2021 車載用パワーモジュールの市場展望

2030年に向けて日米欧中でxEV市場は伸長し、特にxEVのインバータで必須となる車載用パワーモジュールの需要は拡大しています。
半導体不足、電子部品・モジュール部材の高騰でパワーモジュールの需給は逼迫しており、半導体メーカの設備投資増強、Si(シリコン)ウエハーのインチアップが活発化しています。
このような状況の中で、注目されていたSiC(炭化ケイ素)パワー半導体が離陸しようとしています。2022年から欧州自動車メーカの高級EVを中心に採用が進み、2026年以降のxEV用SiCパワーモジュール市場は急激に拡大することが予想されます。
本資料では、既存のxEV用Siパワーモジュールの最新動向を整理・分析しました。
さらに、SiCパワー半導体については、主要メーカにヒアリングを実施することで、Si/SiCインバータのコスト比較、SiCパワーモジュールのxEV適用状況、技術ロードマップを明らかにして、2030年までのxEV用Si/SiCパワーモジュールの世界市場を定量的に予測しています。

発刊日
2021/09/30
体裁
A4 / 135頁
資料コード
C62128900
PDFサイズ
13.3MB
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調査資料詳細データ

調査概要
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調査目的:xEV用インバータで搭載されるパワーモジュールの市場概況、技術動向を整理・分析して、2030 年におけるSi/SiC パワーモジュールの世界市場規模を予測する。
調査対象:xEV用パワーモジュール、SiCパワー半導体
調査方法:研究員による面談/オンライン取材、電話ヒアリング、文献調査
調査期間:2021年4月~2021年9月

調査結果サマリー
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車載用パワーモジュールの世界市場に関する調査を実施(2021年)
車載用パワーモジュール世界市場はxEVの普及拡大にともない、2030年に1兆338億円に達すると予測
~2026年以降は車載用SiCパワーモジュールの採用が拡大し、市場成長が加速~

資料ポイント
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  • 主要自動車メーカ、Tier1(インバータ/Eアクスル)、Tier2(パワー半導体)取材※2021年4-8月
  • xEV用インバータ/パワーモジュールの自動車メーカ採用動向、Tier1/Tier2の技術動向や次世代戦略を分析
  • xEV用パワーモジュール/インバータ/自動車メーカのサプライチェーンを日本、米欧、中韓で整理分析
  • xEV用パワーモジュールの世界市場をSi/SiC別に2030年まで予測※数量・金額ベース

前回版との違い

  • xEV用主機モータ用インバータの市場構造をOEM/Tier1/Tier2別に整理・分析して解説
  • xEV用Si/SiCインバータコストを予測
  • SiC-パワー半導体の技術ロードマップを2030年まで予想
  • xEVのSiC適用条件を明確化(車両タイプ/セグメント/バッテリ容量/モータ出力) 
  • 主要自動車メーカのSiCインバータの搭載スケジュール、車種タイプを2030年まで推定
  • xEV用Si/SiCパワーモジュールの世界市場を2030年まで数量/金額ベースで予測

※調査対象製品:xEV用インバータで搭載されるパワーモジュール

リサーチ内容

調査結果ポイント

1 xEV世界市場概況

1.1 クルマの電動化を促進するトリガー
1.2 主要地域における環境・低燃費規制の動向
  日本
  欧州
  米国
  中国
  ASEAN
  ブラジル
  ロシア
  アフリカ諸国

2 車載用パワー半導体の市場分析

2.1 車載用パワー半導体の種類と搭載動向
2.2 ダイオード
2.3 MOSFET
  MOSFETの注目搭載用途

3 xEV用パワーモジュールの市場分析

3.1 xEV用インバータ/パワー半導体の概要
3.2 xEV用パワーモジュールの流通構造
3.3 xEV用パワーモジュールの技術動向
  樹脂モールド
  片面直接水冷
  両面冷却(間接水冷)
  両面冷却(直接水冷)
3.4 xEV用INV/パワーモジュールのサプライチェーン(OEM/Tier1/Tier2)
  日本OEM
  米国・欧州OEM
  韓国・中国OEM

4 主要パワー半導体メーカの動向

インフィニオンテクノロジーズ
  Hybrid PACKシリーズが累計出荷100万個突破
  インフィニオンのフルSiCモジュールがEV初採用
  2025-2026年に向けてパワー半導体の生産能力増強
 
STマイクロエレクトロニクス
  2020年に第3世代SiC-MOSFETを投入
  2024年に向けてSiCパワー半導体の生産能力拡大を推進
 
Wolf Speed/CREE
  2022年より8インチSiCウエハーの量産開始
  xEV用補機、中国EVバスのインバータでSiC-MOSFET採用
 
三菱電機
  xEV用RC-IGBTの量産開始
  パワー半導体事業に5年間で1000億円投資
 
富士電機
  xEV向け第4世代直接水冷IGBTモジュールを量産開始
  SiC-MOSFETの開発動向
 
ローム
  第4世代SiC-MOSFETを開発中
  2022年にローム・アポロ筑後工場の稼働開始

5 xEV用SiCパワー半導体の市場分析

5.1 xEV用SiCパワー半導体の市場概況
  主要メーカのSiCパワー半導体戦略
5.2 SiCウエハーの市場動向
5.3 自動車メーカ/Tier1のSiC採用動向
  自動車メーカ(OEM)
  Tie1(Eアクスル/インバータ)
5.4 xEV用SiCパワーモジュールのコスト予測(2021~2025年/2030年)
5.5 xEV用SiCパワー半導体の可能性分析
  バッテリ削減効果による適用EVの絞り込み
  800Vシステムにおける搭載効果
5.6 xEV用SiCパワーモジュールの普及パターン予測(2021~2030年)

6 xEV用パワーモジュールの市場展望

6.1 xEV世界市場規模予測
  世界新車販売台数(地域別)
  パワートレイン別・世界販売台数予測
6.2 xEV用Eアクスルの市場動向
6.3 xEV用Si/SiCインバータの世界搭載台数予測
  短期(2021~2025年)
  中長期(2026~2030年/2031年以降)
6.4 xEV用Si/SiCパワーモジュールの世界市場規模予測(数量/金額)
 

図表

 
図表1 各国のZEVの普及・販売に関する目標
図表2 主要国の乗用車燃費規制値の推移
図表3 World most polluted cities 2020
図表4 世界自動車保有台数(乗用車)推移
図表5 クルマの電動化を促進するトリガー
図表6 各国の自動車燃費規制(km/L換算)と主要国の燃費/GHG規制の導入状況
図表7 主要国の燃費規制達成目標
図表8 主要国の排ガス規制の導入状況
図表9 日本の燃費規制の概要
図表10 日本の排出ガス規制値(JC08モードとWLTPモードの比較)
図表11 排出ガス規制に基づく車種・運行規制
図表12 2020~2030年の乗用車車種別普及目標(政府目標)
図表13 クリーンエネルギー自動車補助金の概要
図表14 欧州グリーンディール(European Green Deal)における政策分野
図表15 欧州の燃費規制の概要
図表16 乗用車における欧州の排出ガス規制の概要(標準試験モード適用時)
図表17 欧州主要国別xEV普及政策概要
図表18 欧州諸国のEV・PHEV購入に対する補助金
図表19 欧州の1人あたりのGDPとECV販売比率(2020年)
図表20 米国のCO2排出基準及び同基準に相当する燃費基準
図表21 燃費規制未達のペナルティ/低CO2排出車に対する優遇措置
図表22 ガソリン・ディーゼル車における排出ガス規制の概要比較
図表23 標準試験モード(FTP)/非標準モード(SFTP)の概要
図表24 2018年改定のZEV定義と規制対象の自動車メーカ一覧
図表25 LVMおよびIVMに要求されるZEVクレジット
図表26 米国におけるxEV購入補助
図表27 中国の燃費規制の概要
図表28 中国におけるデュアルクレジット規制
図表29 中国の乗用車に対する第4段階燃費規制及び企業平均燃費目標値(L/100km)
図表30 ガソリン/ディーゼル車における中国の排出ガス規制の概要
図表31 「国6」を導入した市・省
図表32 中国のNEV制度の概要
図表33 乗用車の純電動航続距離に対する中央政府の補助金支給額(1台当たり)
図表34 省エネ・NEV技術ロードマップ2.0における乗用車普及目標
図表35 中国の新エネ車産業発展計画(2021~2035)草案
図表36 省・市別NEV販売台数と新車販売に占めるNEVの割合(2020年)
図表37 インドの環境規制の概要
図表38 BS6以降の排ガス規制案
図表39 FAME-Indiaの概要
図表40 ASEAN諸国の環境規制の状況とxEV普及施策
図表41 ブラジルのxEV優遇政策
図表42 ブラジルの環境規制の状況
図表43 ロシアの排ガス規制と導入時期
図表44 西アフリカ諸国連合(ECOWAS)における排ガス・燃費規制
図表45 車載用パワー半導体の搭載用途
図表46 車載用ダイオードの搭載事例
図表47 IPDにおける実装別の違い
図表48 車載用MOSFET/IPDの使い分け
図表49 車載用低耐圧MOSFETの搭載用途
図表50 電動ポンプにおけるMOSFETの搭載個数
図表51 ADAS用カメラで実装されているMOSFET
図表52 レベル3自動運転の電動ブレーキと冗長システム
図表53 xEV用インバータ/パワー半導体システム構成
図表54 xEV用インバータの要求と技術アイテム
図表55 パワー半導体/PMの市場構造
図表56 xEV用IGBTモジュールのタイプ別製品概要
図表57 三菱電機のJ1シリーズの構造比較
図表58 富士電機の第4世代直接水冷モジュールM660
図表59 プリウスで搭載されているパワーカード/IGBTの性能比較
図表60 HybridPACK™ DSCの外観(左)と放熱構造(右)
図表61 日立AMSのAudi向けEV用インバータと両面冷却パワーモジュール
図表62 日系OEM/インバータ/PMプライチェーン
図表63 ヤリスのPCU/RC-IGBT
図表64 新型フィットに搭載されたPCU
図表65 日産自動車の第2世代e-POWER
図表66 C/DセグメントEV専用PF「CMF-EV」とEアクスル
図表67 米欧系OEM/インバータ/PMサプライチェーン
図表68 GMのインバータ/IGBTモジュール(HP2)
図表69 TESLA Model3のSiCインバータ/STPAK構造
図表70 韓国・中国系OEM/インバータ/PMサプライチェーン
図表71 EV専用PF「E-GMP」/IONIQ5のSiCインバータ
図表72 インフィニオンのxEV用IGBTモジュール
図表73 xEV用インバータ向けIGBT比較(IGBT3/EDT2)
図表74 インフィニオンの車載用SiCパワーモジュール(内部)
図表75 SiCパワー半導体の製造ロードマップ
図表76 STMのSiCパワー半導体製品動向
図表77 三菱電機の車載用パワーモジュール
図表78 富士電機の車載用IGBTモジュールの高密度化
図表79 直接水冷IGBTモジュールの比較
図表80 SiCモジュールの製品ラインアップ
図表81 第4世代SiC-MOSFETの性能
図表82 パワー半導体メーカのSiC製品投入計画/設備投資・ウエハー調達状況
図表83 6インチSiCウエハーのコスト予測
図表84 VW GrのEVプラットフォーム投入ロードマップ
図表85 BorgWaner/DELPHIの800V SiCインバータと両面冷却Viper
図表86 SiCパワーモジュールコスト予測(2020~2025CY/2030CY)
図表87 SiC-MOSFETの技術ロードマップ
図表88 INVコスト差とBTコストから推定するSiC適用車両
図表89 400V/800VシステムのSiC適用効果
図表90 800VシステムAWDにおけるSiCの適用要件
図表91 SiCパワー半導体のOEM採用計画(搭載年/システム電圧/Tier1)
図表92 xEV用SiCインバータのOEM普及パターン予測
図表93 世界の自動車販売台数推移(CY2019~2025/CY2030)
図表94 国・地域別の新車販売台数(2020年 実績)
図表95 世界のパワートレイン別構成比予測(CY2019~2025/CY2030)
図表96 Eアクスルの特徴/サプライチェーン
図表97 Eアクスルのタイプ別パワーモジュールの種類
図表98 xEVタイプ別の搭載ロードマップ(CY2021~2030)
図表99 xEV用Si/SiCインバータの搭載台数予測(CY2020~2025/2030)
図表100 xEV用Si/SiCパワーモジュールの市場規模予測(数量/CY2020~2025/2030)
図表101 xEV用Si/SiCパワーモジュールの市場規模予測(金額/CY2020~2025/2030)

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