在人工智能数据中心吸引业界广泛关注的当下,汽车电气化对于电力电子公司而言,依旧是一个极具潜力的长期收入机会。
xEV(新能源汽车)行业在经历了前期的快速发展后,正面临 “现实检验”。在 2024 - 2025 年,行业发展出现了阶段性变化,暂时向 HEV(混合动力汽车)/PHEV(插电式混合动力汽车)领域倾斜,不过 BEV(纯电动汽车)的销量仍在持续增长。从长期来看,预计到 2031 年,xEV 产量将以两位数的复合年增长率增长,达到 6960 万辆,约占全球轻型汽车产量的 70%。与此同时,xEV 动力设备的市场规模也将达到 145 亿美元,2025 年至 2031 年的复合年增长率为 13.8%。
从市场结构来看,在 2021 年至 2031 年期间,主逆变器占据 xEV 动力设备收入的绝大部分。2025 年,功率模块约占市场总价值的 84%,到 2031 年这一比例仍将维持在较高水平。其中,硅基 IGBT 模块依旧主导市场,但碳化硅(SiC)在价值份额方面正持续超越硅。主逆变器是关键的竞争领域,用于牵引逆变器的 SiC MOSFET 的增长速度约为 IGBT 的两倍。功率 SiC 器件市场的强劲增长主要得益于其在纯电动汽车(BEV)牵引逆变器中的应用,中国在基于 SiC 的 BEV 市场中处于领先地位。随着全球 OEM 厂商推出多个新平台,SiC 的应用范围正不断扩展至中国以外的地区。不过,衬底成本的快速下降在一定程度上抵消了整体市场价值的增长,导致平均售价(ASP)下降。此外,GaN HEMT 是目前增长快的技术,不过与硅和 SiC 器件相比,其市场份额仍然较小。
在供应链方面,xEV 供应链正围绕垂直整合进行整合和区域化。特别是中国的汽车制造商正越来越多地将牵引逆变器和电驱动桥的生产转移到企业内部,而老牌供应商则不断通过并购进行整合。尽管一些厂商(如比亚迪旗下的 FinDreams、华为)正在将多种电力电子功能集成到单个系统中,但 OBC(车载充电机)/DC - DC(直流 - 直流转换器)市场仍然主要由独立供应商提供服务。汽车供应商和整车制造商正日益推行功率半导体的多供应商战略,通过对同一组件或技术进行多供应商,有助于降低供应链风险、提高韧性,并避免对单一供应商的依赖。新进入者,如 OEM、IDM(集成器件制造商)、OSAT(封装测试厂)、研发实验室和初创企业等,正不断进入功率模块业务,而该行业正处于标准化、多源设计和专有、差异化设计之间的博弈阶段。中国正稳步提升其在价值链上的自主性,在终端系统和晶圆 / 转换器制造方面已较为成熟,但在前端芯片制造方面仍需进一步发展。中国功率器件厂商的崛起,得益于国内庞大的电动汽车市场等诸多因素。此外,行业内的整合和跨境交易正在加速,例如丹佛斯已完全收购了 Semikron Danfoss,博世、瑞萨、罗姆都在产能过剩的情况下重新评估其碳化硅制造布局,随着行业从技术验证转向确保产能和规模化执行,许可 / 合作交易也在不断增加。
在技术层面,电压升高、宽禁带技术的应用以及更深层次的集成正在重塑电动汽车电力电子技术。电池电压从 400V 向 800/1000V 的演变,是重塑整个电力电子堆栈中器件电压额定值、封装和热设计的关键驱动因素。系统集成不断加速发展,从独立组件向一体化系统转变,并且开始从动力总成扩展到与底盘系统的跨领域集成。碳化硅(SiC)仍然是高性能纯电动汽车(BEV)牵引逆变器的技术,尤其是在 800/1000V 车辆中;而硅基 IGBT 则在对成本敏感的混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)和入门级纯电动汽车(BEV)领域占据主导地位。氮化镓(GaN)的近期发展机遇主要集中在车载电池控制器(OBC)和直流 / 直流转换器(DC/DC 转换器)领域,其在牵引逆变器中的应用仍受限于高压器件的可用性和可靠性验证。采用单级拓扑结构的 GaN 基 OBC 有望成为 GaN 应用的下一个主要浪潮。功率模块封装正朝着更低的电感、更好的散热管理(双面冷却、Si3N4 基板、银烧结)和环氧树脂包覆成型的方向发展,一种以成本驱动为主的 “足够好” 的方法正在取代以性能驱动为主的 “卓越” 设计,并获得市场认可。嵌入式芯片封装技术前景广阔,但目前尚不成熟,尚无高压(≥600V)解决方案实现量产。晶圆技术正朝着更大的直径发展,硅晶圆达到 300 毫米,碳化硅晶圆达到 200 毫米,硅基氮化镓晶圆达到 300 毫米,以降低单芯片成本并提高生产规模,不过碳化硅和氮化镓器件制造商仍需努力克服晶圆缺陷和良率方面的挑战。