汽车功率半导体项目可行性研究报告-新能源车加速渗透
1.新能源汽车渗透加速，汽车功率半导体迎来量价齐升
政策支持&节能减排驱动新能源汽车加速渗透。我国《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》提出新能源汽车发展愿景，计划到2025年，国内新能源汽车渗透率达到20%。国际上，欧洲多国二氧化碳限排政策，新能源汽车补贴政策双管齐下，以应对全球气候变暖的压力，汽车电动化路线愈加明显。在欧盟，ACEA汽车温室气体排放协议规定，到2030年以前，汽车二氧化碳排放量需低于每公里59克。根据英飞凌测算，欧盟新能源汽车渗透率将在2030达到40%。
电动化带动功率半导体单车价值大幅提升，纯电车用功率半导体ASP达330美元是传统燃油车的4.6倍。以电力系统作为动力源的新能源汽车，对电子元器件功率管理，功率转换能力提出了更高的要求。在传统汽车中，功率半导体主要应用于车辆启动，发电和安全领域，低压低功率电子元器件即可满足其工作需求。而在新能源汽车中，电池输出的高电压需要进行频繁的电压变换，电流逆变，这些电路大幅提高了汽车对IGBT、MOSFET等功率半导体的需求。根据英飞凌数据，传统燃油车中，功率半导体含量为71美元，全插混/纯电池电动车中，功率半导体价值量为330美元，是传统燃油车的4.6倍。
2025年全球汽车功率半导体市场规模将达到80亿美元。根据Yole预计，2025年全球功率半导体市场规模将达到225亿美元。智研咨询统计2019年全球功率半导体市场中汽车领域占比35.4%，假设该比例维持不变，则预计2025年全球汽车功率半导体市场规模将达到79.65亿美元。
预计2025年全球新能源汽车功率半导体市场规模将达53亿美元，是2020年的7.3倍，CAGR为48.8%。根据Alix Partners预测全球汽车销量将从2020年7050万辆增长至2025年9400万辆，EV Tank预计全球新能源汽车销量将从2019年221万辆增长至2025年1200万辆，2025年全球新能源汽车渗透率将达到13%，较2019年提升10.36pct。上文提到，英飞凌2020年最新统计数据中，新能源汽车功率半导体单车价值量为330美元，考虑到目前全球半导体晶圆代工产能紧张，预计今年新能源汽车功率半导体价格仍将保持在较高水平，且未来单车价值将随着电动化趋势及双电机渗透率的增加逐步提升。根据以上数据，我们测算2025年全球新能源汽车功率半导体市场规模将达到53亿美元，是2020年的7.3倍，年复合增速为48.8%。
2、全球车用充电桩IGBT市场空间快速增长
新能源车重要配套设施充电桩数量将快速增长，带动关键零部件IGBT需求快速提升。随着新能源汽车渗透率的逐步提高，作为新能源汽车重要配套设施的充电桩数量也需要同步提升。根据麦肯锡统计，2020年中美欧新能源汽车充电需求约为180亿千瓦时，预计到2030年，新能源汽车充电需求量将达到2710亿千瓦时，年复合增速31.2%。新能源汽车充电设施需求的快速增长，也将带动充电桩关键零部件IGBT用量的大幅提升。
预计2020-2030十年间中美欧充电桩IGBT市场将有94亿美元增量空间。根据麦肯锡预计，中国、美国、欧盟三个地区需要在2020-2030十年间分别投入190亿/110亿/170亿美元资金建设新能源汽车充电桩2000万/2000万/2500万座，用以填补新能源汽车充电需求缺口。单个充电桩中，IGBT占总成本比例约20%.。由此我们可以推算出，未来十年中美欧新能源汽车充电桩用IGBT市场将有94亿美元增量空间。
3、汽车功率半导体中，IGBT最受益
IGBT和MOSFET是车用功率半导体的主要器件。IGBT在汽车内有四种不同应用，第一是主逆变器核心器件，主逆变器将电池输出的直流电逆变为交流电驱动汽车电机；第二应用在辅助逆变电路中，用来为其他汽车电子供电；第三应用在DC/DC直流斩波电路中，用来输出电压不同的电流；第四应用在OBC（充电/逆变）中，将外部输入的交流电逆变为直流电为新能源汽车电池充电。在电动化程度较低的汽车中，由于其电池输出电压低，功率器件工作的功率范围不高，可以用MOSFET替代辅助逆变电路、DC/DC直流斩波电路、OBC中的IGBT，以达到控制成本的目的。
3.1IGBT是新能源汽车电机驱动系统的核心器件
IGBT性能优越，是新能源汽车中功率半导体的核心部件。IGBT是Insulated Gate BipolarTransistor的缩写，即绝缘栅极双极型晶体管。它是BJT和MOSFET组成的复合功率半导体器件，集合了MOSFET开关速度快、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小和BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点。在新能源汽车中，IGBT模块主要用于大功率逆变器，以逆变直流电为交流电从而驱动汽车电机；还用于辅助功率逆变器，为车载空调等汽车电子设备供电。
IGBT按照不同应用环境，可分为IGBT单管，IGBT模块和IPM智能模块。IGBT单管是N沟道增强型绝缘栅双极晶体管，通过向PNP型晶体管提供基极电流，导通整个电路。由于其适用电流较小，通常在100A以下，适用功率较低。但IGBT单管外部电路复杂，封装难度高，能体现IGBT制造商技术、工艺水平。IGBT模块是由IGBT芯片与FWD（快速回复二极管）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，多芯片通过绝缘方式并联集成封装在模块中，其安全性、可靠性得到有效提升，更适合在高压大电流场景中工作。IPM智能模块是将IGBT器件与驱动电路、保护电路集成在一个模块上，由于其具有自我电路诊断、保护的功能，相比普通IGBT模块更智能化，常用于变频家电中。
2025年全球新能源汽车IGBT市场规模达44亿美元，CAGR为48.8%。根据Yole数据，2019年全球新能源汽车IGBT市场规模为6亿美元。EV Sales Blog数据公布2019年全球插电式混合动力汽车和纯电池电动车的销量约为220万辆，由此可推算出IGBT单车平均价值量为273美元（占单车功率半导体价值量83%），考虑到目前全球半导体晶圆代工产能紧张，预计今年新能源汽车功率半导体价格仍将保持在较高水平，且未来单车价值将随着电动化趋势及双电机渗透率的增加逐步提升，乘以EV tank给出的未来各年全球新能源汽车的销量预测，预计全球新能源汽车IGBT市场规模将从2020年约6亿增长至2025年44亿美元，复合增速约48.8%。
3.2.SiC性能更优，有望成为下一代技术
第三代半导体材料基底的功率器件具有更好的性能优势。与硅基半导体材料相比，以GaN，SiC为代表的第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。据英飞凌数据显示SiC材料的逆变器在体积、重量上比Si基材料逆变器分别低3倍、4倍；Rohm数据显示SiC MOSFET在应用中，开关频率可达到50KHz以上（而主流IGBT开关频率最高20KHz），能量损耗比Si基IGBT低73%。SiC基MOSFET相比IGBT具备更高的性能和更小的体积优势。
部分高端车型已启用SiC基MOSFET，有望成为未来发展方向。特斯拉Model 3是第一款集成全SiC功率模块的车型，由特斯拉工程设计部门与意法半导体合作完成，随即，英飞凌也成为了特斯拉Model 3SiC功率模块供应商。除此之外，比亚迪汉EV四驱版，成为国内首款批量搭载SiC MOSFET组件的车型，其SiC电控的综合效率高达97%以上。目前国内厂商也在积极布局SiC生产应用，如华润微在2020年7月已实现国内首条商用的6寸SiC生产线量产，规划产能为1000片/月。新洁能也已拥有多项第三代半导体相关专利，并预计推出SiC二极管系列产品，未来将重点布局新能源汽车应用领域。
当前SiC受制于成本、良率因素，大规模普遍采用还需时间。目前国际主流SiC衬底尺寸为4英寸、6英寸，由于晶圆面积小，芯片裁切效率低导致SiC衬底成本高昂，后续工艺中制造、封装良率低更使得SiC器件成本居高不下。根据中科院数据，同一级别下，SiC MOSFET的价格比Si IGBT高4倍。车规级电控器件要满足更为严格的性能指标，需要在极端温度、强烈震动的环境下保持稳定工作。因此在导入终端产品之前，SiC MOSFET需要经过长时间的可靠性认证，一般车规级IGBT模组认证期在2年左右。
汽车功率半导体项目可行性研究报告编制大纲
第一章总论
1.1汽车功率半导体项目背景
1.2可行性研究结论
1.3主要技术经济指标表
第二章项目背景与投资的必要性
2.1汽车功率半导体项目提出的背景
2.2投资的必要性
第三章市场分析
3.1项目产品所属行业分析
3.2产品的竞争力分析
3.3营销策略
3.4市场分析结论
第四章建设条件与厂址选择
4.1建设场址地理位置
4.2场址建设条件
4.3主要原辅材料供应
第五章工程技术方案
5.1项目组成
5.2生产技术方案
5.3设备方案
5.4工程方案
第六章总图运输与公用辅助工程
6.1总图运输
6.2场内外运输
6.3公用辅助工程
第七章节能
7.1用能标准和节能规范
7.2能耗状况和能耗指标分析
7.3节能措施
7.4节水措施
7.5节约土地
第八章环境保护
8.1环境保护执行标准
8.2环境和生态现状
8.3主要污染源及污染物
8.4环境保护措施
8.5环境监测与环保机构
8.6公众参与
8.7环境影响评价
第九章劳动安全卫生及消防
9.1劳动安全卫生
9.2消防安全
第十章组织机构与人力资源配置
10.1组织机构
10.2人力资源配置
10.3项目管理
第十一章项目管理及实施进度
11.1项目建设管理
11.2项目监理
11.3项目建设工期及进度安排
第十二章投资估算与资金筹措
12.1投资估算
12.2资金筹措
12.3投资使用计划
12.4投资估算表
第十三章工程招标方案
13.1总则
13.2项目采用的招标程序
13.3招标内容
13.4招标基本情况表
第十四章财务评价
14.1财务评价依据及范围
14.2基础数据及参数选取
14.3财务效益与费用估算
14.4财务分析
14.5不确定性分析
14.6财务评价结论
第十五章项目风险分析
15.1风险因素的识别
15.2风险评估
15.3风险对策研究
第十六章结论与建议
16.1结论
16.2建议
附表：
关联报告：
汽车功率半导体项目申请报告
汽车功率半导体项目建议书
汽车功率半导体项目商业计划书
汽车功率半导体项目资金申请报告
汽车功率半导体项目节能评估报告
汽车功率半导体行业市场研究报告
汽车功率半导体项目PPP可行性研究报告
汽车功率半导体项目PPP物有所值评价报告
汽车功率半导体项目PPP财政承受能力论证报告
汽车功率半导体项目资金筹措和融资平衡方案
