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1、2020 年深度行业分析研究报告目录1.汽车功率器件：电动化核心增量101.1功率半导体：高壁垒、强盈利、大市值111.2电动化拉动需求倍增122.低压 MOS：市场高度成熟，面临电动化冲击142.1低压 MOS：汽油车应用的主要功率器件142.2技术迭代：尺寸小、功耗低、散热佳202.3市场：外资重心转向高压，国内车规有望突破263.电动车功率器件：高压、高频、高价值283.1IGBT、高压 MOS：电动车应用的主要功率器件283.2IGBT 模块：电机逆变器核心部件303.3IGBT 分立器件：中等功率电机驱动开关403.4超级结 MOS：最适宜充配电系统413.5IGBT 市场：外资基本

2、垄断，斯达崭露头角424.SiC：性能优越，势不可挡454.1性能优越，电动车应用加速落地454.2芯片及模组技术具备升级空间484.3市场：龙头扩产，拉低器件价格515.国内汽车功率半导体的机遇556.投资建议566.1斯达半导（603290.SH）：紧抓 IGBT 模块机遇，同步夯实芯片能力 566.2闻泰科技（600745.SH）：低压 MOS 龙头 576.3士兰微（600460.SH）：坚持 IDM，持续扩张产能 586.4宁波达新：致力 IGBT 芯片国产化596.5华虹半导体（01347.HK）：国内功率代工龙头 596.6Cree（CREE.O）：全球 SiC 衬底绝对龙头 6

3、06.7意法半导体（STM.N）：SiC 器件配套特斯拉，势头强劲 616.8山东天岳： SiC 衬底能力获华为肯定626.9天科合达：依托中科院，SiC 衬底扩产626.10泰科天润：SiC 器件已批量出货，6 英寸工厂即将量产62图目录图 1功率开关器件的作用、关键参数、类型10图 2汽车上需要功率转换的场合10图 32017-2018 年全球功率半导体市场规模（亿美元）11图 42018 年全球功率半导体厂商市场份额11图 5英飞凌 FY19 营业收入构成（功率占比超过 50%）11图 6安森美 FY19 营业收入构成（功率占比 50%）11图 7STM FY19 营业收入构成（汽车+功

4、率占比接近 40%）12图 8各巨头功率半导体毛利率水平12图 9功率半导体的三大作用12图 10不同类型汽车半导体价值量（美元）13图 1148V MHEV 与燃油车相比增加半导体价值构成（美元）13图 12PHEV 与燃油车相比增加半导体价值构成（美元）13图 13BEV 半导体价值构成（美元）13图 142018 年汽车功率半导体市场竞争格局13图 15电动助力转向系统（EPS）工作原理14图 16目前汽车上主要直流电机应用汇总15图 17HVAC 控制模块（1 鼓风机+36 个风门电机）15图 18座椅控制模块（座椅前后/高度/加热、靠背/头枕角度电机）15图 19自适应大灯模块（水平

5、+垂直偏转步进电机）16图 20iBooster 模块16图 21电子节气门模块（步进电机）16图 22电控机油泵及控制模块16图 23直流无刷电机 BLDC 典型驱动电路17图 24BLDC 电机 PWM 控制17图 25直流有刷电机 BDC 典型驱动电路（单向）17图 26直流有刷电机 BDC 典型驱动电路（双向）17图 27步进电机典型驱动电路（单极）17图 28步进电机典型驱动电路（双极）17图 29汽车继电器应用场景18图 30直流有刷电机控制方法一：2 个继电器形成 H 桥18图 31直流有刷电机控制方法二：4 个 MOS 形成 H 桥18图 32继电器及 MOS 管寿命对比19图

6、 33相同继电器及固态解决方案尺寸对比19图 34常规 BLDC 控制电路（Reverse Battery Protection）19图 35以 LED 驱动电路为例：可以用 DC/DC、Buck-Boost 等电路实现升降压20图 36N MOS 及 P MOS 构成21图 37N MOS 结构及工作原理21图 38Infineon：MOSFET 晶圆前端及后端封测的不断迭代过程21图 39MOSFET 三种架构对比：平面 Planar、沟道 Trench、超级结 Super Junction.22图 40传统平面式 MOSFET 漏源导通内阻构成22图 41不同额定电压平面式 MOSFET

7、 内阻构成22图 42超级结 MOSFET 结构23图 43平面 MOS 和超级结 MOS 的 RDS(on)-V(BR)DSS 关系对比23图 44Split gate Trench 低压 MOS 结构23图 45NXP：NextPowerS3 采用 SuperJunction Trench 结构23图 46以 Infineon 为例：MOSFET die 面积及单位面积 RDS 不断缩小23图 47以 Nexperia 为例：不同封装方式下 MOSFET 尺寸对比24图 48以 Infineon 为例：不同封装方式下 MOSFET 导通内阻及工作电流对比24图 49各厂商 Power SO

8、8 封装存在差异25图 50Nexperia：D2PAK 封装25图 51Infineon：D2PAK 封装25图 52Nexperia：LFPAK56 封装25图 53Infineon：TO-Leadless 封装25图 54以 Nexperia LFPAK（40V）封装为例：封装尺寸与导通内阻、电流及功率 的关系26图 552018 年全球功率 MOSFET 市场份额26图 56小信号 MOS 及汽车功率 MOS 主流厂商排名26图 57安森美收购 Fairchild 完善高压 MOS、IGBT 及 SiC 产品线27图 58NXP 出售低压 MOS 分立器件后专注功率控制 IC 业务28

9、图 59电动车对核心功率器件的需求29图 60Si MOS、IGBT 及 SiC MOS 导通电阻 vs 耐压比较29图 61逆变器、车载 OBC 及 DCDC 最匹配功率器件29图 62电机及电机控制器构成（沃尔沃 XC90 T8）30图 63电动车电机控制器的控制电路（IGBT 模块）30图 64电机控制器成本构成31图 65HybridPACK 1 DC6 模块内部拆解图（705V/ 400A）31图 66HybridPACK 2 800A 模块内部拆解图（650V/ 800A）31图 67HybridPACK Drive 模块内部拆解图（750V /820A）31图 68IGBT 模组

10、制造过程31图 69MOSFET 及 IGBT 基本结构及载流子方向对比32图 70英飞凌 IGBT 芯片的迭代历史32图 71IGBT 芯片向着降低能耗、提高功率密度的方向迭代33图 72EDT2 结合 IGBT3 垂直及 TrenchStop5 微沟槽栅结构33图 73PT 型 IGBT 生产工艺33图 74NPT 型 IGBT 生产工艺33图 75Field-Stop 型 IGBT 生产工艺33图 76HITACHI 全新 IGBT side gate 结构34图 77富士电机第 7 代 RC-IGBT 芯片34图 78富士电机 IGBT 与电流传感器、温度传感器集成34图 79英飞凌

11、HP DSC S2 半桥结构 IGBT 集成温度及电流测量34图 80IGBT 模块结构图34图 81目前较为主流的芯片连接方式对比35图 822010 普锐斯混动功率模块芯片采用铝带连接35图 83Danfoss 汽车功率模块采用铜绑线连接35图 84三菱电机 J1 系列汽车功率模块采用 Cu DLB 封装36图 85第二代 Volt：德尔福 Viper 采用对称的 DBC 板连接芯片36图 86Semikron 的 SKiN 封装技术：采用柔性电路板代替传统引线连接芯片36图 87单面间接、单面直接及双面直接水冷结构对比37图 88英飞凌 HPDrive 模块底部单面针翅水冷结构37图 8

12、9三菱电机 J1 系列内部结构37图 90富士电机第一代及第三代直接水冷结构对比37图 91奥迪 e-tron 逆变器爆炸图37图 92日立双面水冷 IGBT 模块37图 93英飞凌 HybridPACK DSC 模块采用双面水冷结构38图 94德尔福 Viper 模块采用双面水冷结构38图 95Si/SiC 与不同 DBC 板或基板材料的参数对比38图 96Semikron 汽车功率模块 SKiM：无铜基板设计38图 97SnSb 与 SnAg 焊锡温度试验后的裂痕扩展比较39图 98含 Pb 焊接、Cu 烧结及 Ag 烧结技术对比39图 99含 Pb 焊接、Cu/Ag 烧结技术功率循环测试

13、结果对比39图 100日立汽车功率模块使用 Cu 烧结技术39图 101SemikronSKiN 封装：芯片上下层均采用 Ag 烧结40图 102SKiN 芯片低温烧结至 DBC 板40图 103Tesla Model S 后臵电机逆变器（320kW）40图 104逆变器由 614 个 TO-247 IGBT 分立器件构成40图 105高压 PTC 加热器驱动电路41图 106电动车压缩机/油泵/冷却液泵驱动电路41图 107单相 3.3/6.6kW 车载 OBC 典型拓扑41图 108三相 11/22kW 车载 OBC 典型拓扑41图 109单向 DC/DC 典型拓扑42图 110双向 DC

14、/DC 典型拓扑42图 1112017 年 IGBT 全球前五大供应商（按电压等级）42图 1122018 年 IGBT 市场构成（分种类）43图 1132018 年全球 IGBT 模块市场份额43图 1142018 年全球 IGBT 分立器件市场份额43图 1152018 年全球 IPM 市场份额43图 116电动汽车逆变器产业链分工44图 117英飞凌： 12 英寸产线所需营收规模及对应回收期45图 118SiC 与 Si 相比具有优异的材料特性45图 119SiC MOS 晶圆厚度可降至 Si MOS 的十分之一45图 120丰田 6.1kW SiC OBC 功率密度超过 3.3kW 的

15、 4 倍46图 121罗姆 5kW SiC DC/DC 体积与效率同时改善46图 122汽车 SiC 市场规模预测（亿美元）46图 123罗姆预测的 SiC 在汽车应用进度46图 124SiC 与 Si 逆变器对应整车成本平衡线（500V 电池）47图 125SiC 与 Si 逆变器对应整车成本平衡线（800V 电池）47图 126Cree：采用 SiC 逆变器单车可节省至少 200 美元47图 127Wolfspeed：平面型 SiC MOSFET48图 128三菱电机：平面型 SiC MOSFET48图 129ST：平面型 SiC MOSFET48图 130ST：第二代平面 MOS 与竞争

16、对手沟槽型参数相当48图 131Rohm：第三代 SiC MOS 转为双沟槽结构49图 132Rohm：第二、三、四代 SiC MOS 对比49图 133Infineon：非对称沟槽型结构 CoolSiC MOSFET49图 134Infineon：沟槽型无需在性能和可靠性之间取舍49图 135Denso 沟槽型 SiC MOS 结构49图 136丰田 2015 年起基于 Denso SiC PCU 做路测49图 137Model 3 逆变器 SiC 功率模块（46 个单管）50图 138SiC 功率模块采用单面 Pin-Fin 散热50图 139单个 SiC 模组内包括 2 个 die（65

17、0V，100A）50图 140SiC 2 个芯片间采用 Cu Lead Frame 连接50图 141SiC 芯片Si3N4 DBC 板间、DBC散热底板间采用 Ag 烧结连接50图 142德尔福 800V SiC 逆变器51图 143德尔福/Cree DOE 项目基于第三代 650V SiC 晶圆51图 144单管模组由 5 个 650V SiC die 并联而成51图 145标准 400V Si 及 SiC 逆变器损失对比51图 146Si 晶锭：1500快速拉伸法52图 147SiC 晶锭：2500慢速生长（籽晶升华法 PVT）52图 148SiC 晶圆外延层生长52图 1496 英寸

18、4H-SiC 外延晶片52图 150Cree SiC 晶圆的迭代历史53图 151SiC 行业产业链分工53图 152SiC 衬底生产商市场份额54图 153SiC 功率器件及模块市场份额（2017 年）54图 154Infineon：能够基于衬底完成 SiC 外延层生长54图 155Siltectra Cold Split 能够显著提升 SiC 晶圆利用率54图 156Siltectra SiC 晶圆 Cold Split 冷切割工艺54图 157斯达半导核心产品：IGBT 模块57图 158斯达半导国内主要客户57图 159公司 2018 年收入构成（分主营业务）57图 160公司 201

19、7 年收入构成（分下游市场）57图 161Nexperia 各领域核心客户58图 162士兰微主要发展历程59图 163华虹宏力：聚焦功率器件60图 164Cree SiC 及 GaN 发展历程60图 165Cree 营业收入构成（百万美元）61图 166Cree Wolfspeed 在手订单金额分布61图 167ST SiC 制造策略计划61表目录表 1不同电机类型的应用场合及驱动电路 MOS 管用量18表 2燃油车上各系统低压 MOS 管数量统计20表 3主流厂商相似封装的 MOSFET 封装名称对比24表 4国内主要功率 MOSFET 厂商情况28表 5目前电动车各高压部件所需功率器件价

20、值量估计29表 6全球主要 12 英寸功率晶圆厂汇总44表 7主流 Tier1 或半导体厂商宣布的 SiC 量产订单或产品情况47表 8SiC 扩产、供货及收购大事记551. 汽车功率器件：电动化核心增量功率半导体本质上是起到开关作用，实际应用中可通过多个功率开关组合，控制拓 扑电路中电流的开闭、流向、大小，进而通过调速、调频对执行部件进行控制和驱动。 不同材料（Si、SiC、GaN）、不同类型的功率器件（MOSFET、IGBT 分立器件或模块）均有其适合的工作电压、功率和开关频率范围，关键的性能参数指标包括开关及导通损 耗、热量损耗、开关频率、晶圆面积、封装尺寸等。图1 功率开关器件的作用、

21、关键参数、类型资料来源：Infineon，Q1 FY20 Investor Presentation，我们总结汽车上涉及到功率转换的场合包括：1） 传统燃油车上的各类执行器和负载（12V/24V 系统）。电控子系统中直流电机、 电磁阀、继电器、LED 等负载驱动（栅极驱动器 IC+低压 MOS 管），和多种功 率 IC（芯片电路中电压转换、稳压器等）。2） 48V 轻混系统中新增的 DC/DC、BSG 驱动。BSG 电机驱动（栅极驱动器IC+MOS 管），和 48V/12V DC/DC 拓扑电路。3） 强混、插混或纯电动车型中新增的逆变器、车载充电机、DC/DC。驱动电机逆 变器（IGBT、S

22、iC MOS），OBC 拓扑电路（高压 MOS、SiC MOS），高压至 12V DCDC 拓扑电路（高压 MOS、SiC MOS）。图2 汽车上需要功率转换的场合资料来源：ON Semi，2017 Financial Analyst Day，1.1 功率半导体：高壁垒、强盈利、大市值我们认为汽车功率半导体是非常优质的投资方向，主要原因在于：1、汽车电动化拉动功率半导体需求大幅增长，单车价值量从 70 美元（汽油车）攀升至 400 美元（纯电动汽车）；2、技术壁垒高，规模效应强，盈利能力突出，毛利率普遍超过 35%；3、除汽车市场外，还有工业、消费、电网、光伏、风电等诸多下游应用；4、汽车供应

23、链稳定，技术更迭比消费电子慢，投资回报风险小；5、目前的功率半导体企业中已出现英飞凌、安森美、意法等大市值的巨头。 图3 2017-2018 年全球功率半导体市场规模（亿美元）图4 2018 年全球功率半导体厂商市场份额 资料来源：Infineon，Q1 FY20 Investor Presentation，Q3 FY19 InvestorPresentation，资料来源：Infineon，Q1 FY20 Investor Presentation， 图5 英飞凌 FY19 营业收入构成（功率占比超过 50%）资料来源：Infineon，Q1 FY20 Investor Presentati

24、on，图6 安森美 FY19 营业收入构成（功率占比 50%）资料来源：ON Semi 官网，图7 STM FY19 营业收入构成（汽车+功率占比接近 40%）图8 各巨头功率半导体毛利率水平 资料来源：STM，Q4 & FY 2019 Financial Results，资料来源：各公司年报及投资者推介资料， 注：英飞凌无功率业务分拆数据，且功率占比超 50%，用总毛利率代替STM 采用 Automotive&Discrete 部门毛利率水平1.2 电动化拉动需求倍增我们认为，电动化、智能化、网联化作为未来汽车行业变革的主旋律，其中大部分 的技术创新都与半导体紧密相连，带动包括传感、功率、M

25、CU、模拟、逻辑、存储在内的整个汽车半导体市场需求快速增长。其中，功率器件作为控制及驱动模块弱-强电、交-直流电能转换的核心，在电路中起到整流、放大及开关的作用，在电控系统、电驱动系 统等场合获得广泛应用。图9 功率半导体的三大作用资料来源：Fuji Electric 官网，根据英飞凌的数据，目前汽油车单车半导体平均价值量约 420 美元，功率半导体（分 立器件、模组及 IC）合计占比 17%，约 70 美元。我们判断未来汽车功率器件核心增量来自两大趋势： 第一，混动以及新能源汽车销量快速增长（高压、大功率）。根据英飞凌援引 StrategyAnalytics 的数据，48V MHEV、PHE

26、V、BEV 在燃油车基础上单车功率半导体分别新增90、305、350 美元价值量，占所有新增半导体价值量的比例高达 80%；其中 BEV 功率 半导体单车价值较汽油车增长 4-5 倍。第二，汽车电控子系统渗透率提升。比如 EPS、ESP、iBooster 等安全类应用，LED 自适应大灯、天窗、座椅控制等车身及舒适性应用等，新电控功能的渗透往往伴随着功率半导体价值的提升。图10 不同类型汽车半导体价值量（美元）60040020000050Sensors 17%Discrete power devices 17%MCU33%AnalogICsLuxur

27、yHybridMidrange in Compact in Compact in33%electricdeveloped marketdeveloped marketemerging market资料来源：McKinsey，Winning share in automotive semiconductors， 图11 48V MHEV 与燃油车相比增加半导体价值构成（美元）资料来源：Infineon，Q1 FY20 Investor Presentation， 注：Non PT 表示非动力系统，即车身、底盘、安全及娱乐系统ICE PT 表示燃油车动力系统图12 PHEV 与燃油车相比增加半导体

28、价值构成（美元）资料来源：Infineon，Q1 FY20 Investor Presentation， 图13 BEV 半导体价值构成（美元）图14 2018 年汽车功率半导体市场竞争格局13.20%9.20%8.20%5.40%InfineonSTBoschTION Semi26.20%资料来源：Infineon，Q1 FY20 Investor Presentation，资料来源：Infineon，Q1 FY20 Investor Presentation，2. 低压 MOS：市场高度成熟，面临电动化冲击2.1 低压 MOS：汽油车应用的主要功率器件目前汽油车普遍采用 12V 低压为负载

29、供电，因此使用 Si MOSFET 作为电控系统的 功率开关。我们估计目前平均每台车配备约 120 个 MOSFET，绝大多数为硅基低压 MOSFET，英飞凌预计未来高端纯电动汽车上高低压 MOSFET 总数量有望达到 400 个。以最典型的电动助力转向系统 EPS 为例来说明 MOSFET 的工作原理：车辆运行过 程中，方向盘扭矩及转角传感器监测方向盘转角及扭矩信息，轮速传感器监测车轮转速， 控制器（ECU）通过 CAN 总线实时获取传感器信号，MCU 根据特定逻辑实时处理信号， 计算得到一个理想的助力力矩并输出数字信号，通过三相半桥功率 MOSFET 来控制直 流无刷电机的开关、正反转及加

30、减速，最终实现助力效果。除此之外，MOSFET 还在该 电路中起到防电源反接、过流保护、相切断等功能。图15 电动助力转向系统（EPS）工作原理资料来源：Toshiba 官网，我们总结功率 MOS 主要有三大应用场合：直流电机、电磁阀、LED 等负载的驱动； 电源防反接、防过流等电路保护；电源模块中 Buck、Boost、Cuk 等电压转换。1）我们判断直流电机、电磁阀、LED 等负载驱动是目前功率 MOS 最常应用的场 合，未来持续增长主要得益于三个方面：汽车上直流电机数量持续增加、直流无刷电机 BLDC 逐步替代有刷电机、功率 MOSFET 逐步取代继电器。根据英飞凌的数据，汽车上直流电机

31、数量稳步增长，过去几年复合增长率为 5%-6%。 目前汽车上平均有 30 多个直流电机，而豪华车型上直流电机数量高达 70 个，英飞凌预计 2022 年全球汽车直流电机出货量有望达到 42 亿个。图16 目前汽车上主要直流电机应用汇总资料来源：Diodes，Diodes Investor Relations Presentation 2019，我们判断汽车上新增直流电机需求主要有两大动力：一是油耗、排放要求不断提高，体现为水泵、燃油泵、润滑油泵、液压油泵等机械 泵逐步切换至电子泵；二是整车智能化水平提升，机械执行部件电子化，体现为底盘、车身等电控功能不 断增加，并且渗透率逐步提升，EPS、ES

32、P、EPB、iBooster、自适应大灯、电动天窗、 座椅调整及加热、自动空调、后视镜等配臵需求持续增长，进而拉动电机出货量。 图17 HVAC 控制模块（1 鼓风机+36 个风门电机）图18 座椅控制模块（座椅前后/高度/加热、靠背/头枕角度电机） 资料来源：Infineon，HVAC Architecture&Infineon Products，资料来源：Infineon，英飞凌车身电子解决方案，图19 自适应大灯模块（水平+垂直偏转步进电机）资料来源：Infineon，HVAC&AFS Architecture&Infineon Products，海 通证券图20 iBooster 模块

33、资料来源：Bosch 官网， 图21 电子节气门模块（步进电机）图22 电控机油泵及控制模块资料来源：电子发烧友，资料来源：三菱电机官网，汽车直流电机，包括有刷电机 BDC、无刷电机 BLDC、步进电机三类。有刷电机 构造简单、易操控且成本低廉，是目前汽车上应用最多的直流电机类型，但缺点在于效 率较低、控制精度较差、电刷和换向器损耗大且电气噪声较大；直流无刷电机 BLDC 能够精确控制所需扭矩和旋转数、寿命长，但控制端成本及难度增加较多，目前主要在中 高端车型上应用于安全性相关的系统，如 EPS、ESP 等；步进电机通过控制脉冲个数 来控制角位移量，使其按照固定角度一步步运行，达到准确定位，常

34、用于机械仪表、空 调风门电机、电子后视镜、AFS 大灯、HUD 等需要角度位臵控制的场合。汽车直流电机驱动所需 MOS 管的性能和数量随场景应用差异较大，比如空调系统 鼓风电机一般为单向运行，如果使用 BDC 仅需要 1 个 MOS 管作为开关，而车窗、天窗 等电机需要双向运行，如使用 BDC 则需要 4 个 MOS 管形成全桥控制。单极或多极、单 相或多相步进电机需要的功率 MOS 数量也各不相同，目前普遍使用双极两相步进电机， 需要 8 个 MOS 管作为驱动开关。而 BLDC 作为三相电机，一般用 6 个 MOS 管进行驱 动控制。我们判断与 BDC 相比，BLDC 性能优势显著，中长期

35、将从两方面展开替代，并且 同步增加 MOS 管、栅极驱动器等功率半导体的需求。一是，转向、制动等安全性、可靠性要求高的场合，如 EPS、ESP 以及新增的 IBS；二是，动力传动系统要求控制精度、 工作效率不断提高，水泵、燃油泵、润滑油泵、液压油泵等机械泵电子化，采用 BLDC 驱动。相比较而言，座椅、车窗等舒适性系统，成本比较敏感、精度要求也较低，BLDC 的渗透过程较为缓慢。图23 直流无刷电机 BLDC 典型驱动电路图24 BLDC 电机 PWM 控制 资料来源：ST，电机控制参考指南，资料来源：Renesas 官网， 图25 直流有刷电机 BDC 典型驱动电路（单向）资料来源：ST，电

36、机控制参考指南，图26 直流有刷电机 BDC 典型驱动电路（双向）资料来源：ST，电机控制参考指南， 图27 步进电机典型驱动电路（单极）图28 步进电机典型驱动电路（双极） 资料来源：ST，电机控制参考指南，资料来源：ST，电机控制参考指南，表 1 不同电机类型的应用场合及驱动电路 MOS 管用量电机种类相数运行方向MOS 数量主要应用场合直流有刷电机 BDC12单向双向14中低端车型座椅、天窗、车门、尾门、空调鼓风机、雨刮、换档手柄等直流无刷电机 BLDC3单/双向6EPS、ESP、IBS 等安全系统电机等双极步进电机2单/双向8仪表盘、后视镜、风门电机、自适应大灯 AFS、HUD 等资料

37、来源：ST，电机控制参考指南，整理此外，直流有刷电机 BDC 的驱动开关正逐步从继电器转向固态集成电路，这一趋 势也会带动低压 MOS 管的需求。我们判断目前中低端车型上，舒适性系统的直流有刷电机，考虑到成本因素，大多采用 2 个单刀双掷的电磁继电器形成 H 桥进行驱动控制， 然而我们认为固态集成电路方案一方面相比继电器方案在尺寸、寿命、控制精度、EMC 特性上具有显著优势，另一方面驱动芯片、分立 MOS 管的成本继续下探，有很大几率 逐步去替代继电器的驱动方案，尤其是在尺寸、电气噪声及安全性要求高的应用场合。图29 汽车继电器应用场景资料来源：Nexperia，Automotive rela

38、y replacement，图30 直流有刷电机控制方法一：2 个继电器形成 H 桥图31 直流有刷电机控制方法二：4 个 MOS 形成 H 桥资料来源：TI，Relay Replacement for Brushed DC Motor Drive in Automotive Applications，资料来源：TI，Relay Replacement for Brushed DC Motor Drive in Automotive Applications，图32 继电器及 MOS 管寿命对比资料来源：TI，Relay Replacement for Brushed DC Motor Dri

39、ve in Automotive Applications，图33 相同继电器及固态解决方案尺寸对比资料来源：TI 官网，2）电源防反接、防过流等电路保护；低压 MOS 的另一大应用场合是在电路的防反接、防过流保护方面，普遍采用 P MOS来实现保护功能。我们估计单车用于电路保护的 MOS 管数量大概在 20 个左右。图34 常规 BLDC 控制电路（Reverse Battery Protection）资料来源：Nexperia 官网，3）电源模块中 Buck、Boost、Cuk 等电压转换电路。燃油车的电源来自 12V/24V 蓄电池，但电器负载的工作电压范围广泛，有低至 5V 的芯片，还

40、有在 85V 电压稳态运行的氙气灯等高压系统，需要各种各样的电压转换电路 来满足应用需求，常用的包括 Buck 降压、Boost 升压等。图35 以 LED 驱动电路为例：可以用 DC/DC、Buck-Boost 等电路实现升降压资料来源：Infineon，Automotive Front Lighting Cost Optimized Solution，总体而言，我们统计目前燃油车上平均有接近 120 个低压 MOS 管，其中动力传动 系统、座舱娱乐系统及车身舒适性等系统数量分布较为均匀，但根据系统功率、工作环 境、电压等级（40-100V）的不同，单价水平存在明显差异。从总体价值量来看，我

41、们 估计目前包括发动机、变速器在内的动力传动系统占比最高，基本接近 50%。我们认为，低压 MOS 管市场已经成熟，舒适性系统新增需求落地较为缓慢，48V 作为过渡方案有望贡献阶段性增量，但同时正面临电动化的冲击，预计未来 3-5 年内仍 将保持低速稳定增长，长期看市场规模将有所萎缩。表 2 燃油车上各系统低压 MOS 管数量统计系统执行器MOS 管数量发动机管理系统水泵、油泵、燃油泵、电子节气门、喷油器、点火线圈等20底盘及安全系统ABS/ESC、EPS、EPB 电机等12-18变速器传动系统润滑油泵、液压油泵、换档电磁阀等8-10座舱娱乐系统仪表盘步进电机、音频系统30车身舒适性系统BCM

42、、LED 大灯、空调、座椅、天窗、门窗等小电机30总计120各电路防反接 MOS 管/20资料来源：估计2.2 技术迭代：尺寸小、功耗低、散热佳MOSFET （ 金属 氧化 物 半 导 体 场 效 应 电 晶 管 ， Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）分为栅极（Gate）、源极（Source）和漏极（Drain）三个管脚， 按照导电沟道可分为 N 沟道 MOS 和 P 沟道 MOS，按照栅极电压幅值可分为增强型及 耗尽型，按照应用场合所需功率及电流等级可分为功率型和小信号型。目前常用 MOS 管包括增强型的 N 沟道及 P 沟道

43、功率 MOSFET，其中 NMOS 特性 为当 VGS 高于一定值时源极及漏极间导通，比较适合源极接地的低边驱动场景，而 PMOS 特性则相反，VGS 低于一定值时源极及漏极间导通，比较适合源极接 VCC 的高边驱动场景。由于 PMOS 导通电阻较高，一般仅作为防反接保护、高边驱动和同步 buck 电路， 我们估计同等规格价格是 NMOS 的 1.5-2 倍。因此功率 N MOS 为目前最主流的应用。图36 N MOS 及 P MOS 构成图37 N MOS 结构及工作原理资料来源：Nexperia 官网，资料来源：Rohm 官网，MOSFET 的核心参数包括漏-源极间最大容许电压 VDS、漏极电流 ID 及总功耗 Ptot。 前两个指标是根据器件具体的工作环境进行选择，电