导读:与硅基半导体材料相比,以碳化硅为代表的第三代半导体材料具有高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射能力等特点,适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。中商产业研究院发布的《2024-2029 全球及中国SiC 和GaN 功率器件市场洞察报告》显示,2023 年全球SiC 功率半导体市场规模为21.2 亿美元,受益于新能源汽车及光伏领域需求量的高速增长,预计2024 年全球SiC 功率半导体市场规模预计将达26.6 亿美元。
当前我国已将碳化硅半导体纳入重点支持领域,随着国家“新基建”战略的实施,碳化硅半导体将在5G 基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心等新基建领域发挥重要作用。从下游应用市场占比情况来看,新能源汽车应用占比最大,达到38%;其次是消费类电源,占比为22%;光伏逆变器占据着15%的份额。
研讨重点:1.目前各产品线的价格趋势、交货周期、库存水位情况更新?
2.目前代工厂稼动率以及产品是否有预期上涨的趋势?
3.下半年低中高压功率器件的价格走势如何?有哪些行业催化剂和关注点?
会议要点光伏与储能市场• 光伏市场今年实际增长幅度较低,主要原因是大企业仍在消耗去年的库存,导致上半年增长不如预期。而储能市场和新能源汽车市场的增幅较大,但器件成本也在快速下降。
• 2024 年下半年至2025 年上半年,储能市场预计将快速增长。公司目前有100 多家储能客户,主要集中在125 千瓦到300 千瓦的工商储能设备,尤其是大功率的集装箱储能设备,市场需求旺盛。
新能源汽车市场• 2023 年中国新能源汽车产量约为958.8 万台,预计2024 年将达到1200 万至1300 万台。比亚迪预计今年将生产约400 万台,占市场份额的35%左右。新能源汽车市场在下半年将迎来较大增幅,尤其在九月和十月。
• IGBT 产品在新能源汽车中的使用量较大,价格从去年到今年降幅明显,约为20%到30%。预计到2024 年Q3 至Q4,IGBT 价格将略有回升,幅度在5%到10%之间。碳化硅市场
• 碳化硅在新能源汽车中的渗透率逐年提高,2023 年全球新能源汽车中约有190 万台使用碳化硅,渗透率约为10%。在中国市场,碳化硅的渗透率更高,达到10%以上。
• 碳化硅产品的价格从去年到今年有所下降,降幅约为15%到20%。目前,碳化硅的供应仍然紧张,尤其是国外芯片的供应周期延长,预计下半年供货压力较大。
功率器件技术与市场
• 国内IGBT 技术水平接近国际先进水平,部分参数甚至超过国际领先企业如英飞凌。国内主要企业如中车半导体、比亚迪半导体、斯达半导体等在650 伏、750 伏和1200 伏级别的IGBT 技术上已经达到第六代到第七代水平。
• 碳化硅技术方面,国内企业与国际领先企业仍有2 到3 年的差距。国内企业如中电55 所、中电13所、比亚迪半导体等在OBC 和DCDC 等小功率应用上已经实现量产,但在主驱动应用上仍需时间追赶。
电网与储能市场
• 电网领域对功率器件的需求增加,尤其是在电能质量管理和电网并网方面。常见的应用包括电能补偿设备,使用英飞凌的IGBT 封装模块,需求受季节和市场负载影响较大。
• 高压IGBT 在电网中的应用需求增加,尤其是1700 伏以上的超高压IGBT,用于减少电能传输过程中的损耗。单个电能管理设备可能需要几十到几百颗IGBT 模块,整体市场需求较大。市场扩产与价格趋势
• 国内晶圆厂的扩产将对市场价格产生压力,尤其是碳化硅的扩产较多。IGBT 的扩产相对较少,主要集中在12 寸产能。预计两年后新增产能将逐步释放,可能导致市场供过于求,进一步压低价格。
• 新能源汽车市场的快速增长可能部分消化新增产能,但如果增长速度不及预期,产能过剩将导致价格持续下降。政府对新增晶圆厂的管控也在加强,以避免市场过度扩产。
Q&A
Q:目前光伏、储能和新能源汽车市场的最新变化是什么?
A:光伏市场今年的增长幅度不如预期,主要是因为大企业还在消耗去年的库存。而储能市场和新能源汽车市场的增幅则非常快。储能市场的增长主要集中在工商储能,尤其是125 千瓦到300 千瓦的储能系统。新能源汽车市场的增长也很快,但器件成本在快速下降。
Q:储能市场的增长主要由哪些因素驱动?
A:储能市场的增长主要由以下几个因素驱动:首先是大功率储能设备的出口,尤其是集装箱式储能设备在国外市场的需求增加。其次是国内电力运营模式的变化,通过太阳能系统发电,再配合新能源汽车的充电需求。这种模式在国内也在快速增长。此外,国内的中大功率集成式储能和光伏储能项目也在增加。
Q:国内和海外储能市场的需求情况如何?
A:海外储能市场的需求增幅明显,主要是由于海外电费上涨和电力发展不平衡等因素。国内市场的需求也在增加,主要集中在新能源充电和波峰波谷电力需求的刺激。国内的中大功率集成式储能和光伏储能项目也在增长,此外,家用新能源汽车的移动储能电站需求也在快速增长。
Q:在储能系统中,功率器件的使用和相关价值量是如何计算的?
A:功率器件的使用和价值量可以按照千瓦时或功率来计算。更常见的是按照产品的封装电流来计算。例如,IGBT 器件通常按电流来计算其价值量。按照千瓦时计算,目前的成本可以做到两毛以内,即每千瓦时约两千多块钱。
Q:IGBT 的使用量和成本是怎样的?
A:目前功率型IGBT 的使用量较大,单价在两千多元。碳化硅的IGBT 稍微贵一些。例如,1200伏的IGBT,80 安培的成本已经降到大约33 美金,而国内产品可能只需十二三块钱。40 安培的IGBT 大约七块钱左右,成本下降很快,现在与碳化硅的单管成本逐渐接近。
Q:储能领域中IGBT 与其他产品如MOSFET、二极管的使用情况如何?
A:储能领域目前主流是采用IGBT 方案,包括单管方案、三电平模块方案和混合模块方案。常用的是650 伏的模块封装。对于效率要求较高的应用,会采用碳化硅二极管或者碳化硅MOSFET。碳化硅MOSFET 的方案也在一些高效率要求的场合替换IGBT 模块。
Q:目前IGBT 模块的成本与碳化硅单管的成本相比如何?
A:目前IGBT 模块的成本大约是2000 元,而碳化硅单管的价格基本接近。在光伏逆变器方面,200 千瓦以内的产品现在多采用单管方案,其规格不等,最终成本需要根据实际使用的单管数量和规格来计算。
Q:光伏行业上半年的库存情况及下半年的预期如何?
A:光伏行业的库存已经消耗了近半年,预计到今年第四季度,特别是十月份之后,库存将消耗得差不多,届时许多厂家会开始提货。新能源汽车的增量也将促进IGBT 的库存消耗。
Q:新能源汽车行业的上半年表现和下半年展望如何?
A:去年中国的新能源汽车销量约为958.8 万台,今年预计能达到1200 万到1300 万台。比亚迪可能会有400 万台车的产量,市占率约35%。新能源汽车的销量通常在第三和第四季度,特别是九月份之后增长较快。
Q:IGBT 产品的价格变化趋势如何?
A:IGBT 产品从去年到今年降幅较大,有的降幅不合理。以750A、201 安培的IGBT 模块为例,去年价格在850 到900 块钱,今年降到了640 块钱左右,降幅约为20%到30%。这个降价是由于产能过剩导致的,国内扩产过多是主要原因。预计未来价格趋势将受产能和市场需求的影响。
Q:下半年IGBT 的价格是否会有所回升?
A:根据目前的库存情况,模块厂和整车厂的库存都不多,通常在一个月到两个月之间,最多接
近三个月。预计到Q3 和Q4,即9 月和10 月以后,IGBT 的价格会有5%到10%的回升。
Q:下半年碳化硅的供应情况如何?
A:目前国内的碳化硅主要依赖于国外的芯片供应,如ST、博世、Wolfspeed、英飞凌和Rohm等。博世的晶圆供应周期已经延长到26 周,ST 的扩产也未到位。因此,下半年随着整车需求量增加,碳化硅的供应将面临一定压力。
Q:晶圆代工厂是否有涨价趋势?
A:目前没有明确的涨价情况。晶圆代工厂的涨价取决于供应链的整体情况,至今为止还没有听说有明确的涨价信息。
Q:晶圆代工厂的交货周期和产能利用率如何?
A:晶圆代工厂的交货周期比之前有所延长,产能利用率在70%到80%之间,较之前有所提升。
Q:碳化硅在新能源汽车中的渗透率如何?
A:2023 年全球新能源汽车中使用碳化硅的约有190 万辆,渗透率约为6%。在中国,新能源汽车中碳化硅的渗透率较高,达到10%以上。
Q:海外新能源汽车中碳化硅的渗透率如何?
A:特斯拉的渗透率较快,其他如大众等品牌较慢。中国的比亚迪、问界、小鹏和领跑等品牌的车型普遍采用碳化硅,增长较快。
Q:碳化硅产品在汽车中的应用及其供给情况如何?
A:碳化硅在汽车中的应用主要集中在主电驱部分,因其对节能和能耗要求较高。目前碳化硅的供给仍需区分国内外情况,汽车对碳化硅的需求增长较快。
Q:目前新能源汽车中DCDC 和OBC 的渗透率如何?
A:目前,几乎所有的新能源汽车都在普遍使用DCDC 和OBC,渗透率可能在百分之七八十左右。少数还在使用650 伏的低压系统,但这一块的国产化已经相对较高,很多国内厂家都在量产。
Q:国内企业在车载充电和电源领域的市场表现如何?
A:国内企业在车载充电和电源领域的市场表现良好。例如,中电55 所、中电13 所、比亚迪半导体、艾斯特、飞骏、清芯半导体等企业的产品已经在批量应用,尤其是80 毫欧和40 毫欧规格的产品,国产化渗透率已经相对较高,与国外产品可以五五分开。
Q:主驱芯片市场的现状如何?
A:目前,主驱芯片市场主要由国外厂商主导。ST 占50%以上的市场份额,博世占45%左右,Rohm 占20%到30%,其他如英飞凌、高盛美等也有一定份额。国内厂商在封装方面有所参与,但芯片主要还是依赖进口。
Q:主驱芯片的价格趋势如何?
A:主驱芯片的价格在过去一年中有明显下降。去年普遍价格在8 到9 美金,今年降至7 到8 美金。大整车厂如比亚迪的采购价格可能在5 到6 美金,降幅在15%到20%左右。国内主驱芯片尚未量产,因此价格波动不大。
Q:辅驱和OBC 芯片的价格变化如何?
A:辅驱和OBC 芯片的价格也有明显下降。例如,80 毫欧规格的芯片去年价格在22 到23 元人民币,今年降至12 到13 元人民币,降幅较大。
Q:主驱芯片的使用量是多少?
A:主驱芯片的使用量取决于功率段。正常情况下,一个三相全桥的主驱需要36 到48 颗芯片。功率大的如300 千瓦以上的需要48 颗,200 到300 千瓦的需要36 颗。每颗芯片的成本约为7 美金。
Q:辅驱和OBC 芯片的使用量是多少?
A:辅驱和OBC 芯片的使用量较少。一个OBC 通常需要4 到8 颗芯片,每颗芯片约2 美金,总成本在8 到16 美金之间。
Q:目前功率器件技术上国内外的差异如何?
A:在功率器件技术上,主要有IGBT、碳化硅和普通的MOS 管几种。碳化硅器件主要以碳化硅MOSFET 为主,二极管相对较少。总体来看,国内在技术上与国外仍有差距,但在一些领域已经取得了显著进展。
Q:目前国内IGBT 芯片的技术水平如何,与国际领先企业相比有何差距?
A:从技术角度来看,国内的IGBT 芯片技术普遍处于第六代到第七代之间,与国际领先的英飞凌相比,国内厂商的技术仅差半代到一代之间。中车最新的750 伏芯片在导通损耗和导通能力效率方面已经超过英飞凌,但并不全面。此外,国内一些厂商的650 伏、750 伏和1200 伏级别芯片设计技术和工艺技术与国际先进水平持平或接近,甚至个别已经超过了国外水平。
Q:国内企业在新能源汽车主驱芯片上的进展如何?
A:目前,国内在新能源汽车主驱芯片上的量产情况不如国外。博世的1200 伏芯片已经大量量产,比亚迪的小批量量产为20 毫欧。国内企业如中车和斯达还未实现大规模量产,艾斯特的设计由台湾汉磊代工,严格来说并非国内晶圆厂制造。
Q:国内碳化硅芯片的量产情况如何?
A:目前国内量产碳化硅芯片的主要企业是新洁能集成和比亚迪。新洁能集成与其他国内晶圆厂
合作模式下,在小鹏G6 上实现量产。其他如中电13 所、中电55 所等公司,虽然也有芯片资源和晶圆厂,但大多还处于主驱上测试阶段,没有大规模量产。比亚迪也实现了小批量量产,但国内总体上还集中在小功率非主驱应用场合。
Q:国内与国外在IGBT 芯片量产上的时间差距如何?
A:目前国内IGBT 芯片的量产在性能上还落后国外两年左右。国外已经在9 毫欧甚至更低的水平上量产,而国内大多集中在13 到16 毫欧之间,仍处于样品小批量测试阶段。未来两年内,国内有望实现量产,但届时国外可能已经在更低的毫欧水平上进一步发展,保持技术领先优势。
Q:AI 功能相关的元器件与传统产品相比,是否有功率需求上的差异?
A:AI 相关产品的功率需求差异主要取决于具体应用场景。比如无人驾驶、智能机器人、智能办公等大功率应用场景可能会需要更多的功率器件,如IGBT 和碳化硅。然而,对于一些不需要大功率的AI 应用场合,则不需要使用功率器件。目前,我们还没有详细调研具体AI 应用对功率器件的需求。
Q:电网领域对功率器件的需求情况如何?
A:电网领域对功率器件的需求主要集中在电力质量管理方面。比如,储能和风能并网后,由于电力在运输过程中的不稳定性,需要使用APF(有源电力滤波器)进行电能补偿。我们公司也在从事与电力相关的产品开发,专注于提升电网的电力质量。
Q:电能补偿模块的需求增长受到哪些因素影响?
A:电能补偿模块的需求增长主要受到天气和负载的影响。例如,夏天负载增加,对电能质量管理的需求也随之增加。此外,新能源汽车的充电负载增加,也需要电能质量的管理和补充。
Q:国家对大功率器件国产化的需求如何?
A:国家对大功率器件的国产化需求非常强烈,尤其是在电力领域。常见的电压等级包括600伏、1200 伏、1700 伏,尤其是1700 伏到3300 伏的超高压器件需求正在增加。这些高压器件能够降低电流损耗,提高输电效率。
Q:功率器件的价值量如何计算?
A:以650 伏150 安培的IGBT 模块为例,单颗模块的成本大约在140 元左右。一台设备可能需要4 到8 颗模块,总成本在1000 元左右。对于高压IGBT模块,如1700 伏450 安培的半桥模块,单价在500 到600 元之间。一台设备可能需要几十颗到几百颗模块,总成本可能达到几万到几十万元不等,具体取决于设备的功率需求和模块数量。
Q:市场对高压IGBT 的需求规模有多大?
A:目前没有具体的市场规模数据,但需求正在快速增长。如果需要具体数据,可以后续提供。
Q:储能市场的需求规模有多大?
A:储能市场的具体需求规模需要查看详细数据。回答者表示可以通过查看相关PPT 提供大致的数字。
Q:2024 年光伏市场的IGBT 规模预估是多少?
A:以光伏为例,2024 年光伏市场的IGBT 规模大概是22 亿人民币。
Q:2024 年新能源汽车、充电桩、光伏和储能市场的IGBT 规模预估分别是多少?
A:2024 年新能源汽车IGBT 的规模预计为349 亿人民币,充电桩大概为44 亿人民币,光伏大概为60 亿人民币,储能大概为27 亿人民币,整体市场规模大概为508 亿人民币。
Q:目前晶圆厂的产能扩张情况如何?扩产会对市场价格产生什么影响?
A:目前国内的晶圆厂,包括代工厂在内,确实有不少产能在扩张。尤其是碳化硅的扩产较多,而IGBT 的扩产相对较少,主要集中在12 寸的产能。新增产能预计在两到三年后才能正式投产。若新能源汽车市场增长率未达到预期,产能过剩将导致价格下降。目前,整车厂也在通过收购或入股方式整合资源。政府对新增晶圆厂已有管控,但一些地方政府仍在推动相关项目的建设。总体来看,未来两年内市场可能会出现产能过剩,进而导致价格下降。
纪要来源:【文八股调研】小程序