（报告出品方/作者：浙商证券，蒋高振、吴若飞）

1.1. 碳中和背景下，新能源革命势不可挡

近十年来，化石能源相关碳排持续增长，2019 年占温室气体总量 65%。纵览世界各经济 体当前的气候行动，可再生能源规模化部署、工业制造业减排升级、交通运输业绿色转型、 建筑能效提升和负碳技术开发利用成为零碳发展重点领域。

根据 IEA 数据，全球一半以上的温室气体排放来自能源行业，因此，能源行业是各国最 为重视的减排领域，能源转型是实现碳中和的关键因素。能源转型主要包括：

实现能源结构调整，由化石能源向可再生能源转型，从能源生产、输送、转换和存储 全面进行改造或者调整，形成新的能源体系，全面提升可再生能源利用率；

加大电能替代及电气化改造力度，推行终端用能领域多能协同和能源综合梯级利用， 推动各行业节能减排，提升能效水平。

2020 年，中国正式宣布“双碳”目标，即——“二氧化碳排放量力争于 2030 年前达到峰 值，努力争取 2060 年前实现碳中和”。从各部门碳排放数据来看，能源、工业碳排放量较 高，占比分别达到 51%/28%。2020 年，中国温室气体排放逾 100 亿吨，约占全球四分之 一。为保障经济稳步发展的前提下实现双碳目标，中国将从能源系统转型优化、工业系统 转型升级、交通系统清洁化发展、建筑系统能效提升、负碳技术开发利用等方面开展碳中 和行动，其中，能源系统转型是中国双碳目标成功与否的关键，中国计划 2030 年非化石 能源占一次能源消费比重达到 25%左右，风电、太阳能总装机容量 12 亿千瓦以上。

汽车电动化革命是实现能源转型的重要路径。“电动车革命”的成功需要各部门的通力合 作：既需要各国针对碳排放形成共识，并制定宏观计划，也需要车企在汽车生产端给予配 合，并完成自身产业结构的优化和升级。

1.2. “新能源+”背景下，汽车逐步成为拉动半导体行业的核心赛道

在碳中和的背景下，汽车电动化革命如火如荼，电动车革命对传统汽车行业无疑是颠覆性 的，对整个的汽车零部件与供应链体系产生了深切的革命性影响。

从半导体的视角切入，我们发现，汽车半导体逐步成为拉动全球半导体需求的重要力量 ——过去几年，全球半导体行业增长主要依赖智能手机等电子设备的需求，以及物联网、 云计算等技术应用的扩增，随着智能手机渗透率的逐步提升，消费电子对于半导体的拉动 已经趋缓，而汽车半导体领域需求强劲，逐步成为半导体企业的重要增长市场。

根据 WSTS 世界半导体贸易统计组织数据，2020 年汽车半导体市场规模达 502 亿美元， Gartner 预计，2022 年汽车半导体收入将达到 600 亿美元。从结构上来看，驱动汽车半导 体增长的各类应用中，高级辅助驾驶系统增幅最大，这将推动对 IC、MCU 和传感器的需 求相应增长，电动/混合动力将大大提升对功率半导体的需求。

根据中国汽车工业协会数据，2022 年新能源汽车单车芯片平均数量达到 1510 颗，相比 2017 年增长接近 80%，而传统燃油车对于芯片的需求也有较大程度增长，2022 年单车芯 片需求数量为 1119 颗，相比 2017 年亦增加了 41%。

从现有的汽车半导体竞争格局来看，Infineon、NXP、Renesas 市占率分别达到 13.2%/10.9% 和 8.5%，位列全球一二三位，汽车半导体主要包括传感器、微控制器（MCU）和功率半 导体器件，从细分产品的竞争格局中，可以看到 Infineon 在功率半导体领域一马当先，市 场占有率达到 30.2%，而 STMicro 仅为 16.3%，而在传感器与 MCU 方面，Bosch 和 Renesas 分别位于相关细分市场的第一位。

传统车用半导体产品主要包括功率半导体、MCU 芯片、ASIC 芯片、存储芯片和传感器 等。汽车电动化、智能化给电子产业链带来了全方位的市场机会，汽车对于信息感知、接 收、处理的要求不断提升，因此，对于新能源汽车而言，传感器、MCU 和功率半导体分 别扮演了触觉、认知和动力的角色，需求量大幅增长。这其中，功率半导体（MOSFET、 IGBT）作为电力输出与转化的重要器件，是汽车电动化带来的最主要需求增量。根据 Gartner 数据，2020 年车用功率半导体约占全部车用半导体的 43%。

2.1. 电动化：以 IGBT 为主的功率半导体需求爆发

功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电子装置中电压和 频率、直流交流转换等。功率器件主要为二极管、三极管、晶闸管、MOSFET 和 IGBT 等， 市场主要被国外厂商垄断，各类功率器件原理与应用场景各部相同。其中，MOSFET 和 IGBT 是最主要的功率器件，其中 MOSFET 适用于消费电子、网络通信、工业控制、汽车 电子等，相较于前三者，适用频率高，但一般用于功率不超过 10kw 的电力电子装置，在 中低压领域，国内厂商正逐步展开国产替代；IGBT 可用于电机节能、轨道交通、智能电 网、航空航天、家用电器、汽车电子等高压高频领域，高压下，开关速度高，电流大，但 开关速度低于 MOSFET。

新能源汽车对功率半导体需求大幅提升。在传统汽车场景下，功率半导体主要应用于启 动、发电和安全领域，包括直流电机、电磁阀、继电器、LED 驱动等，硅基 MOSFET、 IGBT 及模块即可满足需求，对于新能源车而言，普遍采用高压电路，当电池输出高压时， 需要频繁进行电压变化，对电压转换电路需求提升，相关的功率转换系统主要有：主传动/逆变器、车载充电器（On Board Charger）、3）HV-LV DC-DC 转换、高压辅助驱动、电池 管理系统（BMS）等。

作为核心部件，逆变器对 IGBT、MOSFET 需求大幅增长：逆变器类似于燃油车的发动 机管理系统 EMS，决定着驾驶行为，设计应最大限度地减少开关损耗并最大限度地提高 热效率。其中，IGBT 是电动汽车逆变器的核心电子器件，IGBT 模块单车价值量非常 高，占据整个电控系统成本的 40%以上（电控系统占整车成本 15~20%）。

根据 Trend Force 等机构发布数据，平均一台传统燃料汽车半导体价值量约 450 美元，一 台纯电动汽车半导体价值量约 750 美元，Infineon 给出的数据，电动汽车含硅量大幅提升， 主要系逆变器带来的功率器件需求增长，而 OBC，DC-DC，BMS 等领域对整体功率半导 体需求增量的拉动相对较小。

2.2. 智能化：视觉系统、MCU，存储需求大幅增长

智能汽车电子电气的五大架构：车身域、智能座舱域、底盘域、动力域和自动驾驶域。其 中，车身域包括 HVAC，车身控制、汽车泵等；智能座舱域包括仪表盘、车载娱乐系统、 触控系统和车载充电等；底盘域包括刹车装置、转向装置、车身稳定装置和减震装置；动 力域包括动力传递系统，主逆变器、发动机管理系统等；自动驾驶域包括速度控制系统、 紧急刹车系统、盲点探测系统传感器融合等。

从汽车智能化的视角看，增量主要来自传感器，主要包括摄像头和激光雷达。摄像头目前 市场空间在 140 亿美元，激光雷达在 63 亿美元，其他传感器包括毫米波雷达、超声传感 器、GPS/北斗定位系统等，传感器市场到 2025 年可达 524 亿美元。从自动驾驶的等级来看，从 L1 到 L4/5，L2 开始出现超声波传感器和雷达模组，L3 开始，短距雷达传感器出 现，L4/5 开始激光雷达开始出现，超声波传感器和雷达模组用量大幅增长。

随着传感器尺寸将变得更小，而功能却更为强大。汽车的自适应巡航控制系统将更加广泛 地采用雷达和激光雷达传感器和摄像头。由于多传感器融合变得更为复杂，处理能力需得 到不断提升，从而完善高级驾驶辅助系统。（报告来源：未来智库）

2.3. 网联化：连接器、V2X 射频芯片等联网需求有望增长

除了电动化、智能化以外，对于汽车产业的变革，另一大趋势是高级汽车联网，包括汽车 与基础设施互联（V2I）、汽车与汽车互联（V2V）和车与车联网，这一功能旨在实现汽车 内、外互联，并将汽车融入物联网成为其中的一部分，合称 V2X（Vehicle to Everything）。 智能网联汽车产业是一个多方共建的生态体系，其中，车辆是载体，实现智能化是目的， 而网联化是核心手段。智能交互、智能驾驶和智能服务是智能网联汽车的三大元素。

根据《智能网联汽车技术路线图 2.0》，2025 年我国 C-V2X 终端新车装配率达到 50%；路 测设施方面，2019-2021 年，我国将在车联网示范区内部署路测设施，2022 年将开始在典 型城市、高速公路扩大覆盖范围。目前，国内已经具备 C-V2X 通信芯片、模组以及车载 终端的量产基础。

整体来看，碳中和背景下，发展新能源对于汽车行业的塑造是革命性的，电动化、智能化 和网联化作为三个递进的层级，重塑了整个产业链的生态、架构和发展方向。汽车行业的 变革也给电子行业带来了全方位、多产业链的变化。根据 Gartner 预测，2020-2025 年汽 车半导体市场将得到快速发展，按应用来看，高级辅助驾驶系统、电动/混动模块增速最 快，CAGR5 分别达到 31.90%和 23.10%。按设备来看，通用芯片、集成基带、射频接收 器、各类非光学传感器及汽车存储相关产品需求增速都维持旺盛态势。

3.1. 光伏风电：对功率器件（IGBT、MOS）需求爆发式增长

光伏逆变器作为光伏发电的核心部件，将带动 IGBT 需求增长。光伏逆变器是可以将光 伏（PV）太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电（AC）的变频器，可直接 影响光伏逆变器在下游端的光伏发电效率，是光伏逆变器提高光伏能力转化率的核心器 件。根据中国光伏行业协会预测，假设 2025 年光伏逆变器中功率半导体单位成本约为 1350 万元/GW，预计 2025 年全球光伏逆变器功率半导体市场新增规模将达到 40.5 亿元， 2021-2025 年累计市场需求规模将增长 176.3 亿元。

风力发电机变频器中应用到大量功率器件。风力发电是将风能转换为电能的过程，主电 路中利用 AC/DC 转换器将风力发电机的输出电力转换为直流电，再通过变频器系统调节 为可入网电流，再由逆变器将直流电转换为商用频率的交流电。因此，风力发电机中变频 器会用到大量的功率半导体元件，包括 IGBT、MOSFET、GTO 等。

根据 Yole 预测，在电动汽车、新能源发电等多个领域需求带动下，2026 年硅基 MOSFET 市场空间有望达到 94 亿美金，IGBT 市场空间有望达到 84 亿美金。CAGR6 分别达到 3.8% 和 7.5%。

3.2. 充电桩：800V 高压平台有望普及，SiC 产业链值得重视

目前汽车半导体主要采用硅基材料，但受自身性能极限限制，硅基器件的功率密度难以进 一步提高，硅基材料在高开关频率及高压下损耗大幅提升。与硅基半导体材料相比，以碳 化硅为代表的第三代半导体材料具有高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗 辐射能力等特点。

和传统硅基材料相比，SiC 模块的开关损耗和导通损耗显著低于同等 IGBT 模块，此外， SiC 器件在相同功率等级下，体积显著小于硅基模块，有助于提升系统的功率密度。更高 的电子饱和漂移速率有助于提升器件的工作频率，实现高频开关；高临界击穿电场的特性 使其能够将 MOSFET 带入高压领域，克服 IGBT 在开关过程中的拖尾电流问题，降低开 关损耗和整车能耗，减少无源器件如电容、电感等的使用，从而减少系统体积和重量。

根据 Omdia 数据，2019 年 SiC 全球市场规模为 9.84 亿美元，但到 2029 年有望超过 50 亿 美元，新能源汽车（包括电动和混动）将成为 SiC 需求的最大应用场景，其它的应用场景 包括新能源电站、UPS 等。

2019 年，保时捷发布全球首款搭载 800V 电压平台的量产车 Taycan，充电功率最高可达 270kW，采用 800V 电压系统充电 80%仅需 22.5 分钟（400V 则需 90 分钟）。2021 年 10月 24 日，小鹏汽车 CEO 何小鹏表示，小鹏汽车希望做到国内首个量产配置 SiC 芯片的 800V 高压平台，支持充电 5 分钟，续航 200 公里。同时，小鹏汽车也将推出配套的 480kW 高压超充桩。此外，小鹏还为用户设计了储能站，宣称可一次满足 30 辆车的超充。也就 是说，小鹏汽车补能方面将推出 800V+480kW 超充+超级储能站的三种方案。我们预计未 来随着高压平台的快速普及，SiC 在高端车型的电机控制器领域渗透率将会逐渐提升，整 个 SiC 产业链也将迎来爆发机遇。

Cree 是 SiC 行业绝对龙头，国内 SiC 产业有望得到快速发展。Cree 成立于 1987 年，1991 年全球 率先将碳化硅商业化。2021 年更名 Wolfspeed。目前，Wolfspeed 拥有 SiC 全产业链布局，并在导 电型 SiC 衬底拥有超过 60%的市占率，在碳化硅功率器件的市场中也走在前列，II-VI 和 SiCrystal 位列全球二、三位，市占率分别达到 16%和 12%。国内 SiC 衬底环节代表厂商为天科合达 （未上市）及天岳先进（待上市），目前仍处于追赶者地位；外延环节技术难度和壁垒相对较低， 衬底厂商普遍具备外延片的生产能力；器件环节发展仍受到衬底产能的掣肘。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站