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国产化率认证:2024年功率器件驱动器行业市场规模、产业竞争格局分析及未来发展趋势预测-中金企信发布


报告发布方:中金企信国际咨询《全球和中国功率器件驱动器重点企业市场排名报告(2024)-中金企信发布

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1.功率器件驱动器行业市场规模

市场规模方面,功率器件驱动器与功率器件搭配使用,二者市场协同发展。市场上功率器件驱动器产品主要针对IGBT和MOSFET两类产品,根据中金企信统计数据,2020年,IGBT和MOSFET合计约占全球功率器件市场规模的70.54%。因此,通过IGBT和MOSFET的市场需求可间接反映功率器件驱动器的市场规模。

①IGBT市场规模:IGBT按照封装进行分类,可分为IGBT单管(即IGBT分立器件)、IGBT模块和智能功率模块(IPM)三类产品,其中IPM模块内置驱动电路,主要应用于变频空调、变频洗衣机等家用电器及消费电子。IGBT全球市场空间增速较快,根据中金企信统计数据,2021年IGBT的全球市场规模约为59亿美元(含IGBT分立器件、IGBT模块),预计至2026年全球市场规模约为84亿美元,年复合增长率为7.5%。中国IGBT市场需求快速增长,主要受益于下游行业市场需求的推动,特别是新能源汽车、新能源发电、碳达峰、碳中和发展规划等一系列国家政策的驱动。

②MOSFET市场规模:硅基MOSFET具有开关频率高、开关损耗小的优点,常应用于低电压(600V以下)、较低功率、高工作频率场景,因此硅基MOSFET多应用于消费电子、汽车、工业等领域。硅基MOSFET全球市场规模较为稳定,据中金企信统计数据,2020年全球硅基MOSFET(分立器件+功率模块)市场规模约为66.41亿美元,随着汽车和工业细分领域的需求快速增长,预计2026年硅基MOSFET全球市场规模约为94亿美元,年复合增长率为3.8%。随着SiC基功率半导体器件的技术发展趋于成熟,SiCMOSFET器件由于其高功率密度的特性,市场空间广阔。据中金企信统计数据,SiCMOSFET将成为SiC材料应用最广泛的器件,2021年,全球SiC功率器件市场规模约为11.29亿美元,预计至2027年增长至62.97亿美元,CAGR约34.00%;中国SiC功率器件市场增速高于全球增速,根据中金企信统计数据,2021年,中国SiC功率器件的市场规模为4.19亿美元,增长率约为62.00%。

2.功率器件驱动器行业竞争格局

①功率器件驱动器产品市场格局

功率器件驱动器市场中产品主要包括驱动IC和板级驱动器。

A、从应用领域来看,由于覆盖电压范围不同,两者的优势应用领域存在一定差异。驱动IC覆盖电压范围以1,200V及以下为主,其主要应用领域为新能源汽车、工业控制、光伏发电、储能、家用电器等中低压领域;板级驱动器功能较为完善,覆盖电压范围以1,200V及以上为主,也可向下兼容600V及以上中压范围,其主要应用领域为风力发电、轨道交通、光伏发电、智能电网、船舶推进、高压变频等中高压领域。两者在600V-1,200V的中压范围存在一定重合应用领域。

 

B、从技术侧重点来看,板级驱动器和驱动IC的技术侧重点存在差异。板级驱动器作为强弱电的接口,通常工作在复杂的电磁环境中,其技术重点在于驱动方案设计、测试验证、产业化应用等,其中驱动方案设计包括实现电气隔离、信号传输与放大、保护等功能的驱动电路及驱动程序设计、中高压多模块并联的驱动设计、中高压不同拓扑结构的驱动设计等。板级驱动器具有功能完善、高可靠性的特征,为功率器件驱动器在应用端的最终应用形式。不同于板级驱动器,驱动IC一般将驱动及部分保护、隔离功能集成于芯片中,驱动IC的核心技术体现于芯片设计、封装及隔离技术。驱动IC应用时,需要针对性搭建外围电路,对终端应用商的外围电路设计及应用能力有较高要求。

C、从产品关系来看,两者在中压范围(600V-1,200V)存在既竞争又互补的关系。在高压范围(1,700V-6,500V),板级驱动器主要使用基础功能IC(隔离、采样等)以及电容、电阻、电感等基本元器件设计驱动方案;在低压范围(600V以下),驱动IC通常集成在终端产品中;但在中压范围(600V-1,200V),板级驱动器除使用上述高压范围的驱动设计方案外,也存在使用驱动IC并搭配外围电路构成板级驱动器的产品形态,因此两者存在既竞争又互补的关系。

驱动IC产品标准化程度较高、体积较小,满足中低压领域市场需求。终端应用商一般需自行设计开发驱动IC的外围电路,对于复杂工况下驱动IC的应用具有较高的技术门槛;板级驱动器功能更为强大、使用便捷,在中高压市场优势较为突出,同时也可向全电压范围兼容,充分满足功率器件终端应用对安全性、可靠性、稳定性的要求。两种形态产品各有优缺点,且在各自优势领域有竞争壁垒,相互之间互为补充。

全球功率器件驱动器市场上,驱动IC单价低,产品数量占比高,主要为中低电压等级产品(1,200V及以下);板级驱动器集成功能完善,产品单价高,主要应用于中高压领域。

②功率器件驱动器产业格局

产业格局方面,功率器件驱动器市场主要有两种类型的生产商,包括综合性电力电子器件生产商和专业化功率器件驱动器生产商。

 

中国功率器件驱动器市场起步较晚,近年来,国内市场需求增长叠加国际半导体供应链受阻,国内功率器件驱动器生产商凭借技术研发积累及本地化优势,逐步实现国产替代。国内半导体生产商纳芯微、比亚迪半导、圣邦股份等公司的驱动IC产品在新能源汽车、新能源发电等领域逐步提高市场份额;国内专业化功率器件驱动器生产商以较强的电力电子技术、丰富的本地化应用积累、优质的配套服务在国内大功率领域具有一定优势,并凭借本地化技术服务优势进一步提高国内市场份额,包括联研国芯、青铜剑技术、落木源、飞仕得等企业。

3.功率器件驱动器市场发展趋势

①国内厂商加快技术与产品追赶,国产替代趋势明显

国内功率器件驱动器行业起步较晚,随着2017年工信部推出“工业强基IGBT器件一条龙应用计划”、国家“十三五”规划等系列政策,国内高新技术自主可控的需求迫切,功率器件驱动器国产替代需求上升,叠加中美贸易战背景下全球半导体供应链紧张的情形,国产功率器件驱动器厂商获得国产替代机会。驱动IC方面,纳芯微、比亚迪半导、圣邦股份等公司的产品实现对德州仪器(TexasInstruments)、博通(Broadcom)等国际巨头产品一定程度的国产替代;板级驱动器方面,国内联研国芯、青铜剑技术、落木源、飞仕得等公司基于多年技术研发和应用积累,逐步在功率器件驱动器中高压应用领域占据优势,公司产品已实现对PI、赛米控、英飞凌等公司产品一定程度的国产替代。

②中高压功率器件技术发展促进功率器件驱动器专业化生产需求

《中国“十四五”电力发展规划研究》提出提升电力系统整体效率、高度重视节能增效要求,且随着终端应用领域(如风电、光伏、新能源汽车)对功率输出和空间占比要求不断提升,明确电力电子产业高频高功率密度的发展趋势。SiC、GaN等宽禁带半导体材料工艺的发展,突破硅基材料对功率与频率的限制,将进一步提高功率器件的电压、电流、开关频率和容量。因此,用于驱动大功率器件的驱动器需求将迎来增长。此外,功率器件模块化能有效提高功率密度,以IGBT模块和SiC模块为代表的中高压功率器件模块市场规模呈上升趋势。

③能源电子产业智能化、数字化需求促进数字驱动器发展

“十四五”规划纲要》明确了智慧电网、智慧电厂的建设目标,《“十四五”智能制造发展规划》《“十四五”现代能源体系规划》等系列政策明确提出面向工业场景的智能解决方案,促进电能转换系统组件的智能化与数字化发展。智能电网要求数字化技术应用于电力系统的“源网荷储”四大环节,即包括电能的生产、传输、存储与消费环节;《工业和信息化部等六部门关于推动能源电子产业发展的指导意见》(工信部联电子〔2022〕181号)提出促进能源电子产业智能制造和运维管理,推动提升智能设计、智能集成、智能运维水平,发展智慧能源系统关键技术和电网智能调度运行控制与维护技术;国家能源局《国家能源局关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》提出推动能源装备智能感知与智能终端技术突破。

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