新能源汽车是功率器件增量需求主要来源

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作为电能转化和电路控制的核心器件，功率器件下游应用十分广泛，包括新能源（风电、光伏、储能和电动汽车）、消费电子、智能电网、轨道交通等，根据每个细分领域性能要求的不同（频率、电压、损耗），选择不同的功率器件。按照下游应用划分，汽车领域占比达 40%，次是工业占比27%，消费电子占13%，其他领域（如通讯、计算机等领域）占 20%，功率器件在汽车和工业领域应用较多，需求稳定性也较强，消费领域应用相对较少。

根据 Yole 的数据，2021年全球功率半导体器件市场大约175亿美元，2026年将增长至 262亿美元，复合增速达到6.9%。其中，增量较大的主要是IGBT模块、SiC 模块、MOSFET 和 GaN 产品。

其中，硅基 MOS 市场规模将从2021年的75亿美元增长至2026年的94亿美元，复合增速为3.8%，IGBT 市场规模将从54亿美元增长至2026年的84亿美元，复合增速为7.5%，SiC 模块市场规模从2020年的5亿美元以下增长至2026年的20亿美元以上，而硅基 MOS、IGBT 和 SiC 模块主要增长的下游驱动均来自于电动车和工业（主要是光伏、风电和储能）领域。

资料来源：Omdia

在新能源发电领域中，风能发电、光伏发电市场快速发展，因为直接产生的电能不能直接并入电网，因此需要通过变流器、逆变器等进行电能转化，进行储存或者并入电网，储能领域也是如此，储能变流器需要控制储能电池组的充放电，进行交直流变换，功率器件作为其核心电能变换器件，需求迎来大幅增长。在光伏发电领域中，光伏逆变器主要分为集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器，对于不同的应用环境和功率要求，选择不同类型逆变器。光伏逆变器中包含升压模块和逆变模块。一般光伏逆变器采用3相全桥形式，逆变模块需要6组IGBT。以阳光电源的逆变器 SG125HV 为例，使用了3个英飞凌的IGBT模块，每个模块中封装了2组 IGBT。升压模块中用到 Boost 电路，会根据功率需求配置几组 MOSFET 器件。因为碳化硅器件转换效率高，逐渐在新能源发电中被采用。

充电桩：高压超级结MOSFET 顺应国内直流充电桩“快充”发展潮流日益提升的快充需求下直流充电桩渗透率提升至四成，功率不断提升。充电桩可分为公共直流/公共交流/私人桩，高充电功率的直流桩充电速度最快，而私人桩、公共交流桩充电功率低、充电时间长。随着下游新能源汽车市场的爆发，国内对配套设施充电桩的需求也日益增加。据Wind数据显示，2021年国内公共充电桩保有量114.70万个，2016-2021 年CAGR 高达 52.02%。其中17 年至19年，直流充电桩的占比从28.7%上升至41.6%，占比提升较快，21 年直流充电桩占比保持约四成左右。直流充电方式相较家用标准交流电充电方式速度大幅提高，一个150kW的直流充电器可以在大约15 分钟内为电动汽车增加200公里续航，随着新能源汽车渗透率进一步提高，直流电充电方案需求将同步提升，2020 年国内新增直流桩功率达到131KW，未来直流桩新增装机功率有望进一步提升。此外，Yole预计2020-2025年，全球100kW及以上的大功率直流充电桩数量将以高达36.85%的CAGR 增长，大功率直流快充呈现高速增长态势。

资料来源：Wind

超级结MOSFET 成快充主流选择，2025年全球直流桩SJ MOS 市场规模有望超20亿元。直流充电桩则通过自带的AC/DC充电模块将输入的交流电转为直流电，不通过OBC直接完成变压整流。超级结 MOSFET 因其更低的导通损耗、开关损耗、高可靠性、高功率密度，已成为主流的大功率充电桩功率器件应用产品。根据充电桩功率模块电路结构，随着平均单桩功率提升，我们预测2025年直流桩单桩 SJ MOS 用量 168 颗，结合IEA 预测2025年全球直流桩新增保有量达84.6万个，在SJ MOS 单颗售价15.8 元，市场渗透率达90%的假设下，我们预计 2025 年全球直流桩 SJ MOS 市场规模为20.3亿元，对应21-25年CAGR为34.9%，其中22-24 年的CAGR为42.8%；2025年国内市场规模为12.7亿元，对应21-25 年CAGR 为60.4%，其中22-24 年的CAGR为56.7%。

资料来源：Yole

我国新能源汽车销量增速有望持续高企，单车功率半导体用量是传统燃油车的5倍。据中国汽车工业协会统计，2021年国内新能源汽车销量实现爆发性增长，全年销售共计352万辆，同比增长157.48%。在“碳中和”、“碳达峰”目标下，我国新能源汽车市场高景气度有望持续。新能源汽车中的功率半导体含量大大增加，主要增量来源于逆变器中的IGBT 模块、DC/DC 中的高压MOSFET、辅助电器中的IGBT 分立器件、OBC 中的超级结MOSFET。据英飞凌数据显示，一辆电动车的MOSFET分立器件用量接近200个，部分高端新能源汽车车型对MOSFET 的需求可达400个/辆以上。纯电动车功率半导体价值量为350美元，是传统燃油车单车价值量71美元的五倍。

新能源车中OBC、DC/DC 均可采用超级结MOSFET，2025 年全球EV SJ MOS 的市场规模有望成长至34.65亿元。OBC是由PFC和隔离DC-DC组成的AC-DC转换器，通过将来自地面交流充电桩的交流电进行交直流转换和高低压变换，给车载电池充电。此外，DC/DC主要作用是取代传统汽车中的12V发电机，将动力电池的高压电转换为低压电，随后被低压蓄电池收集，该过程同样需要超结MOSFET 的参与。根据Marketline 的预测，2025年全球新能源汽车销量2121.7万辆，其中OBC、DC/DC 分别搭载12颗/4颗超结MOSFET，结合17.6 元/颗的单价及渗透率，我们预计2025 年全球EV SJ MOS 的市场规模有望达到34.7亿元，21-25 年CAGR 为30.8%，其中22-24 年CAGR为37.8%；国内市场规模25年有望达到17.7 亿元，占全球市场需求超过50%，21-25 年CAGR 为28.2%，其中22-24年CAGR 为35.1%

       全球EV销量预测（左）；全球EV 超结MOSFET市场规模预测（右）：

资料来源：Marketline

二、IGBT模块清洗

为应对能源危机和生态环境恶化等问题，世界各国均在大力发展新能源汽车、高压直流输电等新兴应用，促进了大功率电力电子变流装置的广泛应用。大功率变流装置的可靠性对这些应用而言十分重要。装置的可靠性与其核心器件IGBT密切相关。

目前，大量的IGBT仍在采用传统的正溴丙烷等溶剂清洗清洗，随着对环保的管控和对产品可靠性的要求不断提高，原有的传统溶剂清洗已不能满足IGBT清洗。对此，合明提出新型的IGBT清洗方案。

合明科技半水基清洗工艺解决方案，采用合明科技专利配方，可在清洗IGBT凹槽内存在大量的锡膏残留的同时去除金属界面高温氧化膜，更含有保护芯片独特的材料；配方材料亲水性强，清洗后易于用水漂洗干净。

欢迎使用合明科技半水基清洗剂清洗IGBT模块。

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