智能化與電動化雙輪驅(qū)動汽車MOSFET大有可為

MOSFET具備控制功率小、開關(guān)速度快的特點，廣泛應(yīng)用于低中高壓的電路中，是功率半導體的基礎(chǔ)器件。

硅基MOSFET是汽車功率半導體的基石，單車用量有望增至4倍。在進入新能源汽車時代前，MOSFET已應(yīng)用于燃油車中涉及電動功能的區(qū)域，單車用量約100個。隨汽車電動化開啟，以電制動的方式使得中高壓MOEFET作為DC-DC、OBC等電源重要組成部分應(yīng)用于汽車動力域以完成電能的轉(zhuǎn)換與傳輸，單車用量提升至200個以上；此外，隨著汽車智能化發(fā)展，ADAS、安全、信息娛樂等功能需MOSFET作為電能轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)器件支撐數(shù)字、模擬等芯片完成功能實現(xiàn)，使得中高端車型單車用量可增至400個以上。

汽車智能化是中低壓MOSFET器件的增量空間，汽車電動化是超結(jié)MOSFET等中高壓器件的發(fā)力方向。20-26年全球MOSFET市場將從74億美金增至89億美金，汽車應(yīng)用占比從25%增加至30%。在新能源汽車的拉動下，全球汽車功率器件市場將從48億美元增至108億美元，車用MOSFET將從18.3億美元增至26.7億美元 （CAGR20-26=6.5%）。其中，ADAS與非燃油汽車動力總成應(yīng)用的增速最快。

行業(yè)動態(tài)

8月新能源汽車銷量保持強勁，環(huán)比增長超12%。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，我國8月新能源汽車保持強勁，單月銷量66.6萬輛 （YoY+107.5%，MoM+12.3%）。其中，比亞迪銷量17.4萬輛（YoY+157%，MoM+7%）保持領(lǐng)先，造車新勢力方面埃安銷售2.7萬輛（YoY+133%，MoM+8%），小鵬1.6萬輛 （YoY+33%，MoM-17%），哪吒1.6萬輛（YoY+142%，MoM+14%），理想0.5萬輛（YoY+-52%，MoM-56%），蔚來1.1萬輛（YoY+82%，MoM+6%），零跑1.3萬輛（YoY+179%，MoM+4%），AITO1.0萬輛 （MoM+39%），極氪0.7萬輛（MoM+43%）。

8月新能源乘用車市場創(chuàng)歷史新高，B級車銷量走強。據(jù)乘聯(lián)會統(tǒng)計，8月純電動批發(fā)銷量49.0萬輛，其中B級電動車銷量增速最快13.7萬輛（YoY+100%，MoM+58%），占純電動份額為28%。純電動A00批發(fā)銷量12.4萬輛，環(huán)比下降5%，占純電動份額為25%；A0級批發(fā)銷量9.3萬輛，占純電動份額為19%。比亞迪純電動與插混雙驅(qū)動夯實自主品牌新能源領(lǐng)先地位；以奇瑞集團與廣汽集團為代表的傳統(tǒng)車企表現(xiàn)突出。

7月新能源乘用車電機電控搭載量為47.9萬臺（YoY+98.6%），OBC 裝機量共 43.6萬套（YoY+104.3%）。在電控系統(tǒng)方面，三合一電驅(qū)動系統(tǒng)搭載量為28.8萬臺（YoY+136.1%）， 占比達60.1% ，其中中車時代電氣電控搭載量1.74萬套（YoY+311%），系統(tǒng)搭載量1.71萬套（YoY+》500%），成為增速最快的廠商之一。OBC市場整體保持增長態(tài)勢，前五位格局基本保持不變。

7月我國新能源上險乘用車功率模塊國產(chǎn)供應(yīng)商斯達半導、比亞迪半導體、中車時代電氣合計占比超50%。據(jù)NE時代統(tǒng)計，22年7月我國新能源上險乘用車功率 模塊搭載量約42.4萬套，其中比亞迪半導體搭載約9.9萬套（占23%），斯達半導約7.0萬套（占17%），時代電氣約5.5 萬套（占13%），預計國產(chǎn)化率將隨各家產(chǎn)能釋放環(huán)比提升。

智能化與電動化雙輪驅(qū)動汽車MOSFET大有可為

硅基MOSFET：汽車功率半導體的基石

在傳統(tǒng)燃油汽車中，中低壓MOSFET（金屬-氧化物半導體場效應(yīng)晶體管， Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）已廣泛應(yīng)用于車中電動功能的區(qū)域，是傳統(tǒng)汽車功率器件的主要部分，單車用量約100個。隨汽車電動化開啟，電能取代燃油成為汽車驅(qū)動的能量來源，汽車能量流發(fā)生變化。新能源汽車不再使用汽油發(fā)動機、油箱或變速器，“三電系統(tǒng)”即電池、電機、電控系統(tǒng)取而代之；相應(yīng)地，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的核心器件——功率半導體含量大大增加。其中，中高壓MOEFET 開始廣泛應(yīng)用于汽車的DC-DC、OBC等中壓電動部分以協(xié)助完成電能的轉(zhuǎn)換與傳輸，單車平均用量提升至200個以上；此外，隨著汽車智能化發(fā)展，ADAS、安全、信息娛樂等功能均需使用 MOSFET，根據(jù)英飛凌數(shù)據(jù)，未來中高端車型中 MOSFET 單車用量將有望增至400個。

MOSFET可通過控制電壓實現(xiàn)電路的“導通”或“關(guān)斷”，最終對電流與電壓實現(xiàn)調(diào) 控，是一個快速的“電子開關(guān)”。以平面型MOSFET為例，通過控制漏極和源極、柵極與源極之間的電壓，可使得電子在器件中形成“溝道”，實現(xiàn)器件的導通；通過調(diào)節(jié)電壓的大小可以控制導通電流大小。最終，通過“開”與“關(guān)”的切換，配合其他元器件，實現(xiàn)直流電與交流電、電流頻率、電壓高低等狀態(tài)的切換。因此，降低器件電流傳輸過程中的損耗（如導通電阻）以提升電能的轉(zhuǎn)換效率是MOSFET器件技術(shù)演進的主要驅(qū)動力。

由于下游應(yīng)用對耐受電壓、開關(guān)頻率、導通電阻等器件性能要求不同，MOSFET器件發(fā)展出了平面型、溝槽型及超級結(jié)等不同結(jié)構(gòu)。平面型 MOSFET 結(jié)構(gòu)由于芯片面積大（耐壓高）且工藝簡單，可應(yīng)用于對中小電流的場景；而溝槽型 MOSFET 相比平面型MOSFET縮短了電流的導通路徑（消除了 J-FET 電阻），在低壓高電流的場景中被廣泛應(yīng)用；在此基礎(chǔ)上，為進一步提升溝槽柵結(jié)構(gòu)耐壓能力與導通性能，將電場強度均勻化且用低阻N層設(shè)計的超級結(jié)MOSFET（SJ-MOS）出現(xiàn)，并廣泛應(yīng)用于中高壓大電流的電源場景中。

MOSFET為汽車電能傳輸?shù)闹饕骷?/p>

MOSFET被廣泛應(yīng)用于汽車中涉及（有刷、無刷）直流電機、電源等零部件中，隨著汽車智能化、電動化應(yīng)用場景不斷豐富：

智能化應(yīng)用：

ADAS：安全管理、域控制系統(tǒng)、泊車系統(tǒng)；

車身電子：車身電源、中控系統(tǒng)、溫度控制、網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)、智能門鎖、照明系統(tǒng)；

底盤與安全：懸掛系統(tǒng)、電子輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、安全氣囊、駐車及防抱死制動系統(tǒng)；

信息娛樂系統(tǒng)：顯示控制、音頻、儀表盤、娛樂功能、遠程信息處理。

電動化應(yīng)用（傳統(tǒng)汽車與新能源汽車不同）

傳統(tǒng)燃油汽車：發(fā)動機與變速箱管理、內(nèi)燃機輔助系統(tǒng)、啟停系統(tǒng)；

新能源汽車：DC-DC電源、車載充電器。

MOSFET在傳統(tǒng)汽車中已廣泛使用，單車使用量近100個。在傳統(tǒng)汽車中，從關(guān)鍵 的電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）、電動制動和噴射系統(tǒng)到加熱、通風系統(tǒng)、座椅調(diào)節(jié)都需要用到MOSFET。以EPS為例，系統(tǒng)需要8個40V MOSFET，6 個配合電機完成轉(zhuǎn)向功能，2個配合電源管理芯片（PMIC）實現(xiàn)電路安全斷開功能。

汽車智能化是未來中低壓MOSFET器件的拓展方向。隨著汽車智能化發(fā)展，ADAS、安全、信息娛樂等功能需MOSFET作為電能轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)器件支撐數(shù)字、模擬等芯片完成功能實現(xiàn)。以EPS系統(tǒng)為例，隨著對安全性要求的提升，系統(tǒng)要求增加失效可操作（Fail-Operational）功能，即增加一套冗余系統(tǒng)作為備用，在發(fā)生罕見故障時EPS仍可保持工作；相應(yīng)地，MOSFET用量由8個增加至22個。

超結(jié)MOSFET是汽車電動化后的動力總成部分的新增器件類型，主要應(yīng)用于DC-DC電源與車載充電器（OBC）中。在動力總成部分，汽車電動化后以電制動的方式使得動力相關(guān)的電源如 DC-DC、車載充電器以及逆變器等功率提升，需要適用于中高壓大電流的超結(jié)MOSFET、IGBT、SiC MOSFET器件及模塊完成電能的高效轉(zhuǎn)換。以華潤微提供的汽車MOSFET應(yīng)用參考為例，在新能源汽車車載充電器部分需增加 16 個超結(jié)MOSFET。

新能源汽車OBC、HV-LV DC-DC中650V以上超結(jié)MOSFET被大量選用。在新能源汽車中車載充電器OBC主要利用交流電網(wǎng)提供的電能為高壓動力蓄電池充電、HV LV DC-DC電源轉(zhuǎn)化器則是將汽車的高壓區(qū)和低壓區(qū)連接在一起。根據(jù)汽車動力等級與電池大小不同，OBCDC-DC電源的器件對應(yīng)電壓大致分為650V、1200V。650V器件以超結(jié)MOSFET為主，以英飛凌方案為例，在OBC方案中超結(jié)MOSFET用量可拓展至20個，DC-DC中約需8個以上。

超結(jié)MOSFET是目前主流中低壓OBC、DC-DC電源方案考慮性能、成本與效率的最佳選擇。超級結(jié)MOSFET在導電性、開關(guān)和驅(qū)動損耗性能優(yōu)秀且可滿足汽車大部分中壓（600-650V）的電源產(chǎn)品要求；由于工藝成熟且產(chǎn)品組合最多，是最具性價比的選擇。因此，在主流中低功率（6.6KW11KW）的OBC、HV LV DC-DC轉(zhuǎn)換器（500V以下汽車高壓電池）中，MOSFET被大量選用。

MOSFET主驅(qū)動方案廣泛應(yīng)用于30KW以下的 A00 級車中。主驅(qū)動功率在20-30kW范圍的純電動A00級車其電機控制器對功率器件要求與車載充電器相近，MOSFET作為低成本方案被選用。目前MOSFET主驅(qū)動方案在我國新能源乘用車市場滲透率近15%，代表品牌為北汽制造、昌河、奇瑞、五菱、小虎、凌寶、新特、海馬、 知豆、雷丁、東風風光、榮威、領(lǐng)途、東風風神、眾泰、朋克、寶駿、思皓等。

汽車智能化與電動化驅(qū)動MOSFET市場增長

全球MOSFET器件市場26年將增至89億美元，其中汽車應(yīng)用占30%；全球汽車功率器件市場將增至108億美元，MOSFET占比約25%。結(jié)合Omdia與Yole數(shù)據(jù)，我們預計2020-2026年全球MOSFET市場將從74億美元增至89 億美元，受益于汽車智能化、電動化，汽車應(yīng)用占比從25%增加至30%。2020-2026年全球汽車（含燃油車）功率器件市場將從48億美元增至108億美元（CAGR20-26=14.4.%），其中汽車MOSFET單管及模塊市場將從18.3億美金增至26.7億美元（CAGR20-26=6.5%），IGBT、SiC等器件主要應(yīng)用于新能源汽車，相對增速較快。

汽車平均MOSFET用量將增加至135個以上，ADAS（CAGR20-26=21.9%）與非燃油汽車動力總成（CAGR20-26=26%）市場增速最快。受益于汽車智能化，20-26年MOSFET非動力應(yīng)用市場將從8.3增至11.1億美元，其中ADAS在安全管理、域控制系統(tǒng)、 泊車系統(tǒng)智能化升級的拉動下將從0.3增加至0.9億美元；受益于汽車電動化， 包含輕混動的非燃油車動力總成市場將從1.5增至6億美元。

審核編輯 ：李倩