠推廣建立了良好基礎(chǔ)。
根據(jù)華創(chuàng)證券測算，2025年和2030年800V高壓快充行業(yè)市場規(guī)模有望分別達(dá)到324億、878億元。其中，電機(jī)電控達(dá)100億、270億元，OBC(車載充電機(jī))+ DC/DC變換器達(dá)87億、235億元，連接器及線束64億、172億元。2021~2023年國內(nèi)800V高壓快充行業(yè)從無到有，2023年~2025年復(fù)合增速有望超過70%(爆發(fā)增長)，2025年~2030年復(fù)合增速約為20%(穩(wěn)步增長)。
“從競爭格局角度來看，電機(jī)電控(含功率半導(dǎo)體)、連接器及線束方向上市公司較多，未來國產(chǎn)替代有望加速;OBC+DC/DC行業(yè)上市公司較少，未來或有新進(jìn)入者參與競爭。當(dāng)前競爭格局并未定型，未來有望孵化多家百億級(jí)細(xì)分龍頭。”華創(chuàng)證券認(rèn)為。
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