新能源汽车电机出货高涨撬动芯片需求

电机（Electric machinery，俗称“电机”，是指根据电磁感应定律完成电能转换或传输的电磁设备。
永磁同步电机占94%，逐渐演变为扁线化、油冷和多合一
根据工作电源的不同，电机可分为直流电机和交流电机。
在早期阶段，由于直流电机具有控制方法简单、变速性能好、成本低的特点，新能源汽车永磁电机主要采用直流电机。然而，随着新能源汽车的快速发展，直流电机的一些固有缺陷逐渐出现。交流电机技术取得实际进展后，结构紧凑，易于制造高速、高压、大电流、大容量的交流电机逐渐取代交流电机成为市场主流。

根据品种不同，交流电机可分为同步电机和异步电机两类。其中，同步电机中的永磁同步电机具有功率高、运行效率高、结构简单紧凑、转距大、稳定、变速性能好等诸多优点。市场份额已达94%，在国内新能源汽车驱动电机市场占据主流地位。
永磁电机作为电动汽车的关键执行器，取代传统汽车的发动机作为电动汽车的关键执行器，其性能决定了爬坡能力、加速能力及其最高速度的重要性能参数，直接关系到汽车的驱动力、经济性和舒适性。近年来，随着新能源汽车产业变革的加快，对永磁电机的要求越来越高。目前，它正逐渐演变为平线电机、油冷电机和多合一电驱动系统。

(1)扁线电机的渗透率逐渐提高

扁线电机是指用定子绕组中的传统圆柱形漆包铜线代替的开卡漆包铜线。与传统圆线电机相比，扁线电机裸铜槽满率可提高20%-30%，具有效率高、功率密度高、散热性能好、噪音低、重量轻等特点。

国内平线电机最早于2017年安装上汽新能源汽车。近年来，技术和加工工艺问题逐步解决，相关行业发展完善。2021年，比亚迪、特斯拉等主流汽车公司纷纷改装平线电机。直到2022年，新能源汽车平线电机销量已达276.2万件，比例为48%，比2021年增长约28%％。考虑到扁线电机具有功率密度高、能量转换效率高、排热性强的优点，预计未来3-5年扁线电机的渗透率将进一步提高，预计2025年的渗透率将超过90%。

(二)油冷电机逐渐成为市场主流

随着新能源汽车电机向高精度、高功率密度、微型化、轻量化、机电一体化的发展，也会导致电机内部热值急剧增加、有效排热空间严重不足等问题，限制了电机系统功率的进一步提高。
针对这一问题，该领域衍生出许多解决方案，其中油冷方案是目前市场认可度很高的解决方案之一。油冷方案一般可分为定子淋油和定子淋油 转子甩油，定子内油道 定子淋油 根据高工锂电池的信息，目前新能源乘用车主要采用比亚迪、特斯拉、吉利、上汽、奔驰等油冷技术，落地车系主要是比亚迪宋MAX、比亚迪宋Pro、比亚迪宋Plus、特斯拉Model 3、特斯拉Model Y、上汽荣威eRX5、吉利几何C、吉利帝豪PHEV、极氪001等。

以巨一动力为例，企业推出的150kW “三合一”集成电动驱动系统功率可覆盖120kW-180kW范围，系统最高效率可达94%，CLTC综合循环效率可达90%。适用于A级/B级车、小型/紧凑型/中型SUV，有利于提高车辆里程。目前，它已在中国实现批量供应，并已应用于奇瑞蚂蚁和江淮电动汽车。
2022年电机驱动累计配载量为578万件，整车厂份额不断增加

近年来，随着技术的不断发展，我国新能源汽车迎来了快速发展的时期。
据中国汽车协会称，2022年，中国汽车产销量分别为705.8万台和688.7万台，同比增长96.9%和93.4%，市场份额达到25.6%，高于去年12.1％；在出口方面，2022年中国汽车出口311.1万辆，同比增长54.4%，出口量首次超过300万辆，成为仅次于日本的世界第二大汽车出口国。据预测，2023年中国新能源汽车将继续保持快速增长，预计销量将超过900万辆，保持快速发展趋势。
电机作为新能源汽车的关键三电系统之一，占整车价值的10%左右，是新能源汽车产业链最中心的部件之一。由于电动化率和双电机、多电机系统比例的增加，永磁电机迅速扩大，促进了电机销量的不断增长。根据NE时代的信息，2022年新能源乘用车电机总装载量为578万件，同比增长77.6%。三合一和多合一系统销量达到355.5万件，同比增长98%，约占配套数量的62%。
从具体销量来看，比亚迪的弗迪动力在2022年新能源乘用车永磁电机市场以1、716、548套的装机量排名市场第一；随后，特斯拉以506、789的装机量排名市场第二；方正电机以435、864的装机量排名第三。在增长率方面，除上海电动驱动外，其他厂商都取得了良好的快速增长效果，其中汽车时代电气和弗迪动力分别为230.50%、194.10%的增长率在增长最快的厂商中排名前两。

就市场份额而言，2022年永磁电机装机量前十的公司约占有 上下市场占73%，行业集中度高。就供应商类型而言，销量前十的公司中有三家是整车厂，其中比亚迪的市场份额约为30%，排名第一，市场份额较2021年增加了12%％；特斯拉市场份额约9%，排名第二；蔚来市场份额4%，三者总市场份额约43%。其他七家公司是动力系统集成商(Tier1)和第三方供应商，总计约为 上下市场占30%。

在支持客户层面，特斯拉、威来驱动技术、大众变速箱、华宇动力电机仅供自己的汽车应用，不销售，弗迪动力还供应丰田、长城汽车、一汽、东风、江淮、东风；Tier1制造商、法雷奥、博世、博格华纳、日本电力、采埃孚可向市场主流汽车公司提供永磁电机；近年来，在新能源汽车发展浪潮中，中国也出现了先进的电力、深圳土地、上海县电力、天津松正、方形电机、海洋电机、卧龙电动驱动、蓝海华腾等优质电机企业，具有本地化差异化服务优势，这些公司在特定的细分行业站稳了脚跟。
电机装机量的快速增长促进了芯片需求的上升，其中功率模块制造商受益匪浅

随着新能源汽车电机装机量的快速增长，内部半导体设备的需求逐渐增加。
根据峰值信息，主控MCU、电机驱动芯片，功率(IGBT或SiC) MOSFET)模块等设备。

（一）主控（MCU）芯片

主板芯片层主要是MCU，核心架构一般由ARM公司提供 Cortex-M 该系列的核心芯片一直由德州仪器、意大利半导体、 国际大厂核心，如英飞凌、赛普拉斯等。
以国内厂商伊控动力为例，公司IMCU 英飞凌3系列芯片通常用于1.0控制器的主板芯片，截至2022年8月累计出货量已达15万 ，累计续航里程为13.5亿公里。此外，企业imcu2.0配备的量产车型也配套了传统汽车企业、造车新势力等10多家客户，预计2022年全年发货10万元 。
国内公司在电机主板芯片中，市场份额较低，只有峰等企业通过长期科研投资和技术积累，制作独立产权电机控制处理器核心结构，完成算法硬件和设备集成，在电机控制行业完成了更高的计算能力和更好的控制性能。


（二）驱动（HVIC）芯片

电机要想运转，离不开电机驱动芯片的工作。
电机驱动芯片是一种集成电路，包括速度控制、扭矩控制、位置控制和过压保护。电机绕组电路的流动方向可根据输入信号和内置算法进行操作，然后操作电机的启动、停止和旋转方向。由于电机驱动芯片对电机性能的完成有关键影响，品牌用户对电机驱动控制芯片有严格的产品验证和导入步骤。一旦终端批量生产后不易更换，用户粘性强。
目前，德州仪器、意法半导体、安森美、英飞凌、罗姆等世界主要厂商都在电机驱动芯片市场。Allegro、全球十大厂商占东芝、松下、恩智浦、美信等的67%左右。
与国外厂商相比，中国在电机驱动芯片领域起步较晚，技术相对落后。虽然近年来出现了大量的电机驱动芯片公司，如亚科技、必易微、比迪半导体、兆易创新、率能半导体、智能微、凌欧创芯、雄伟微、旋智科技、芯弦半导体等，但目前在汽车规则电机驱动芯片行业，比亚迪的半导体 、智芯半导体、纳芯微等厂家具有技术实力及相关产品上市。

(三)功率模块

电机控制器是新能源汽车电池电能转换机械能的控制部分。从2022年电机控制装机容量来看，主要厂家发展迅速，其中弗迪动力、英博尔、中车时代电气增长约1倍。


作为电机控制器中的核心电能转换器，关键的半导体器件是硅基IGBT模块和SiC 以MOSFET模块为主。

1、硅基IGBT模块
在硅基IGBT模块层面，由于其抗压性高、通断消耗低、开关损耗低等特点，能够很好地满足电机控制器对高压、高负载频率、低损耗产品的需求，因此广泛应用于新能源汽车电动驱动中，成本占整个电动驱动的30%~40%左右。
目前，英飞凌、富士电机和三菱电机在这一领域分别占37%、11%、10%在该领域排名前三，国内斯达半导市占比达到 2.8%、排名第六。

除斯达半导外，比亚迪、斯兰微、时代电气在汽车规则IGBT模块行业也取得了良好的发展成果，其中发展最快的是时代电气。目前，IGBT行业的产品已覆盖低、中、大功率段。2022年，配备企业功率设备的电机控制器产品销量达到195586套，同比增长262.20%。

2、碳化硅MOSFET模块
800V高压电机是未来永磁电机的发展方向，将导致电机效率和电池快速充电率的提高。目前，关键电动汽车制造商已逐渐引进碳化硅（SiC）技术。
特斯拉是业内第一家在电动汽车中选择碳化硅主驱逆变器模块的汽车公司。2018年，特斯拉首次将IGBT模块改为Model3中的SIC模块。目前，除特斯拉Model外，越来越多的汽车制造商正在将碳化硅MOSFET设备转化为电动驱动。 还有比亚迪汉EV、新款比亚迪唐EV、蔚来ES7、蔚来ET7、蔚来ET5、小鹏G9、长期以来，保时捷Tayan和现代ioniq5等车型在电动驱动中使用碳化硅器件。
根据NE时代的信息，在特斯拉、威来、比亚迪、小鹏新车的推动下，2022年配备碳化硅功率模块的电控销量超过50万件，占总销量的9.4%。
就全球SIC设备市场份额而言，意大利半导体占市场份额的40%，排名第一；其次，英飞凌占市场份额的22%；在国内制造商中，斯达半导体、比亚迪半导体和时代电气已经在新能源汽车行业的SIC模块中大规模发货，华润微、斯兰微等制造商也已完成验证。预计相关产品将在不久的将来大规模推向市场。


随着电机控制器销量的不断增加，SIC电气控制设施继续增加。然而，由于良率和产能的限制，SIC的价格仍然是IGBT的三倍左右，因此围绕SIC降低成本已成为一个可持续的话题。
此前，特斯拉表示，电动汽车的大规模渗透必须更便宜，特斯拉下一代动力驱动单元的成本将降低约1000美元。其中，碳化硅需求将减少75%，下一代永磁电机将不使用稀土材料。它们将在紧凑高效的工厂制造，以实现更低的成本和更高的效率。
在电机控制器中，特斯拉目前的碳化硅占87%。如果减少75%的消耗，毫无疑问，它将在短期内对整个市场产生一定的影响。然而，随着技术的发展和产能的增长，碳化硅成本的下降将是未来IGBT的必然趋势 在2倍以内，估计将是电机控制器逐渐大规模应用SiC的时候。 

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