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终端需求变化决定电子行业发展趋势,持续技术创新提供成长动能。每一轮信息技术的变革都将带来产业技术路线的革命性变化和商业模式的突破性创新,并进而催生新的应用拉动整个电子产业的发展,历史上从军工、家电、大型 PC、个人 PC、功能手机到智能手机,都是由终端需求变化开始形成整个电子行业向上发展的趋势。
且伴随终端设备及其延伸产品的持续技术创新,电子行业的成长驱动力层出不穷,每轮新的终端需求从兴起,到爆发,到快速发展,再到步入成熟期,往往能持续近 10 年之久,按自如今市场上,备受欢迎的电动化终端,自然非汽车莫属,那么今天就说说汽车电动化之后,到底能带来哪些元器件方面的需求?
电动车迎来 10%电动化渗透率拐点
三电系统搭载迅速
2021-2022 年中国和全球先后迎来 10%的渗透率拐点,汽车电动化加速发展。据中汽协预测,2021 年我国汽车总销量将达到 2610 万辆,其中新能源汽车销量达到 340 万辆,同比+149%,新能源汽车渗透率从 2020年的 5%快速提升至 13%,2021 年成为中国电动汽车的元年。
据 EVTank和德勤预测,2021-2022 年全球的汽车销量将从 8343 万辆微增至 8760万辆,新能源汽车销量将从 608 万辆增长至 861 万辆,同比+42%,渗透率从 7%提升至 10%。因此,全球将在 2022 年迎来电动车快速发展的切换窗口。
本土整车品牌崛起,销量和市场竞争力与日俱增。在国家政策大力扶持和基础设施等产业链配套加快建设的背景下,国内涌现了诸如比亚迪、蔚来、小鹏、理想、哪吒、零跑、威马等本土新势力品牌车企。
同时国内消费者对电动车的消费接受度高,庞大的国内汽车消费市场为自主整车品牌厂商创造了绝佳的生存土壤,推动自主整车品牌的销量和市场竞争力与日俱增。2021 年前三季度,国内传统车企比亚迪/五菱销量分别达到 33/31 万辆,销量排名全球第二/第三,市占率分别为 7.7%/7.2%;造车新势力蔚来销量约为 6.7 万辆,销量排名全球第十八,市占率约为1.6%。
“三电系统”是电动车的核心,在整车中的成本占比约为 50%。“三电系统”包括电池、电驱和电控,三者在“三电系统”的成本占比分别为76%、13%和 11%,对应在整车中的成本占比分别为 38%、6.5%和 5.5%。
其中,电池是电动车的能量来源和成本核心;电机的主要作用是将动力电池的电能转化为驱动汽车前进的机械能;电控由逆变器、电源模块、中央控制模块、保护模块和散热系统信号检测模块等组成。
电动车时代供应链洗牌重塑,助力车用电子零部件国产替代。汽车供应链存在一定程度上的闭环,认证壁垒高,新玩家往往难以进入。参考历史上美日欧汽车产业链的发展历程,正是美日欧车企、Tier1 与本土供应链厂商紧密配合,在产品开发早期就进行了深入的合作和磨合,才使得美日欧的汽车零部件厂商能够较快地开发出符合整车厂需求的产品,并在汽车产业的长期发展过程中形成了强者恒强的核心竞争力。
在当前汽车电动智能化发展的大浪潮中,传统供应链体系将被打破重塑,而中国处于汽车电动智能化发展的中心位臵,本土供应链厂商将顺势崛起。
以电动车核心的“三电系统”为例:
电池方面,国内领先的电池厂商包括宁德时代、比亚迪、欣旺达、国轩高科和亿纬锂能等,根据中商情报网数据,宁德时代 21H1 年在国内的市占率超过 50%,在全球的市占率约为 31.8%,份额全球第一。
电驱和电控方面,整车厂、传统 Tier1 供应商和第三方供应商角逐,国内依托自主整车品牌的布局和第三方厂商的积累,涌现了比亚迪、蔚然动力(蔚来)、蜂巢动力(长城)、威睿电动(吉利)等整车品牌旗下的厂商,以及方正电驱、汇川技术、卧龙电驱、上海电驱动等第三方厂商,而传统 Tier 1 供应商主要是博世、大陆、法雷奥、西门子等海外巨头。随着自主整车品牌和国内“三电系统”供应商的崛起,自然也将带动上游车用电子零部件的国产替代。
伴随“三电系统”的搭载
汽车电动化带来大量电子元器件需求。
电动车以电力系统作为动力来源,对于电力转换和功率变换具备更高的要求,相应地提升了对功率器件等电子元器件的需求,主要增量来自于电池管理模块和“三电系统”组成的电动动力总成部分。据德勤统计,相比于传统燃油车,纯电动车的电池管理模块增加的单车电子元器件价值量约为 130 美元,而动力总成部分增加的单车电子元器件价值量高达 1860美元,预计2025年纯电动车的电子元器件BOM成本将达到2875美元,是燃油车(640 美元)的 4.5 倍。
从电控成本拆分来看,IGBT、DC/DC 和薄膜电容为主要成本构成。电控涉及的电子零部件包括 IGBT 功率开关、DC/DC 变换器、电流传感器、波纹电容以及微控制器等,分别占电控总成本的 44%、8%、11%、6%和 11%。电机包括永磁同步电机和交流感应电机,以永磁电机为例,永磁体是电机的主要成本构成,占电机总成本的 45%
电控模块需要用到大量功率器件,预计 2030 年全球/中国新能源车功率半导体市场规模将分别达到 181/91 亿美元,10 年 18 倍空间。
IGBT 功率开关主要应用于主逆变器以及 OBC(车载充电机)中,在主逆变器中将电池输出的直流电逆变为交流电驱动汽车,在 OBC 中将外部输入的交流电整流为直流电为新能源动力电池充电。DC/DC 变换器主要负责将电池的高电压转换为其他汽车电子工作的低电压,需要用到高压MOSFET 等功率器件。
据 Strategy Analytics 统计,功率器件在车用半导体中的占比从燃油车的 21%大幅提升至纯电动车的 55%,汽车电动化带来大量的功率器件新增需求。根据我们的测算,到 2025 年全球/中国新能源车用功率半导体的市场规模将分别达到 77/41 亿美元,相比 2020年翻了近 8 倍;到 2030 年全球/中国新能源车用功率半导体的市场规模将分别达到 181/91 亿美元,相比 2020 年翻了 18 倍以上。
IGBT 为逆变器核心器件,国产替代下弹性巨大。随着汽车电动化的加速,车用 IGBT 的用量大幅提升,加上双电机渗透率提升抬高单车价值量,IGBT 成为汽车电动化增量最大的电子元器件。根据我们的测算,到 2030 年全球/中国新能源车用 IGBT 的市场规模将分别达到 150/76 亿美元,相比 2020 年的 9/4 亿美元翻了 17/19 倍。
在本土整车品牌及汽车产业供应链崛起的大背景下,时代电气、比亚迪、士兰微、斯达半导、宏微科技等国内厂商逐渐切入车规级 IGBT 供应链,但目前全球车规级IGBT 中国占比不到 10%,在汽车电动化加速扩空间+国产替代提份额的双重助力下,国内 IGBT 厂商将获得跨越式的增长。
SiC MOSFET 相比 IGBT 具备更优异的的功率转换性能,成本、良率改善后有望逐步进入中高端车型。SiC MOSFET 相比 IGBT 具备更高的电能转换效率和更小的体积。但目前应用受到成本高昂限制,据中科院数据,同一级别下 SiC MOSFET 的价格比 Si 基 IGBT 高 4 倍。
随着技术迭代、工艺 know how 积累,推动良率提升、成本下行,SiC 器件将进入更多高端车型,从而打开 SiC 的应用市场。据 Yole 预测,2025 年全球新能源车用 SiC 市场规模将达到 15.5 亿美元,2019-2025 年的 CAGR达 38%。
汽车电动化亦带来连接器、PCB 和被动元件等基础电子零部件的需求增长。
连接器:预计 2025 年全球/中国的汽车连接器市场规模将达到1563/670 亿元,2020-2025 年的 CAGR 分别达到 14%/19%,国内主要厂商包括电连技术、瑞可达等。
PCB:预计 2025 年全球/中国的车载 PCB 市场规模将达到 826/361 亿元,2020-2025 年的 CAGR 分别达到 18%/24%,国内主要公司包括世运电路、沪电股份、景旺电子、东山精密、胜宏科技等。
MLCC:预计 2025 年全球/中国的车用 MLCC市场规模将分别达到 285/122 亿元,2020-2025 年的 CAGR 分别为16%/22%,国内主要厂商包括三环集团和风华高科。
薄膜电容:预 计 2025 年全球/中国的车用薄膜电容市场规模将达到 117/62 亿元,2020-2025 年的 CAGR 分别达到 56%/63%,国内主要厂商包括法拉电子和江海股份。
连接器:预计 2025 年全球/中国的汽车连接器市场规模将达到1563/670 亿元,2020-2025 年的 CAGR 分别达到 14%/19%,国内主要厂商包括电连技术、瑞可达等。
PCB:预计 2025 年全球/中国的车载 PCB 市场规模将达到 826/361 亿元,2020-2025 年的 CAGR 分别达到 18%/24%,国内主要公司包括世运电路、沪电股份、景旺电子、东山精密、胜宏科技等。
MLCC:预计 2025 年全球/中国的车用 MLCC市场规模将分别达到 285/122 亿元,2020-2025 年的 CAGR 分别为16%/22%,国内主要厂商包括三环集团和风华高科。
薄膜电容:预 计 2025 年全球/中国的车用薄膜电容市场规模将达到 117/62 亿元,2020-2025 年的 CAGR 分别达到 56%/63%,国内主要厂商包括法拉电子和江海股份。
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