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電動化趨勢下,新能源汽車功率半導(dǎo)體需求快速提升

電動化趨勢下,新能源汽車功率半導(dǎo)體需求快速提升

新能源汽車全球加速普及,電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化為功率半導(dǎo)體帶來廣闊市場。為了完成《巴黎氣候協(xié)定》的目標,全球多數(shù)國家已明確碳中和時間,我國預(yù)計2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和。隨著碳中和目標推進,新能源汽車行業(yè)迎來快速發(fā)展期。

預(yù)計到2025年全球新能源汽車滲透率達20%,我國達34%領(lǐng)跑全球。


新能源汽車(混合動力汽車或純電動汽車等)半導(dǎo)體含量顯著高于傳統(tǒng)汽車。其中,新能源汽車功率半導(dǎo)體用量及規(guī)格均高于傳統(tǒng)燃油車,功率半導(dǎo)體約占每輛車半導(dǎo)體價值量增量的四分之三。早在英飛凌Q4 FY2021財報數(shù)據(jù)已顯示,一輛配備傳統(tǒng)內(nèi)燃機的汽車的平均半導(dǎo)體含量為490美元,輕混合動力汽車為600美元,全混合動力為890美元,插電式混合動力及純電動汽車為950美元。其中,功率半導(dǎo)體約占每輛車半導(dǎo)體價值量增量的85%。


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與傳統(tǒng)燃油車和弱混合動力汽車相比,電動汽車并無發(fā)動機和啟停系統(tǒng),但由于電力轉(zhuǎn)換與控制要求提升,因而多出主電控(電驅(qū))、車載電動空調(diào)、DC-DC、OBC、電池管理系統(tǒng)(BMS)等部件,帶動功率半導(dǎo)體需求提升。

功率半導(dǎo)體的增量具體可拆分為:(1)主傳動/逆變器:一般選用Si基IGBT(模塊)、SiC基MOSFET;(2)充電器(OBC):開關(guān)頻率較高,一般選用采用驅(qū)動功率為3-6KWSi基MOSFET、10-40kW的Si基IGBT、SiC基MOSFET;(3)DC-DC轉(zhuǎn)換:涉及低電壓直流轉(zhuǎn)換,一般選用Si基MOSFET;(4)高壓輔助驅(qū)動:高壓配電,一般選用Si/SiC/GaN MOSFET(模塊);(5)電池管理系統(tǒng)(BMS):低電壓,一般選用Si基電池管理ICs。

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新能源汽車對功率半導(dǎo)體規(guī)格要求遠高于傳統(tǒng)燃油車,IGBT模塊因此成為新能源汽車領(lǐng)域功率半導(dǎo)體主流選擇。傳統(tǒng)燃油車的電壓功率要求較低,一般要求動力總成電壓為30-40V、電助力制動器電壓為60-80V、點火器電壓為40-80V及單車平均電氣功率≤20kW,此場景下一般選用低導(dǎo)通阻抗的高性能低壓MOSFET。相較而言,純電動汽車(EV)或混合動力汽車(HEV)的核心在于高壓(200-450V DC)電池及其相關(guān)的充電系統(tǒng)。純電動汽車主電機驅(qū)動一般要求功率器件的驅(qū)動功率在20-150kW,平均功率約在70kW。由于較高的驅(qū)動功率、電壓以及高能耗敏感度,電動車廠往往會采用導(dǎo)通壓降小、工作電壓高的IGBT模塊,而非在傳統(tǒng)燃油車中采用的MOSFET。

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國內(nèi)新能源汽車領(lǐng)域功率半導(dǎo)體量價提升邏輯下,廣闊需求端空間為國產(chǎn)替代提供支撐。結(jié)合新能源汽車較傳統(tǒng)燃油車在功率半導(dǎo)體單車價值量上的顯著增量,及國內(nèi)市場新能源汽車銷量及滲透率的持續(xù)提升,預(yù)計國內(nèi)新能源汽車領(lǐng)域的功率半導(dǎo)體需求將在未來五年內(nèi)快速提升,為國產(chǎn)替代提供需求端基礎(chǔ)。

預(yù)計到2025年全球新能源汽車IGBT規(guī)模接近40億美元,中國達22億美元。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研,通常新能源汽車IGBT的單車價值量在300美金左右。我們假設(shè)新能源汽車雙電機的滲透率逐年提升,IGBT受益于景氣周期先漲價,之后由于技術(shù)成熟、市場競爭等因素價格逐漸下降;假設(shè)SiC的滲透率逐年增加,對IGBT形成一定的替代。我們測算出2025年全球新能源汽車IGBT的規(guī)模達到39.78億美元,5年CAGR為39.4%;中國達到22.05億美元,5年CAGR為46.5%,中國將成為全球新能源汽車IGBT主要的市場。


2.3.海外缺芯疊加國內(nèi)新能源汽車爆發(fā),國內(nèi)企業(yè)迎來發(fā)展窗口期

供給端,缺芯問題在以英飛凌為代表的功率半導(dǎo)體廠商中依然明顯,IGBT和MOSFET為代表的功率半導(dǎo)體交期依然維持穩(wěn)中有升態(tài)勢,預(yù)計未來短期內(nèi)供給端緊張難以緩解。從貨期角度看,英飛凌IGBT和MOSFET貨期自2020Q1起持續(xù)提升,2021Q4整體交貨周期依然普遍保持在40-50周,而不缺貨情況下交貨周期一般僅在10-16周。考慮到供給端擴產(chǎn)周期一般需要9-12月甚至更長,F(xiàn)ab廠產(chǎn)能已普遍排得較滿。


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結(jié)合前節(jié)討論的國內(nèi)新能源汽車市場的高景氣度,功率半導(dǎo)體市場存在較大供需錯配,行業(yè)缺芯凸顯芯片國產(chǎn)化瓶頸現(xiàn)狀,給予國產(chǎn)廠商難得的“試錯”機會,國產(chǎn)廠商迎來供應(yīng)鏈導(dǎo)入良機。芯片供應(yīng)鏈恢復(fù)時間不確定,缺芯致使下游需求方提高了對國產(chǎn)芯片產(chǎn)品的試錯容忍度并選擇國產(chǎn)廠商產(chǎn)品以解決部分燃眉之急,為芯片企業(yè)提供了絕佳的導(dǎo)入機會,在得到客戶驗證通過并大規(guī)模放量后,國產(chǎn)芯片廠商將進一步鞏固其行業(yè)地位并實現(xiàn)更高的國產(chǎn)化率和延續(xù)本土化趨勢。部分廠商正抓住國產(chǎn)替代的機遇窗口,在各自領(lǐng)域取得突破,實現(xiàn)業(yè)績規(guī)模快速增長。

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在新能源汽車領(lǐng)域,國內(nèi)功率半導(dǎo)體企業(yè)已有進展,部分廠商開始在新能源汽車特別是A級車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)批量供貨:

比亞迪半導(dǎo)體:(1)IGBT領(lǐng)域:據(jù)Omdia統(tǒng)計,以2019年IGBT模塊銷售額計算,公司在中國新能源乘用車電機驅(qū)動控制器用IGBT模塊全球廠商中排名第二,僅次于英飛凌,市場占有率19%,2020年公司在該領(lǐng)域保持全球廠商排名第二、國內(nèi)廠商排名第一的領(lǐng)先地位。(2)SiC器件領(lǐng)域:公司已實現(xiàn)SiC模塊在新能源汽車高端車型電機驅(qū)動控制器中的規(guī)模化應(yīng)用,也是全球首家、國內(nèi)唯一實現(xiàn)SiC三相全橋模塊在電機驅(qū)動控制器中大批量裝車的功率半導(dǎo)體供應(yīng)商。

斯達半導(dǎo):2021年公司新能源行業(yè)營業(yè)收入為57,146.05萬元,較上年同期增長165.95%。車規(guī)級SGT MOSFET (split-gate trench MOSFET)開始小批量供貨。2021年,公司生產(chǎn)的應(yīng)用于主電機控制器的車規(guī)級IGBT模塊持續(xù)放量,合計配套超過60萬輛新能源汽車,其中A級及以上車型配套超過15萬輛,同時公司在車用空調(diào),充電樁,電子助力轉(zhuǎn)向等新能源汽車半導(dǎo)體器件份額進一步提高。

時代電氣:在其新興裝備業(yè)務(wù)板塊中,針對新能源汽車行業(yè)已面向市場推出多個平臺的電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)品,應(yīng)用于純電動、混合動力乘用車,同時已與一汽集團、長安汽車等國內(nèi)一流汽車制造商開展深入項目合作,實現(xiàn)批量產(chǎn)品交付業(yè)績。此外,公司募投新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用項目,擬以電驅(qū)系統(tǒng)為主推產(chǎn)品,利用公司自主IGBT的資源優(yōu)勢,突破扁線/油冷電機集成應(yīng)用、SiC模塊應(yīng)用、雙面冷卻模塊應(yīng)用等多項研發(fā)應(yīng)用技術(shù)。

士蘭微:2021年,基于公司自主研發(fā)的V代IGBT和FRD芯片的電動汽車主電機驅(qū)動模塊,已在國內(nèi)多家客戶通過測試,并已在部分客戶批量供貨。目前公司正在加快汽車級和工業(yè)級功率模塊產(chǎn)能的建設(shè)。2021年,公司分立器件產(chǎn)品的營業(yè)收入為38.13億元,較上年增長73%。


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新能源汽車功率半導(dǎo)體清洗

針對各類半導(dǎo)體不同的封裝工藝如功率器件QFN,為保證產(chǎn)品的可靠性,合明科技研發(fā)多款自主知識產(chǎn)權(quán)專利清洗劑,針對不同工藝及應(yīng)用的半導(dǎo)體封裝需要的精密清洗要求,合明科技在水基清洗方面開發(fā)了較為完整的水基系列產(chǎn)品,精細化對應(yīng)涵蓋從半導(dǎo)體封裝到PCBA組件終端,包括有水基清洗劑和半水基清洗劑,堿性水基清洗劑和中性水基清洗劑等。具體表現(xiàn)在,在同等的清洗力的情況下,合明科技的兼容性較佳,兼容的材料更為廣泛;在同等的兼容性下,合明科技的功率器件QFN清洗劑清洗的錫膏種類更多(測試過的錫膏品種有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌;測試過的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分),清洗速度更快,離子殘留低、干凈度更好。

合明科技專注電子制程精密清洗20多年經(jīng)驗,在水基清洗劑方面頗有心得,包括油墨水基清洗劑,環(huán)保清洗劑,半導(dǎo)體芯片封裝水基清洗劑等數(shù)十款產(chǎn)品,多年來受到無數(shù)客戶的青睞。我們有強大的售前技術(shù)指導(dǎo)和最貼心的服務(wù),水基清洗,選擇合科技,決不會讓您失望!

合明科技運用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù),滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求,打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強有力的支持。

以上便是功率器件的材料的演進與功率器件電子芯片清洗介紹介紹,希望可以幫到您!


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