一文了解新能源對功率半導體需求帶動有多大
1月17日,工信部、能源局等六部門聯合發布《關于推動能源電子產業發展的指導意見》。
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《意見》中提到,要求面向光伏、風電、儲能系統、半導體照明等,發展新能源用耐高溫、耐高壓、低損耗、高可靠IGBT器件及模塊,SiC、GaN等先進寬禁帶半導體材料與先進拓撲結構和封裝技術,新型電力電子器件及關鍵技術。
國聯證券表示,能源革命催生功率半導體長期需求,行業作為新能源產業的基礎電子元器件,有望迎來更大的發展空間。
半導體在新能源中地位如何?
功率半導體的三大主角,IGBT、SiC和GaN,其中在光伏和風電兩大新能源行業中,IGBT的需求量最大。
光伏行業中,集中式光伏逆變器的設備功率在50KW~630KW之間,采用大電流IGBT;組串式光伏逆變器功率小于100KW,IGBT被用于其功率開關零部件。同樣的功率下,組串式光伏逆變器數量多于集中式光伏逆變器。隨著組串式逆變器應用占比的提升,光伏用IGBT數量有望有所增長。
此外風電變流器作為風力發電機組的關鍵部件之一,可以使風機處于最佳發電狀態。據中商產業研究院預測,2025年我國風力發電量將達99707.9億千瓦時。風電的普及也將帶動風電變流器需求的增長。更多的風電變流器需求量也意味著風電市場對IGBT的需求量將大幅增長。
國盛證券指出,IGBT還廣泛應用于智能電網的發電端、輸電端、變電端及用電端。
從發電端來看,風力發電、光伏發電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。從輸電端來看,特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術需要大量使用IGBT等功率器件。從變電端來看,IGBT是電力電子變壓器(PET)的關鍵器件。從用電端來看,家用白電、微波爐、LED照明驅動等都對IGBT有大量的需求。
另外,SiC和GaN也有一定增量空間。
天風證券假設功率半導體器件占逆變器成本約15%,得到光伏逆變器對應的功率半導體市場空間在2023年-2025年分別為63.56、70.92及76.51億元;結合6寸SiC晶圓成本趨勢測算得到我國光伏領域2023年-2025年對應的6寸SiC晶圓需求分別為105.93、122.27及134.24萬片。
另外預計GaN在電力電子8寸硅片用量預計2025年超70萬片。
新能源車也有加持
除了光伏、風電之外,功率半導體的最大增長預期來自于新能源汽車。
天風證券指出,新能源車中的功率半導體價值量提升幅度較大,與傳統燃油車相比,按照FHEV、PHEV、BEV單車半導體價值量834美元計算,功率半導體單車價值量達到458.7美元,價值量增加四倍多。
細分來看,依舊是IGBT增量最大。
IGBT被行業稱為新能源汽車的CPU,是新能源汽車的核心,直接控制了驅動系統直流、交流電的轉換,決定了系能源汽車最大輸出功率和扭矩等核心數據。
據OFweek數據,在整個新能源汽車自造過程中,電機驅動系統占全車制造成本15~20%,而其中IGBT占電機成本的約50%,則可以算出IGBT占整車成本7~10%。根據新浪汽車數據,在特斯拉的雙電機全驅動版車型Model X中,使用了132個IGBT單管:其中前電機有36個,后電機有96個,價值大約在650美金。
SiC方面,天風證券測算,以2025年我國900萬臺新能源汽車銷量&純電動車占比81%測算,SiC在新能源汽車中6寸硅片用量預計2025年將超過120萬片。
其他行業領域來看,據Yole預測,未來隨著工業自動化、5G通信技術普及以及新型通信技術的發展、光伏裝機量的持續提升以及新能源汽車的持續滲透,到2030年整個功率電子市場都或將保持增長態勢。
Yole預測,到2026年全球規模預計將達到262.74億美金,2020~2026年復合增速6.9%,但是如果將其中增速緩慢的老一代產品去除后,只考慮IGBT模塊、SiC/GaN等高增速器件,則整體復合增速將顯著提升。
其指出,到2026年全球IGBT規模將達到約84億美金,其中EV/HEV新能源汽車領域規模將達到17億美金,占比提升至20%。
行業話語權仍在海外企業手上
行業格局上看,功率半導體主要由海外企業主導。
據Omdia數據,2021年全球功率半導體前十大收入廠商大部分為海外企業,其中英飛凌收入48.69億美元位居世界第一,安森美與意法半導體位居TOP2-3,收入分別為20.51億美元、17.14億美元。
A股上市公司中,國盛證券指出,根據產品、客戶結構不同相對應的估值差異較大。
客戶結構以盈利能力較強,且未來持續性較強的領域為主的公司,如斯達半導,估值整體能夠維持較高水平。產品結構優勢顯著的公司,如宏微科技,IGBT產品占比較高,且部分技術實力甚至不輸全球龍頭英飛凌,整體估值也能夠維持在較高水平。
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