NE时代韩家骅：应该关注混动系统对功率模块的带动作用

2024年6月19日-20日，“2024第四届全球xEV驱动系统技术暨产业大会”在上海嘉定圆满召开。

6月20日下午，NE时代研究院数据总监韩家骅带来了标题为“新能源汽车功率半导体的市场格局与机会探讨”的主题演讲，以下为演讲内容。

01.

新能源汽车市场的推动因素

我这边对电机控制器和功率模块市场做一个探讨，从整车往下讲电控、讲大模块，讲对这个市场的看法。

从整车市场来看，从2020年开始，这个市场相当于坐火箭的状态，是非常线性生长的过程，在2022年开始以后就有波动了，可以看到现在是在波动上升的趋势，2024年1月份由于春节的原因有一些下降，但是到后面涨上来了，整体的趋势还是往上走的，车的销量规模无论是中汽协的口径还是保险数据的口径，一个月基本达到平均七八十万的水平。

从渗透率角度来讲，基本上达到了高点。保险数据显示，4月份在45%（月度），周度的数据已经达到50%。也就是说，现在乘用车市场上接近一半的人选择新能源，还有一半的人是比较保守的状态。

我们现在觉得这个市场到了比较尴尬的节点，选择新能源汽车还有50%的人并不是因为产能不足，并不是因为买不到而不买，确实有客观的担忧。现在大家买新能源汽车，接受的点主要是电驱动带来的，比如动力性比较强、低使用成本，包括性价比较高，这是国内车企比较“卷“导致的优点。因为用了电池作为补能的重要装置，导致充电不方便或者充电时间长、充电本身的安全风险、衰减的问题，还有50%的潜在消费者会选择油车。后面几年无论是产业还是国家都要说服这部分消费者选择新能源，其实需要付出更大的努力和更大的投入。

我们梳理了一下车企在这四个问题方面有哪些措施，总结一下，现在看起来是三个方向：

（1）自己建比较完善的充电体系。大家都在卷800V快充，4C、5C，甚至有人提出6C的口号。充电体系，车企之间能解决充电不便、充电时间长的问题，对于电池的安全问题和衰减、寿命问题暂时没办法完全解决。

（2）车企自建充电网络。因为要考虑商业模式的可持续性，所以大部分建在一二线城市，对一些四五线城市没有办法顾及到超充站的建设和运营。哪怕有车企要推，你会发现一、二线建起来，这个站运转成本可控，但是越下沉，整体的边际成本越高，投入的管理成本越高。目前来看，自建充电企业更多还是靠社会、靠国家去做，对车企很难把这件事情推动到100%OK的状态。

（3）全固态电池。我们认为全固态电池能解决电池风险的问题、衰减和残值的问题，全固态电池理论来说比液锂电池的寿命长很多。我们现在看到一些所谓量产的固态更多的还是液锂，掺加一些电解液进去。根据电池企业的发布，真正的全固态电池可能会在2027年量产，这个量产状态更多也是一种小批量的量产，其实在成本上还是很高昂的。如果全固态电池在成本上能够跟液锂电池PK的话，可能2030年以后。如果要说服后面50%的用户接受新能源的话，可能要解决前面两个问题，这个时间点可能在2028年以后才进入时机比较成熟的状态。从现在到那个节点之间，基于在新能源车上应用燃油发电系统是非常好的解决方案，一方面解决用户补能的焦虑，通过加油就能解决比较紧急的补能需求；因为你上这套燃油的发电系统，所以你的电池用量比较小，本身可能对电池产生的影响也会降低。其实这种方案也不是我们定义成过渡方案，后面可以通过合成的碳中和燃料继续保持技术路线，也是一条可持续发展的路线。

我们从2022-2024年在售的车型按照补能的方案做了分解，这里面你可以看到黑线就是BEV和PHEV的分界线，黑线上面是PHEV车型，带发电机的车型比例从2020年开始迅速增长，并且占新能源汽车到2024年Q1接近40%的比例，不带发电机的插混比例是比较持平的状态。在EV里面来说，可以看到也有一些快换，像蔚来，网约车会做换电，由于供应设施投入比较高，份额没有较快增长，我们可以看到增长比较有苗头的就是能够实现0-15分钟30%-80%充电的一些车型。可能从2023年第二个季度之后，类似于小鹏车型上市之后，进入了比较快的增长，因为这个基数比较低，所以目前没有到比较大的状态，但是我们认为这个份额到后面几年会到比较大的状态。

整体来说，现在我们看到做带发电机的PHEV企业，这里面比亚迪、华为、理想是主要的领头企业，之后像传统车企在转型状态，比如长安、吉利、上汽通用五菱也是紧随其后。

我们定义2C以上快充的车企来说，目前还是以极氪、小鹏主导，像华为、理想可能有相应的车型在推出来，这个市场我觉得到后面有越来越多的企业会跟随到这个队伍里面。

从整车层面来说，市场目前的增长主要是两类车，一类是带发电机的，还有一类是800V高压快充的。目前来看，带发电机的部分车型既是这个市场的增长，也是这个市场的主力。

按照车型的混动架构做了拆分，从混动架构来看，目前串并联和单纯串联已经成为了市场主流，份额也在不断增长，对应到动力总成里面来说，可以看到现在基本是两套方案，一套是DHT，做前驱为主的混动方案。这种方案并不会介意是串并联或者串联，很多串联的方案也会用到DHT的动力总成。还有一种是独立的增程发电机（DRT），独立的发电机加纯电用的电桥，这样的方案在市场占比还比较小，也是在快速增长的状态。

我们把这几类动力总成2024年的装机量进行了统计，这是保险数据，考虑到出口来说，略有增长。可以看到市场的主力还是纯电的总成，类似电桥三合一或者三合一以上，其次是DHT，再之后是DRT。2024年同比增长最快的就是DHT和DRT，这两类动力总成是服务于带发电机的新能源汽车，也符合前面说的趋势。

02.

对电机控制器的影响

再往下对应到电机控制器的趋势，现在我们看到带发电机的车的比例增长很快，其实对应整个市场来说，对于带发电机的车要么是用双电控，要么是带独立的发电机控制器，这会导致电控的规模其实比整车的市场要高。根据保险数据可以看到，现在市场规模大概是一个月80万左右，后面还会继续增长。再折算到模块的层面，因为有很多双电控规模已经来到一个月大概100万个。这个数据是基于国内整车上车的保险数据，如果考虑到出口和库存的数据，模块每个月的出货量可能更高一点，我估计到130或者140的水平。

做一个总量的统计，无论是电控还是功率模块同比都比较高，接近50%。也就是说，我们看到的新能源汽车市场可能是进入增速逐步放缓的状态，但是在电控、功率模块两个层面还是可以看到相对比较高的增速。

这是我们把电机控制器按照它的结构和功率进行了拆解，里面可以看到从电机控制器来说，随着混动或者带发电的需求增大以后，双电控的比例在增长，到2024年1-4月份达到27%，发电机控制器虽然基数比较小，现在已经来到4%。相应的还有一个，我们一直说多合一，多合一在市场里面保持水涨船高比较稳定的状态，12%，基本上是持平的状态。像比较普通的三合一或者分体式的控制器，这个比例是往下走的。可以看到功率段的分布，分成驱动端和发电端两端来看，可以看到从2022年开始到2024年，整车的功率基本是在往高走的，目前大部分集中在120-160千瓦功率段，这里面对应的就是820的功率水平。除此之外，还有一个增长是200-240千瓦，我们打开数据看了一下，主要是特斯拉这边电驱的产品迭代导致的结果，它的新产品应用以后，功率有提升，这边可能看起来增长得快一点。

比较有意思的是发电机这块，在2022和2023年，发电机大部分是70千瓦、60千瓦左右的在40-80左右的功率段，今年我们发现80-120主要是100千瓦左右的发电机比例在快速增长，对应着市场混动车型有很多高端化的需求趋势在这里。整体来说，混动的发电需求主要集中在这两个功率段，后面我们觉得两个功率段的比例逐步接近，还有一小部分在120-160，这个来自于比亚迪方程豹这种发电功率要求高一点。

我们把电机控制器按照电压和功率器件打开区分了一下，可以看到一个比较明显的趋势，从2023-2024年前几个月。一个是在800V的应用上面，可以看到800V比例增加最高的是240千瓦到320千瓦这两个区间，在200-240千瓦里面，它的比例没有太大变化。我们分析了一下数据背后的原因，发现大部分国内车企在用800V平台的时候，其实并没有要把电流做小降低能耗，还是维持四五百安的电流，电压拉上去，这样可以做快充，我的性能也更好，更多是加量加质的态势。这就导致800V车型的功率其实都不低，基本都在250千瓦以上，相对应用来说，可能200-240这种800V目前少很多。

还有一个是低功率段，之前这个市场有很多低压150V的MOS车型，我们发现终端消费者对这类车型还是有一些快充的需求，导致在这个市场也有很多车型开始推出三四百伏的低电量、低功率的车型，可以看到这个市场400V的比例达到55%。

右边是从功率器件来看，基本上和左边的趋势对应，也就是说碳化硅基本跟800V是伴生的，150V的MOS跟150平台也是伴生的，这两个趋势是可以对应上的。

这页是把电机控制器目前的竞争格局按照功率段和产品形态打开了，大概每个格子代表一个细分市场，每个细分市场现在有哪些玩家在，我们罗列了一下。我们发现一个有意思的地方，在功率比较大（200千瓦以上的市场），你可以看到大部分都是OEM主导的电控厂，OEM旗下或者OEM自制的趋势。0-40千瓦基本以这个市场为主的极致成本方案的供应商为主，除了这两端之外，中间的这部分我们看到竞争非常激烈，每个格子里都有七八家企业，竞争激烈度非常大。

除此之外，我们发现还有两个市场，刚才我们提到现在带发电机的车增长非常快。相对应的，双电控市场和独立发电机控制器市场，这两个市场增长很快，玩家没有那么多，对于这两个市场的头部玩家来说，很容易借这个趋势去建立自己的规模优势。我们现在看这两个市场没有我们想得那么好过，价格杀得非常凶，后面不断有新玩家加入，只能说我们希望头部企业借前两年的积累去建立自己的技术或者产业链上的优势，后面还是能够延续下去自己在这两个细分市场进行一些竞争优势的。

我们想看一下电机控制器和整车价格之间的关系，所以我们从2022年开始到现在每一年上市的车型，它的指导价和电驱系统的总功率做了散点图，看一下它的关系。有一个简单明了的趋势，三条线代表三个年份不同的回归线，可以看到三条回归线在上升或者向左移动的趋势，先不提车企是否打折优惠，在产品定价来说，150千瓦的电驱对于终端消费者的感受价值是在往下走的。之前消费者觉得150千瓦的车能卖20万，今年可能就是15万或者后面几年更低，反映到产业链、电控厂、模块厂，就是非常极致的成本压力，最下游车企已经把价值点定成这样了，对于上游的企业只能极致化去优化成本。

基于这点来说，我们做了一个判断。我们认为电机控制器的市场后面几年不应该继续卷极致的性能，从整车端来讲，现在整车的性能基本也是足够的状态，150千瓦对于A级车也够了，对于要求性能的B级车做300千瓦、400千瓦也是很极限状态，不需要做很大的。尤其是市场的发展是说服后面50%的消费者为这个市场买单，买新能源汽车，更多的还是整车的经济性去打动消费者更为重要。

从经济性来讲，无非就是两点，一是买得便宜，还有用得便宜（低的使用成本）。电控来说，无非是你有一个低的行业壁垒，从你的上游来讲，不会有太高的技术溢价或者从电控设计来说能做到小型化，因为只有做到小型化才能实现后续的技术降本，再推导到芯片上，可能对芯片电流浓度要求更高，包括封装更紧凑。

从低使用成本来说，首先芯片能耗参数做得更高效一点，控制技术可能有一些突破、有些创新，或者频率做得更高一些，或者新型拓扑方案，这个也是大家讨论的议题，在成本驱动下，反而显得没那么重要了。

03.

对功率模块的影响

我们罗列出我们觉得比较重要的点，直接由模块来决定的。也就是说，对于电控来说，电控后面怎么发展？我们觉得重要的是在于功率模块怎么发展。首先看一下通用化率或者国产化的状态，我们这两年一直在看国内功率模块（乘用车）的配套关系，从2020年开始，本土功率模块的供应商在乘用车市场占有率，从2020年只有24%，2024年已经占到72%，这是非常快速的增长。这里面IGBT的本土供应商比例一大半是77%，碳化硅也达到了42%的数字，整体来说都是非常高的。这里面碳化硅目前本土企业更多还是做到封装多一些，芯片更多还是去买外资多一些。

从芯片角度来说，刚才说买外资的碳化硅芯片多一些，但是从产能建设的角度来说，我们认为国内的功率芯片产能一点没少建，我们这里只是简单罗列了一下，我们了解到一些车规的碳化硅或者IGBT FAB的产能建设，基本上围绕在山东、江苏、上海、浙江、福建、广东这些华东地区、华南地区的沿海省份，包括西南地区，像湖北、重庆、湖南，其实大家建设了大量的产能。其实之前我们做了一个比较粗的计算，把这些产能不管应用场景划分，我们直接加一起了，基本上不止四五千万新能源车的应用，当然要考虑到芯片的应用场景。车规在这些厂家来说可能只占他们一部分，总体来说，我们觉得国产芯片产能处于过饱和的状态。

这里面国产IGBT的产能基本上到量产阶段了，现在有些厂家在走从8寸到12寸切换的状态。碳化硅这块，我们现在处于建设阶段，很多6寸才刚处于投产的状态，马上8寸线就开始投下去了，产能建设这块是非常快的。

除了产能之外，从芯片的性能表现来看，现在国产芯片在IGBT这块基本上可以跟外资是PK的状态。比如，之前一个820或者950，用三并的方案，可能是精细沟槽栅的方案。今天这个活动外面有很多半导体厂商展出他们的模块，沟通后发现，大家现在用三并做到1200A，一个单芯片400A的iC值不是太大问题了，单并一个芯片就能做到350A的出流能力。我们看到英飞凌二代G2 1150A的水平，基本是持平的状态。在IGBT这块，本土跟外资水平是持平的。包括国内还有一些做RC IGBT，也能实现类似的出流水平。

在碳化硅芯片这块来说，目前本土和外资差得还是有点距离。我罗列了一个数据，可以看到无论是现场还是未来，基本上还是会有些差距，导致本土企业在这块会比较被动，首先外资的芯片是在一个基本的毛利的保证下去销售的，本土企业在性能不如人家的情况下，很难保证自己的毛利，要么有更多的用量，要么有更大的面积。整体来说，本土企业在技术无法持平的状态下，还是比较难受的状态，但是考虑到现在有这么多的资本在后面推动，我觉得到后面实现持平的那一天也不会太远。

刚才讲了芯片，现在讲一下封装。我们把目前在单电控市场应用的封装按照不同功率段进行了分解，大家可以看到目前HPD、HP1封装在主流功率段、160千瓦以下，应用非常广泛的封装。除此之外双面水冷或者TPAK封装基本上会占据一定的份额，到160千瓦以上，我们会发现这个市场就会有一些变化，比如像双面水冷、TPAK或者PM4，这些封装会相对成为一个主流。

大家可以看到碳化硅在160千瓦以上应用多一些，除了特斯拉在这个地方是TPAK以外，大部分还是HPD的封装为主，可能其他的有DCM或者企业自己定制的塑封多一些。这是市场目前单电控的状态。

看一下双电控，我们做了类似的拆分，把驱动和发电放在一起了，可以看到这个市场目前还是以全桥为主，大部分是比亚迪自研的DM4.0的封装，它的发电或者驱动都是现在市场的主流。除此之外是HPD的封装，目前也能满足这个市场的需求。我们可以看到还有一些类似TPAK、双面水冷、双面直接冷却也开始在市场上占据一定的份额。结合这两年跟大家沟通的结果，对于TPAK封装，在后面混能方面有上升的趋势，这个来自于IGBT芯片能力的提升，之前我们做一个发电可能需要两并，现在只要一并就能做到发电的话，这个对于主机厂来说有非常大的吸引力。

这是我们对未来趋势的判断，更多的是一些定性层面的描述。过去大家没什么选择，基本上就是HPD这种封装，调整它的散热能力、出流能力，现在可能在IGBT这块有一些稍微先进一些的，能够提升大电流的封装，在小电流应用上大家会考虑做一些低成本的方案，比如减少芯片的方式去做。到后面我们觉得这个市场发展像HPD的封装配合先进的大电流芯片，可能会逐步替换掉针对IGBT的一些塑封封装或者定制化的封装，因为对HPD封装来说，在IGBT的应用上，它的接口可能更标准，配套的驱动板、控制板更标准，相对来说成本更优一点。

对于其他的应用，对于电流要求没那么高的低功率需求，我们觉得是小型化的趋势，我们看到车企有越来越多的需求用多合一，要么做HPD mini，把尺寸做小一点，类似的封装方案，或者做双面水冷，这种方案更适合用到混动的双电控上面。

在碳化硅方面来说，之前是特斯拉走TPAK路线，其他厂家走HPD六合一的路线，现在很多车企转向DCM封装的路线。我觉得未来一方面是有很多全球车企可能会选择外资这种更极致的方案，比如像赛米控的方案，但也只有这种全球豪华车企才能用得起这种封装。对于其他的车企，大家更多转向转模封装，杂散电感相对来说更优化一点。还有一些我觉得像HPD、TPAK封装并不会完全从市场上消失，一方面是做一些跟IGBT兼容的方案，还有一些低成本的方案，整体来说会是这样的格局。

后面是我们对整个市场未来的发展跟走势做了判断，我们认为随着混动的需求，包括高压快充的需求，整个市场对电机控制器的需求会不断上涨。2029年这个数字可能达到2300万，接近2400万套，主力还是单电控的驱动器和用于混动双电控的控制器为主，还有一小部分是DRT的发电机。如果把这个数字折算到功率模块上，可以看到这个数字会变得非常惊人，因为很大一部分比例是双电容，模块的数字可能会达到3000万以上，里面大部分是IGBT；同时碳化硅比例持续增长，2029年我们认为是800万套的数字，市场占比在25%左右。

这里面我们认为有两个变数：

一个是我们看到越来越多企业在提三电平、氮化镓，这两个放在一起是因为这两个更适合做一些组合，我们觉得氮化镓、三电平方案，目前包括华为这些企业都在提，我们觉得会对400V IGBT市场提出一些挑战。

还有一个是混碳的方案，我们觉得它属于在成本和能耗上面做了折中方案。但整体来说，混碳方案在控制上还没有完全确认这个技术路线，这个内容主要是我之前看到英飞凌材料总结的，他们认为混碳的方案三种：一是IGBT和碳化硅不同时工作，只有一路信号，这样会浪费开关器件。或者做同步控制，IGBT和碳化硅同时工作，它也只需要一路信号去控制，但是这样它没办法发挥碳化硅低负载的能耗优势；二是做了灵活控制，这两个可以同时工作，也可以不同时工作，低负载的时候可能只用碳化硅工作，高负载的时候两个同时工作，这个会最大化混合模块的能耗优势。但问题是控制比较复杂，还需要额外的驱动芯片，成本其实也在往上走，技术方案这块大家还是在权衡的状态。目前有些半导体企业会选择这个方案，有些半导体企业已经在走灵活控制的方案了。整体来说，我们觉得对于碳化硅和IGBT市场还是会存在一些变数。

我的报告基本就是这些内容，下面说一下我们公司。我们还是希望能做一个产业互联网平台，为大家提供一些应对变革、看见变革、理解变革的帮助。

谢谢大家！

来源：NE时代新能源

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