新能源汽車崛起，為功率器件帶來新機遇

在當前全球半導體行業(yè)的低迷時期，汽車半導體卻能實現(xiàn)逆勢增長。與此同時，汽車電子領域正在經(jīng)歷著一場結構性的轉型，受惠于汽車行業(yè)電氣化、智能化、網(wǎng)絡化和共享化四大新趨勢，以及新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展。新能源汽車（如混合動力車輛或純電動車輛）中的半導體元器件用量顯著高于傳統(tǒng)燃油車輛。

隨著燃油車輛不再使用汽油發(fā)動機、燃油箱或變速器，新能源汽車采用了電池、電動機和電子控制系統(tǒng)構成的“三電系統(tǒng)”，并增加了核心組件，如直流-直流模塊、電機控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、高壓電路等。在這些組件中，MOSFET和IGBT等功率器件發(fā)揮關鍵作用。

新能源汽車中的功率半導體應用

功率半導體是電子設備中能量轉換和電路控制的核心，主要用于改變電子設備中的電壓和頻率，以及直流-交流轉換等。汽車行業(yè)的轉型將推動功率器件的消耗增長。

據(jù)英飛凌的報告，新能源汽車中的功率半導體器件價值是傳統(tǒng)燃油車的五倍多。此外，功率器件還將越來越多地用于電動汽車充電站，進一步擴大市場。

根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，汽車級功率半導體的市場增長率最高。2020年，收入達到約61億美元，預計到2030年將達到265億美元，成為整個汽車半導體市場中收入最大的市場。

增長機遇：硅基MOSFET助力新能源汽車

MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）作為基本功率半導體器件，在新能源汽車領域發(fā)揮不可或缺的作用。它具有低驅動功率、快速開關速度、高工作頻率和強大的熱穩(wěn)定性等特點，適用于高頻和低至中等電壓應用。

MOSFET根據(jù)通道極性可分為“N型”和“P型”，分別稱為NMOSFET和PMOSFET，擁有不同的電壓容忍度和范圍。

在新能源汽車領域，MOSFET在汽車電子中扮演核心角色。根據(jù)行業(yè)預測，2022年，汽車部門在MOSFET終端應用中的比例將達到22%。此外，PC計算機和存儲設備的比例為19%，工業(yè)部門為14%。

在新能源汽車時代之前，MOSFET已經(jīng)在涉及電動功能的燃油車領域中應用，例如輔助制動、動力轉向和座椅控制系統(tǒng)。

隨著汽車電氣化的到來，MOSFET的需求顯著增加。在電動汽車中，電動制動的使用使得中高壓MOSFET成為功率域中的重要組件，如直流-直流變換器和車載充電器（OBCs），以促進電能的轉換和傳輸。每輛車使用的MOSFET數(shù)量增加到200多個。此外，隨著智能汽車的發(fā)展，MOSFET作為功率轉換的基礎設備，在高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、安全功能和信息娛樂等領域中支持數(shù)字和模擬芯片的功能實現(xiàn)。這可能會導致高端車輛中使用的MOSFET數(shù)量增加到每輛車超過400個。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，汽車級MOSFET的全球市場規(guī)模預計將在2026年達到30億美元，復合年增長率為12.25%。

IGBT：汽車功率器件的未來之選

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是另一種在汽車電子中廣泛應用的功率器件。它是由雙極型結型晶體管（BJT）和MOSFET組成的復合功率半導體器件，結合了BJT的高電壓耐受性和MOSFET的高輸入阻抗。

IGBT在新能源汽車中具有重要地位，直接影響車輛的輸出功率和性能。電動汽車的核心是高壓電池和相關的充電系統(tǒng)，而主逆變器的IGBT直接控制了直流（DC）和交流（AC）在驅動系統(tǒng)中的轉換，決定了新能源汽車的最大輸出功率和扭矩等關鍵數(shù)據(jù)。

在電動汽車的電力驅動系統(tǒng)中，IGBT用于逆變器模塊，將電池提供的直流電轉換為交流電以驅動電動機。在電源系統(tǒng)中，IGBT用于各種交流-直流和直流-直流變換器，以充電電池并執(zhí)行功率級別轉換功能。此外，IGBT逆變功率模塊用于電動汽車充電站，將直流電轉換為交流電，然后通過變壓器耦合和整流單元將其變換為不同的電流和電壓規(guī)格，以便為電動汽車充電。

目前，IGBT市場由主要的歐洲和日本制造商主導，前五家公司的市場份額超過60%。在IGBT領域，英飛凌科技具有32.7%的市場份額，是絕對的領軍者。

面向未來：碳化硅（SiC）引領新趨勢

雖然長期以來，硅基材料在汽車功率半導體中扮演重要角色，但在追求更高功率密度、更高頻率以及更好耐受高溫高壓等需求下，碳化硅（SiC）作為第三代寬禁帶半導體材料正在引發(fā)新的趨勢。

碳化硅（SiC）材料具有寬帶隙、高擊穿場強、高飽和電子漂移速度、高熱導率和高輻射抗性等特點，適用于高功率、高頻率和惡劣環(huán)境條件。

在應用方面，碳化硅（SiC）功率器件在電動汽車領域有著廣泛應用。它們用于電動驅動、OBC（車載充電器）和直流/直流轉換領域，可以顯著提升系統(tǒng)效率，減小電子系統(tǒng)體積，降低系統(tǒng)成本。

總結起來，在新能源汽車行業(yè)的推動下，功率器件市場充滿了巨大的潛力。相關行業(yè)制造商應該緊抓這一市場機遇，不斷創(chuàng)新和提升產(chǎn)品技術，以滿足不斷發(fā)展的市場需求。浮思特科技，為客戶提供優(yōu)質的汽車解決方案，提供穩(wěn)定的IGBT、SiC、MOSFET等功率器件，原廠代理，方案支持，品質保障。

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審核編輯 黃宇