功率半导体包括功率半导体分立器件（含模块）以及功率 IC 等。其中，功率半导体分立器件，按照器件结构划分，可分为二极管、晶闸管和晶体管等。

　　据中商产业研究院数据，功率半导体分立器件中，以 MOSFET 和 IGBT 为代表的晶体管占比最大，约 28.8%。

　　从目前市场需求来看，硅基 MOSFET、硅基 IGBT 以及碳化硅为目前功率半导体分立器件的主力产品。本文也将重点围绕硅基 MOSFET、IGBT 和碳化硅等功率分立器件（含模块）展开分析和研究。

　　➢MOSFET，具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、制造工艺简单和辐射强等优点，通常被用于放大电路或开关电路。MOSFET 按照不同的工艺可分为平面型Planar MOSFET、沟槽型 Trench MOSFET、屏蔽栅 SGT MOSFET 和超级结SJMOSFET。按照导电沟道可分为 N 沟道和 P 沟道，即 N-MOSFET 和 PMOSFET。按照栅极电压幅值可分为耗尽型和增强型。

　　随着 MOSFET 技术和工艺不断成熟，成本将不断下调。中高端产品也将逐渐向中低端产品下沉。比如 Trench MOSFET 将从中端下沉至中低端，替代部分平面MOSFET 的低端市场。SGT MOSFET 将部分替代 Trench MOSFET 的低压应用市场，从中高端下沉至中端。

　　SGT MOSFET、SJ MOSFET 和碳化硅 MOSFET 或是 MOSFET 未来三大主力产品。自上世纪70年代 MOSFET 诞生以来，从平面 MOSFET 发展到 Trench MOSFET，再到 SGT MOSFET 和 SJ MOSFET，再到当下火热的第三代宽禁带MOSFET（碳化硅、氮化镓），功率 MOSFET 的技术迭代方向主要围绕制程、设计（结构上变化）、工艺优化以及材料变更，以实现器件的高性能——高频率、高功率和低损耗等。

　　➢ IGBT 俗称电力电子装置的“CPU”，是能源变换与传输的核心器件，由 BJT 和 MOSFET 组合而成，是一种全控型、电压驱动的功率半导体器件。IGBT 没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。IGBT 同时具有 BJT和 MOSFET 的优点，即高输入阻抗、低导通压降、驱动功率小而饱和压降低等，IGBT 与 BJT 或 MOS 管相比，其优势是它提供了一个比标准双极型晶体管更大的功率增益，以及更高的工作电压和更低的MOS 管输入损耗。因此广泛应用于直流电压为 600V 及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路和牵引传动等场景。

　　IGBT 相比 MOSFET，可在更高电压下持续工作，同时需要兼顾高功率密度、低损耗、高可靠性、散热好、低成本等因素。一颗高性能、高可靠性与低成本的IGBT芯片，不仅仅需要在设计端不断优化器件结构，对晶圆制造和封装也提高了更高的要求。

　　产品由低端逐步走向中高端，国产替代空间广阔。我国功率半导体产业仍处于起步阶段，总体呈现产业链完整、厂家多、发展迅速等特点。截止 2022 年 4 月，中国功率半导体相关企业已超 320 家。主要分布在广东（130 家）和江苏（56 家）等东南沿海地区。

　　国产功率半导体已在众多领域应用，特别是低端产品，如二极管、三极管、晶闸管、低压 MOSFET（非车规）等，已初现“规模化效应、国产化率相对较高”等特点。在中高端领域，如 SJ MOSFET、IGBT、碳化硅等，特别是车规产品，由于起步晚、工艺相对复杂以及缺乏车规验证机会等问题，国内厂家依然在追随海外厂家技术发展路线。但近年来，市场逐渐从依赖进口向国内自给自足转变，国产替代潜力大。

　　芯片进口金额持续处于高位，功率半导体市场空间足够大。据中国海关总署数据，2021年，中国进口集成电路 6354.8 亿个，同比增长 16.92%。全年进口金额累计为4325.54 亿美元，同比增涨 23.59%。中国为功率半导体消费大国，2021 年中国功率半导体市场规模约为183亿美元，同比增长 6.4%，预计 2022 年将进一步增长至 191亿美元。

　　国家和地方政策支持，加速国产替代进程。受益于国家和地方政府的鼓励政策，国内电动汽车与充电桩、光伏与储能等领域需求增长，功率半导体竞争格局有望被重塑——国内功率半导体的国产化进程有望加速。

　　功率半导体应用前景广阔，几乎涵盖了所有电子产业链。以 MOSFET、IGBT以及SiC MOSFET 为代表的功率器件需求旺盛。根据性能不同，广泛应用于汽车、充电桩、光伏发电、风力发电、消费电子、轨道交通、工业电机、储能、航空航天和军工等众多领域。

　　Yole 数据预测，至 2025 年，全球功率半导体分立器件和模块的市场规模将分别达到 76 亿美元和 113 亿美元。据中国产业信息网数据，2023 年中国地区IGBT 市场规模预计达到 290.8 亿元，同比增长 11.6%。据中国半导体器件行业现状深度分析与未来投资预测报告数据，2023 年中国地区 MOSFET 市场规模将达到 396.2 亿元（56.6 亿美元，人民币兑美元汇率按照 7 计算），同比增长 4.8%。

　　MOSFET 汽车应用（电动汽车和汽车充电桩占比居首位，高达33%，其中电动汽车和充电桩分别占比 25%和 8%。从耐压范围看，到 2026 年，低压 MOSFET（0-40V）占总需求的 39%，中压（41V-400V）占 26%，高压（大于等于 600V）广泛应用在 220V 系统中，占总需求的 35%。同时，SiC MOSFET 和 GaN MOSFET市场渗透率在逐步提高。

　　➢ 电动汽车：电动汽车进一步渗透终端消费市场，带动功率器件和模块需求快速增长。特别是 MOSFET 和 IGBT（包括单管及模组）的增长较为显著。据贝壳投研数据，2021年中国车规级IGBT 市场规模为 47.8 亿元，预计到 2025 年，其将达到 151.6 亿元。据芯谋研究数据，2021 年和 2025 年中国车规 MOSFET 的市场规模分别为 73.5 亿元（10.5 亿美元，汇率按7计算）和 122.5 亿元（预测数据，17.5 亿美元，汇率按7计算）。

　　➢ 充电桩：受益于新能源汽车快速增长，与之配套的充电桩市场亦呈现快速发展态势。据亿渡数据预测，至 2026 年，中国充电设施市场规模将达 2870.2亿元，2022 年到 2026 年复合增长率高达 37.83%。从直流充电桩相关零部件分解可以看出，充电机是充电桩的最核心部件，成本占充电桩的 50%以上，而功率半导体是充电机的最核心组成部分，成本占充电机的一半以上。

　　➢ 光伏：据中国光伏行业协会数据，至 2025 年，中国新增光伏装机保守预测为90GW，同比增长10%。据未来智库数据预测，2025 年中国光伏逆变器市场规模达 196 亿元。

　　逆变器是光伏系统的心脏，中高压 MOSFET、IGBT 及碳化硅等功率器件是光伏逆变器的核心，其决定着光伏逆变器的性能高低，进而直接影响光伏系统的稳定性、发电效率以及使用寿命。据中商产业研究院数据，光伏逆变器主要由机械件、电感和半导体器件构成，分别占比 27.6%、14.2%、11.8%。

　　综上，在电动汽车、充电桩以及光伏逆变器等多轮驱动下，功率器件有望稳健增长，为千亿赛道奠定坚实路基。

　　汽车的百年史里，数次技术变革都极大的推动了汽车消费和汽车工业的发展，如发动机控制、自动变速、底盘、主被动安全、通信及多媒体影音等技术。虽然这些技术给汽车的驾驶感受和舒适性都带来了提升，但汽车能源供给方式、驾驶方式以及驱动方式都没有发生变化。

　　如今，传统燃油车动力和传动系统将被电动车的大、小三电系统取代。自动驾驶、线控底盘、网联化和软件化，车、路和云端协同等赋予了汽车新的定义和生命力。汽车已不再单单是一个载客的交通工具，而是被定义为一个智能科技终端、可以在其中工作和休闲的第三移动空间。

　　电动汽车作为新能源汽车的最重要载体和代表，是承载先进汽车科技的代名词，也逐渐成为消费者选择的主流。而中国已成为引领全球电动汽车技术发展的最大的新能源汽车产销市场。2016 年中国电动汽车市场渗透率仅有 1%。而在疫情等外界因素影响之下，2022 年前三季度中国电动汽车市场渗透率已经达到 24%，实现了飞跃式增长。

　　2022 年 1-9 月份，全球新能源汽车销量再创新高，达 726 万辆，同比增长 67.56%。其中欧洲销售 166 万辆，同比增长 6.68%；美国销量快速提升，达 72 万辆，同比增长59.67%；中国新能源汽车销量继续领跑全球，销量达到 400 多万辆，同比增长 110%。全球新能源汽车累计销量突破 2500 万辆。

　　2022 年 1-12 月份，中国新能源汽车销量共计 688.7 万辆，同比 2021 年增加 1 倍。可见，即使上半年疫情影响带来的供应链中断、动力电池上游原材料涨价以及多数汽车芯片依然紧缺的形势下，新能源汽车销售市场热情不减。如比亚迪增长最为显著，全年累计销售 186.85 万辆，同比增长 152.5%，其中纯电车型销量突破 91.1 万辆。

　　车载功率半导体稳健发展，离不开高压平台应用的助推。整车动力电池电压平台有望将逐渐从现有的 400V 升级到 800V系统，以满足消费者对电动汽车的长续航、快速充电等期待，而这将对功率半导体的性能参数提出了更高的要求，中高压功率器件如 SJMOSFET、IGBT和碳化硅 MOSFET将会在车端大量应用，其单车价值量有望继续提升。

　　据半导体行业纵横数据，混动和纯电动汽车上功率半导体价值量分别占单车半导体总价值的 40%和 55%。据英飞凌统计数据，纯电动汽车半导体价值量预估在 1000 美元左右，而功率半导体达 550-600 美元左右。而车载功率半导体中最具代表的即 IGBT 和MOSFET。

　　车规功率半导体需求强劲，电动化与高压化是两大重要推动力。随着汽车电动化、高压化逐步渗透，功率半导体在电动汽车上单车价值量有望进一步提高。

　　➢ 在传统燃油车上，单车功率半导体价值量在 71 美元左右。且主要以中、低压MOSFET 应用为主，比如在车门、车窗、座椅调节、后视镜、仪表、影音、HUD、自动启停、雨刷、天窗、转向 ECU、制动 ECU、安全气囊、空调电动水泵、座舱仪表灯、前后视大灯驱动等涉及电机等应用场景大量使用。MOSFET 单车用量超100 颗。比如单个转向 ECU 中使用数量达 8 颗。平均单价 2-10 元人民币不等。

　　➢ 电动汽车包括纯电动，插电混动，混动（中混和强混）等。在此类汽车上，电机驱动、照明、热管理、电动汽车主驱逆变器、DC/DC、升压器和 OBC（车载充电器）等产品将依据各自的工作功率大小，选择不同的功率半导体器件。高、中、低压硅基 MOSFET、IGBT 和 SiC MOSFET 均有广泛使用。

　　不同类型的功率半导体分立器件和模块，在汽车上都能找到应用的落脚点。车载功率半导体种类多，在做选型时，成本和效率是最关键的两大要素。首先需要考虑需要多大功率，再去匹配多大的电压和电流，再结合系统效率和成本最终设计出一套最优方案。功率半导体分立器件和模块根据在车上不同的系统应用，则选用不同规格的器件。

　　由此可见，功率半导体在电动汽车上应用场景非常广泛。不同种类，不同规格的产品都能匹配到不同的系统应用。电动汽车销量稳健增。