xEV+可再生能源+电力电容器，电力电子行业值得期待

在“双碳”目标下，各国都在优先发展可再生能源，对可再生能源需求的增长以及对提高效率的日益重视，使电力电子行业正在经历持续扩张。2022年，包括分立器件和模块在内的电力电子市场价值209亿美元；Yole预计2028年将达到333亿美元。

作为节能应用、电动汽车、可再生能源和智能设备的支柱，电力电子——从功率转换器到电容器——正在帮助多个行业塑造未来。

xEV和可再生能源成为强大推手

在可再生能源、提高效率和政府对不同细分市场监管的推动下，电力电子产品市场的销量继续增长，预计到2028年年复合年增长率为8.1%。分立和模块细分市场分别为4.4%和14.4%。

按组件类型划分的分立和模块化市场

2022年，分立器件市场价值143亿美元，预计到2028年将达到185亿美元；模块市场将达到148亿美元。推动这一增长的主要应用是xEV、可再生能源（包括光伏和风能）、DC充电基础设施，消费类仍是分立器件的最大市场，但正在衰退。

分立器件和模块市场收入预测

排名前三的公司与前一年一样，英飞凌科技、安森美和意法半导体的碳化硅（SiC）收入大幅增长。投资方面，为了实现电力电子元件的IDM，各路投资屡见不鲜。

成熟的硅晶圆市场由五家领先企业主导，占据88%的市场份额，其中三家是日本胜高（Sumco）、德国世创（Siltronic）和中国台湾的环球晶圆（Global Wafers），大多数制造商在亚洲和欧洲。

在器件层面，头部制造商正在推动三种不同的器件技术：硅（Si）、SiC和氮化镓（GaN）。毫无疑问，尽管SiC的势头强劲，硅仍是这个市场的主要组成部分。在xEV模块需求不断增长的同时，GaN的主要应用将继续是消费类电源。

从长远看，随着可再生能源、汽车和工业应用对电力电子器件的需求不断增长，晶圆产量也在持续增加。为了满足这一需求，用于电力电子应用的产能将增长到每年约4700万片8英寸等效晶圆。与此同时，晶圆厂正专注于12英寸晶圆的开发；SiC晶圆正在向8英寸过渡，未来几年将占据更大市场份额。

电力电子市场预期需求与新增产能，红色为分立器件和模块用晶圆预期需求；橙色为全球主要电力电子公司产能

电力电子产品在晶圆、器件和封装层面的全球扩张仍在继续。不管怎样，扩大产能已成为行业的主流趋势。主要电力电子IDM和代工厂正在建造或扩建12英寸工厂。英飞凌、博世、东芝、Nexperia等都是生态系统的一部分。在全球范围内，8英寸生产线逐渐完善，6英寸生产线正在升级为8英寸。除此之外，Wolfspeed、英飞凌等都在推动8英寸SiC产能。

预计需求与电力电子公司新增产能（8英寸当量）

中国是电力电子器件最大买家

2022年，中国进口的电力电子产品占约38%市场份额，其次是亚太地区和欧洲。中国仍然是制造业扩张投资的领导者，在不断扩大硅制造和封装产能，在12英寸、8英寸和6英寸的制造扩张投资方面处于领先地位。之前半导体制造业不太活跃的地区也在获得投资，如马来西亚、越南和新加坡。

按电压等级划分的封装电力电子器件生态系统

事实上，满足客户需求有多种选择，在设计功率转换器时，关键考虑因素是平衡性能和成本，包括系统设计、无源元件、半导体材料和集成，才能获得所需的结果。在转换器级，混合、模块化、更高效率和更高功率水平等趋势会影响组件决策。器件级开发侧重于提高整体性能和效率，集成和封装的进步有助于提高热性能和可靠性。硅仍然是晶圆级电力电子的主要材料，而研究的焦点正集中于探索GaN体（Bulk GaN）、氧化镓（Ga2O3）和金刚石等材料，但大规模实施还需假以时日。

“万物电气化”令功率转换需求大增

“万物电气化”趋势显著增加了对功率转换器的需求，包括从电动汽车、充电站到工业自动化和机器人的应用。

Yole预计，到2028年功率转换器市值将达到1461亿美元，复合年增长率为8.7%。2022年，工业电机仍然是最大的功率转换器市场。不过，xEV功率转换器市场正在大幅增长，预计到2028年将成为仅次于光伏和工业的第三大市场。其中未来五年增长最快的是电池储能系统的功率转换器，复合年增长率为30.3%。

按应用划分的功率转换器市场价值

随着全球向光伏和风能等可再生能源过渡，人们越来越需要能够有效转换这些能量并更容易与电网集成的功率转换器。

为了满足市场需求，功率转换器行业正在展开一场横向整合竞赛。特别是车企越来越多地参与转换器制造，在提高功率密度的同时节省成本。

主要功率转换器制造商

中国供应链有望出圈

中国在汽车电动化方面的领先地位是由本地制造商主导的，正在孵化一个与国际参与者混合的本地供应链。Tier1正变成本地供应商，而Tier2仍然由国际企业主导。硅IGBT和SiC MOSFET都是汽车电力电子器件的研究热点，中国制造商表现出对自主电源模块封装的痴迷，这也是中国开始高度关注汽车半导体的结果。

中国在大多数终端市场都占据主导地位，尤其是转换器供应链。例如，比亚迪、蔚来和小鹏都有转换器；风电转换器领域的金风科技、光伏领域的华为、阳光电源和古瑞瓦特都是如此。

这源于中国风力涡轮机、电动汽车和光伏逆变器等终端系统市场很大，与美国和欧洲等相比，在原材料供应和成本方面具有竞争优势。不过，这也刺激了非中国企业的创新和替代商业方案。

2023年电力电子供应链的重组

在汽车市场快速增长的国家，为自己确定了供应链的发展潜力，新品牌正在建立，为现有的Tier1和Tier2提供了新的业务前景，不过，由于制造商增加了内部制造，有可能在发达国家的可用市场面临压力。

整合成为战略赛道

在另一个战略赛道，旨在实现横向整合的并购和合资企业不断出现，通过整合不同的细分市场扩大了产品组合，并为客户提供完整的解决方案。例如，专门从事xEV的公司也可以提供BESS（电池储能系统）或电动汽车DC充电器，为电动汽车提供集成充电和储能解决方案。在铁路、风能和光伏等成熟市场中这一趋势尤为明显。

功率转换器和终端系统制造商正寻求通过扩展到新的应用领域来增加收入和利润。横向整合趋势是由不同应用之间的协同作用，以及对现有技术和产品的重用所驱动的。过去一年，垂直整合和横向整合趋势导致了几次收购，预计未来几年会有更多的收购。整个供应链都在考虑如何减碳，以获得额外竞争优势。

另一方面，为了扩大业务并减少对市场变化的依赖，从只关注终端系统的制造和销售转向了服务型架构，涵盖项目咨询、运营和维护等服务。

垂直整合方面出现了两个值得注意的趋势：一是车企越来越多地参与转换器制造，制造商和Tier1正在转向电源模块制造，甚至制造电力电子器件裸片。这一趋势在xEV领域更为普遍，因为功率模块和牵引逆变器在实现技术差异化方面发挥着至关重要的作用。

事实上，SiC供应链对衬底材料有着独特的关注。大多数器件巨头，如意法半导体、安森美和罗姆，都已通过并购向SiC上游转移。此外，制造商和Tier1也在制定各种战略，如合资企业、长期供应协议和战略合作伙伴关系，以确保其SiC衬底的供应。

功率转换器发展的大趋势是降低能源消耗、减少二氧化碳、实现自动化、增加能源生产，以推动更好的质量体系。一旦所有技术整合并得以优化，全球的目标就会实现。为了达到系统要求，必须紧跟新的功率转换器技术趋势：更多集成、更高功率、模块化、更多智能、更高电压和更高开关频率。

车用电力电子产品将更快更强

在全球主要市场，汽车电动化正加速发展。到2028年，全球轻型汽车市场将达到9300万辆，xEV的市场份额将达到53.5%。在电动化趋势下，SiC MOSFET模块将助推xEV功率器件市场达到98亿美元。在各种电气化技术中，纯电动汽车将以19.1%的复合年增长率领跑市场，而同期xEV的年增长率为14.1%。

xEV电力电子器件市场预测

在一些电气化领先的国家，ICE市场已经开始崩溃。在中国，新能源汽车市场份额从2021年的13.4%跃升至2022年的25.6%。因此，拥有大量ICE产品组合的制造商开始失去市场。Yole预测，由于采用率高和持续的成本降低措施，到2028年，xEV所有功率转换器市值将达到290亿美元，年复合年增长率为12.2%。

电气化点燃了乘用车，SiC成为了焦点，但同时也迫切需要降低成本。一些头部车企在努力减少SiC使用量，实际上需要多种措施的结合才能实现，包括混合使用模块级或系统级SiC MOSFET和硅IGBT；改进较低功率水平（OBC）下的模块冷却，并将其应用于逆变器；从平面到沟槽结构改进器件，节省SiC面积；通过多渠道采购在非技术层面降低成本。

降低SiC成本的战略

系统集成的趋势正在持续，车企和Tier1的案例越来越多，如将三合一电驱动系统和其他电源单元（OBC、DC-DC、PDU）结合在一起，同时更多地集成BMS和VCU。尤其是在中国，这样的战略正在实施。另一种方法是扩展电池组，实现从电机、变速器到电池组的全集成系统，迈出走向完全集成纯电动汽车底盘的又一步。

现在，800V架构正成为大功率充电的热门，轻型、中型和重型车辆的可以共享这一平台，而SiC是最适合800V的器件类型。通过器件创新，硅IGBT向12英寸晶圆迈进有助于节省成本；而SiC MOSFET则需要更多专用解决方案，才能充分受益。此外，GaN正渗透到低功率应用（DC-DC或OBC），逆变器应用仍处于早期阶段。其他新兴衬底还有更适合低工作频率高功率应用的氧化镓。

垂直整合改变了汽车业务格局，因为在电气化时代，电力电子器件的重要性得到了更多的重视。许多制造商都在自己生产或通过合资企业生产逆变器（宝马、大众、蔚来等）、电源模块（理想汽车、长城汽车、东风等）、电力电子器件（比亚迪、丰田、吉利等）。

其中，硅IGBT模块供应商专注于650/750V和1200V器件，而SiC MOSFET模块供应商专注于适合800V平台的1200V器件。

电力电容器为未来供电

2022年，电容器成本约占功率转换器总成本的10%，薄膜电容器是最常用的高功率级别电容器，也是最昂贵的电容器类型。在xEV细分市场的推动下，电力电容器市场不断增长，因为需要更多的电容器，功率转换器中的电容器成本随着系统功率水平而逐渐增加。

到2028年，用于功率转换器的电容器市场将从2022年的49亿美元增长到2028年的70亿美元，复合年增长率为5.9%。其中，薄膜电容器的增长最为显著，主要用于全电动汽车、铁路和风能等中高压范围；电解电容器和MLCC主要用于中低压范围，如家用电器和轻混电动汽车，复合年增长率将分别为5.7%和5.1%。

在电力电容器市场份额中，xEV电容器将从2022年的29%增加到2028年的44%。因此，许多电容器公司愿意扩大业务，已满足汽车行业当前和未来的需求。许多领先的电容器制造商，如尼奇康和TDK都是垂直整合企业，可以很快扩大产能。

按应用划分的功率转换器电容器市场

电力电容器最重要的趋势包括：需要找到合适的解决方案来应对与xEV应用相关的众多挑战，例如高功率密度、集成度及小型化、高电压范围、频繁热循环下的可靠性和振动，因此xEV细分市场份额将不断增加。

另外，市场对能承受更高温度电容器的需求越来越大，xEV的创新系统趋势将增加对高温DC链路电容器的需求。PP（聚丙烯）和PET（聚乙烯对苯二酸盐）等介电薄膜可以改善电容器的性能，如提高能量密度和高温能力。因此，为了满足xEV的特定要求，东丽、信越薄膜和富维薄膜等介电膜制造商及电容器制造商，都在提高电容器性能方面发挥着至关重要的作用。