ICV报告：乘光伏新能源汽车之势，功率器件蓄势待发

前言：

电力电子器件（Power Electronic Device），又称为功率半导体器件，用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件。功率器件能够承受和控制较大电流、电压，具有高效、高可靠性、高速度等优点，在各种应用场景中发挥着关键作用。功率半导体器件主要包括二极管、晶闸管和晶体管等。其中，二极管、晶闸管等器件生产工艺相对成熟简单；晶体管是市场份额最大的种类，又可以分为IGBT、MOSFET和BJT等。

MOSFET和IGBT是功率半导体器件市场的重要组成部分，作为工业控制及自动化领域的核心元器件，其能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等，以实现精准调控的目的，在电机节能、轨道交通、智能电网、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等不同领域均有较为广泛的应用，市场前景十分广阔，是未来几年增长潜力最大的功率半导体器件。

新型功率半导体器件作为技术门槛较高的行业，以Infineon、Onsemi、ROHM、STM、Nexperia等为代表的国际厂商在产品认可度和行业认知方面具有较大优势，处于领先地位，中国本土的功率器件厂商目前还处于追赶状态，产品自给率水平较低。中国地区拥有庞大的汽车、电力、工业、家电和消费电子市场，近几年中国在节能环保方面持续做出努力，促使新能源汽车、光伏、储能、工控、变频家电及消费电子等领域对新型功率半导体器件的需求持续增加。如今，中国区域已经成为新型功率半导体器件的重要市场区域。

新能源汽车领域功率器件市场规模

与传统燃油车相比，新能源汽车新增电机驱动、DC/DC模块、车载充电机OBC、高压辅助驱动等功率转换系统，从而带动功率半导体需求量显著提升。IGBT、MOSFET、SiC是车载功率半导体的核心增量环节，IGBT用于高压功率转换场景，MOSFET用于低压系统电压调节环节，SiC凭借更低能量损耗、耐高温、耐高压优势，逐步向主驱逆变渗透，新能源汽车相较传统燃油车，各系统功率提升显著，因此要求功率器件的工作电流、电压等规格性能相应提升。

目前，全球新能源车领域功率半导体市场规模持续高增长，据统计2022年全球及中国新能源汽车领域功率器件市场规模分别为36.31亿美元、22.97亿美元，预计2026年市场规模分别为119.51亿美元、63.00亿美元。

（1）MOSFET

根据MOSFET的结构特性，在汽车场景中应用较多。比如，在燃油车的电动功能部分，被广泛使用了中低压MOSFET，其单车用量大约100个；在新能源汽车中，中高压MOSFET广泛应用于DC-DC、OBC等部分，单车平均用量提升到200个以上。2021年全球及中国新能源汽车销量分别为660万辆、352.1万辆，按照MOSFET在新能源汽车中的平均单车价值量为30.4美元计算，2022年全球及中国新能源汽车领域的MOSFE市场规模为2.80亿美元、1.67亿美元。

随着汽车智能化的发展，ADAS、安全和信息娱乐等功能都需要使用MOSFET，未来中高端车型的MOSFET可能会增至400个。预计2026年全球及中国的新能源汽车领域的MOSFET市场规模可达到8.07亿美元、4.09亿美元。

（2）IGBT

IGBT功率器件主要应用于新能源汽车的电机驱动控制系统、热管理系统、电源系统等。在主逆变器中，IGBT主要将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电；在车载充电机中，IGBT负责将交流电转化为直流电，并为高压电池充电；在DC-DC变换器中，IGBT可以将高压电池输出的高电压转化成低电压，供汽车低压供电网络使用；此外，IGBT也广泛应用在PTC加热器、水泵、油泵、空调压缩机等辅逆变器中，主要进行小功率DC-AC转换。

在新能源汽车快速发展的市场环境下，IGBT迎来良好的发展空间，以IGBT单车价值量为261.24美元计算，2022年全球及中国新能源汽车领域的IGBT市场规模为24.03亿美元、14.37亿美元，预计2026年可分别达到69.36亿美元、35.11亿美元。

除了直接装载于新能源汽车上的应用，IGBT亦是直流充电桩的核心功率器件。与在OBC中的功能类似，IGBT在直流充电桩中的作用也是DC-DC变压。直流充电桩通过功率模块将交流电转换为直流电，经电容稳压滤波进行DC-DC变压，再利用逆变功率模块将该直流电逆变为高频交流电，最后由变压器耦合及整流单元将其转换为不同的直流电压等级，为电动汽车充电。随着新能源汽车规模的扩大，充电桩市场随之增长。2022年全球及中国车用直流充电桩领域IGBT市场规模为6.07亿美元、3.82亿美元，预计2026年该市场规模将达到15.26亿美元、9.62亿美元。

（3）SiC

未来，随着汽车电动化的继续推进，对功率器件在开关频率、散热、抗压性能等方面提出了新的要求和挑战。第三代半导体SiC具有更大的禁带宽度和热导率，更强的击穿电厂强度，更高的电子迁移率，以其制作成的功率器件性能优异，更适用于高压、高频、高温的应用场景，能够在新能源汽车领域与IGBT相辅相成。

但SiC成本较高，大约为IGBT的3-5倍，且主要用于电机功率在180kw以上的车，因此仍处于初级阶段，2022年全球及中国新能源汽车用SiC市场规模为9.48亿美元、6.93亿美元。未来随着工艺进步、SiC成本下降，渗透率会得到显著提升，预计2026年全球及中国新能源汽车用SiC市场规模将达到42.08亿美元、23.81亿美元。

光伏领域IGBT市场规模

在能源危机和环境污染的双重压力下，人类对太阳能光伏、风能等新能源需求迫在眉睫，光伏凭借储量无限、无噪声、灵活性高、可靠性高等特点成为了当前世界最有发展潜力和前景的新能源技术之一，在碳中和的推动下，全球及中国光伏装机量大幅提升。

根据国际能源署IEA数据，2021年全球新增光伏装机量151.10 GW，同比增长12.09%，预计2026年将达到262GW-345.30GW。据中国光伏行业协会数据，2021年我国新增光伏装机量54.88GW，同比增长13.9%，稳居全球第一，预计2027年，中国新增光伏装机量将达到100GW-122GW 。

光伏电池片所产生的是直流电，为了直流电转化为交流电，则需要用到光伏逆变器，光伏逆变器被称为太阳能光伏系统的“心脏”。在光伏装机量大幅增长的带动下，光伏逆变器市场规模随之增长，2021年全球光伏逆变器市场需求为187.66GW，中国光伏逆变器的市场需求为75.15GW。从光伏逆变器类别来看，随着分布式光伏的逐步渗透，组串式逆变器及微型逆变器的市场占比呈不断上升趋势，而集中式逆变器市场份额有所下降。

在光伏逆变器中，实现其逆变功能的主要电子元器件是IGBT等功率器件。光伏逆变器主要由结构件、被动元器件、PCB 线路板、集成电路、功率器件等零部件组成，IGBT一般占到原材料成本的10%-15%左右，结合部分上市公司的公开资料，从原材料成本占比、毛利率等综合估算，IGBT在逆变器的价值占比约7%。

通过光伏逆变器的市场需求、单位成本，以及IGBT价值占比等综合估算，2022年全球及中国光伏逆变器领域IGBT市场需求为4.59亿美元、1.70亿美元，预计2026年全球及中国光伏领域IGBT的市场规模将达到6.33亿美元、2.30亿美元。

储能领域IGBT市场规模

在储能领域，功率器件主要应用于逆变器中。在储能逆变器工作时需要IGBT完成电压变换和电流逆变，输出符合要求的正弦波交流电。2021年全球储能新增装机规模为16GW。中国作为储能的主要市场，2021年实现新增装机规模2.6GW，预计2026年全球及中国储能产业新增装机需求可达166GW、63GW.

在储能装机量大幅增长的带动下，储能逆变器市场规模随之增长。根据储能逆变器公司的采购结构，IGBT 占原材料采购成本的 11%~12%，原材料成本占营业成本的93%~94%，假设储能逆变器毛利率为 30%-35%，我们推算 IGBT 价值量占逆变器市场规模的 7%。对应2022年的全球及中国储能逆变器领域IGBT市场需求为2.90亿美元、0.51亿美元。未来随着储能装机量的持续增长，预计2026年全球及中国储能逆变器领域IGBT的市场规模将分别达到7.20亿美元、2.76亿美元。

工控领域IGBT市场规模

在工业控制领域，随着制造业的不断升级，工业的生产、物流等过程对高效能电机需求不断增加，IGBT功率器件作工业为变频器、电弧焊机等电机控制及UPS电源的核心部件，在工业控制领域的应用愈发普遍。

2022年全球及中国工控领域的IGBT市场规模为34.96亿美元、11.40亿美元，预计到2026年，全球及中国工控领域的IGBT市场规模为40.95亿美元、16.77亿美元。

（1）工业变频器

工业变频器是通过改变电机工作电源的频率来控制交流电动机的电力控制设备，主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、控制单元、检测单元等组成。IGBT在工业变频器中主要实现整流、制动、逆变的功能，从而调整输出电源的电压和频率，占到工业变频器原材料成本的11%左右。用IGBT来实现工业变频器的变频调速传动，一是能够满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量；二是能够节约能源，降低生产成本。

2022年全球及中国工业变频器领域的IGBT市场规模为21.14亿美元、6.55亿美元，预计到2026年，全球及中国工业变频器领域的IGBT市场规模为24.45亿美元、9.78亿美元。

（2）逆变焊机

电弧焊机是目前应用最广泛、最重要的现代焊接机器。传统弧焊电源由于结构原因，对于电压和电流的参数调节能力较差，在加工材料不断增多、加工精度不断提高的今天已经不再适用于大规模工业焊接。功率器件的出现解决了传统弧焊电源无法对焊接参数精确控制、材料及能源消耗大、噪声大等缺点，实现以小功率的电子电路来控制承担大功率输出的电力电路，减小了设备的体积，提高了弧焊电源外特性的多样化输出及参数的精确控制。

随着逆变技术的成熟，弧焊电源进一步发展出逆变式弧焊电源。逆变式弧焊电源的核心是逆变器，在逆变器中起到关键作用的则是IGBT。目前，以IGBT逆变式弧焊电源为能源的电弧焊机已经发展成为焊机行业的重要成员。

2022年全球及中国逆变焊机领域的IGBT市场规模为4.43亿美元、2.51亿美元，预计到2026年，全球及中国逆变焊机领域的IGBT市场规模为5.38亿美元、3.27亿美元。

（3）UPS电源

作为一种重要的能源保障设备，UPS可以解决现有电力的断电、低电压、高电压、突波、杂讯等现象，广泛应用于计算机信息系统、通讯系统、数据中心、银行系统、工业动力供给等领域。

UPS电源由整流器、逆变器、蓄电池、旁路开关等组成，其中IGBT是UPS中的充电、旁路开关、逆变器、整流器等功率变换的理想器件，占到UPS电源原材料成本的12%左右。

2022年全球及中国UPS电源领域的IGBT市场规模为9.39亿美元、2.33亿美元，预计到2026年，全球及中国UPS电源领域的IGBT市场规模为11.11亿美元、3.72亿美元。

变频家电领域IPM市场规模

家电是人们日常生活中使用最为频繁的设备。传统定频家电中的电动机转速不可调节，启动后无论负载大小都会迅速以固定转速运转，无效的能耗较大。在当今提倡节能环保的时代，家电作为居民用电的大头，向节能化发展势在必行。

变频技术是一项在节能方面应用广泛的新技术，随着变频技术与变频家电广泛的生产及应用，给居民生活带来便利。变频家电中的电动机可在控制电路的调节下，根据实际工作情况，动态调整电动机的转速，进而达到较少能量消耗的作用，此外还有噪音小、效率高等优点。

主流变频家电的硬件主要由电机、电机控制器以及功率变换模块组成，其中功率变频模块是电子控制系统总成本最高的部件，大多数为智能功率模块（IPM）。以IGBT和MOSFET为代表的功率器件集成在家电中的智能功率模块（IPM）上，凭借功率器件的开断特性，将整流升压后的直流电压转化为可控的三相交流电源输送至电动机来达到到调节转速的目的。每台变频空调、变频冰箱、变频洗衣机对IPM模块的需求量分别为2个、1个、1个。

2022年全球及中国变频白色家电领域的IPM市场规模分别为21.72亿美元、10.61亿美元，预计到2026年，全球及中国变频白色家电领域的IPM市场规模为28.65亿美元、14.00亿美元。