被动元器件市场升级：车规级薄膜电容在新能源汽车中的关键价值分析

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一、被动元器件、电容及薄膜电容

1、被动元器件

电子元器件根据对电路信号处理的不同，可以分为被动元器件和主动元器件。被动元器件决定信号的通过与否，不改变信号的特征，主要包括电容、电感、电阻、变压器和频率控制器件等，在电路中主要承担旁路/去耦、滤波、储能、稳定电流、稳定电压、阻抗匹配、抗电磁干扰等具体功能。主动元器件对信号进行放大和变换等处理，主要包括集成电路（IC，Integrated Circuit）和分立器件（D-O-S，Discrete devices-Optoelec-Sensor）等，在电路中主要承担模拟信号与数字信号之间的转换、信号的调制解调、逻辑计算、存储等具体功能。

被动元器件是电子电路的基石，主要由电容、电感和电阻构成，市场空间广阔，其中电容主要用于旁路、去耦、滤波和储能，根据华经产业研究院的统计数据，2021年全球电容市场规模分别为161亿美元。随着智能手机、高性能计算催化信息电子升级加速，以及碳达峰、碳中和背景下新能源汽车、风电光伏行业快速发展，电力电子呈现强劲发展势头，全球被动元器件的需求将持续扩大。

2、电容

电容具有“阻直流，通交流”特性，薄膜电容耐高压、自修复、可靠性高①电容行业概况电容的基本结构是间隔对置的2个电极（金属板）。施加直流电压（V）到2个电极上，电子瞬间聚集到其中一个电极上，该电极带负电，另一个电极则处于电子不足的状态，带正电。该状态在撤去直流电压后依旧存在，即在2个电极之间蓄积了电荷（Q）。在电极间插入电介质（陶瓷、塑料薄膜等），通过电介质的极化，蓄积的电荷增加。表示电容器蓄积多少电荷的指标叫做电容量（C）（简称容量）。

通过采用大面积的电极构造以及高电容率的电介质，能够蓄积大量电荷。接通电源施加直流电压，则电流瞬间流向导线，对电容器进行充电；当电极间的电位差与电源电压相等，则电流不再流动，充电结束。资料来源：TDK，公开市场资料整理电容的电极被电介质阻隔，施加直流电压后，在充电过程中电流瞬间流过导线，但不会流到电介质的内部，即电容器具有阻断直流的性质。连接交流电源，则电极板周期性地反复进行充电与放电，电场方向也会相应地发生改变。虽然不是在绝缘体内部出现电子移动，但实际上与流过交流电流相同，因此可视为电容器使交流电流通过。按照材料不同，电容器可分为陶瓷电容器、薄膜电容器、电解电容器等，其中薄膜电容具有耐高压、自修复、可靠性高的特点。

3、薄膜电容

薄膜电容器是利用塑料薄膜为电介质的电容器。其技术起源于19世纪后半期所发明的纸介质电容器，在20世纪30年代开发出来的。其具有耐高压、可靠性好等特点，被广泛用于家电设备、车载电子设备、工业设备、电力电子设备等。

薄膜电容器根据内部电极的形成方法不同而大致分为箔电极型与蒸镀电极型（金属化薄膜型）。蒸镀电极型薄膜电容的蒸镀电极具有自我修复功能，当薄膜因施加过电压导致被击穿时，击穿点附近的蒸镀膜会瞬时氧化，令其重新恢复绝缘状态。此外，为了进一步提高可靠性，在蒸镀膜上还可以附加安全功能的设计。与传统整面蒸镀方法不同，通过分割成网格状，不同网格相互以狭窄的熔断部相连接的模式进行蒸镀。当发生超过薄膜电容自我修复功能极限的绝缘击穿时，熔断部会熔断从而避免此等破坏性的绝缘击穿。

薄膜电容具有耐高压、大电流、低杂散电感等优点，通常应用在逆变器直流支撑（DC-Link）电路中。薄膜电容以其优异的快速充放电性能为高速开关器件快速补能，并吸收直流支撑电路中的瞬时过电压，从而对高速开关器件IGBT或SiCMOSFET进行保护。直流支撑（DC-Link）电容在新能源汽车的电驱动系统中得到广泛应用，典型电路图如下所示：

根据结构的不同分为卷绕型、积层型、有感型与无感型等。

根据电介质所选取的薄膜材料的不同，薄膜电容器又可进一步划分为：

根据AlliedMarketResearch统计，2021年全球薄膜电容市场规模约为32亿美元，预计至2025年将增长至52亿美元，2021-2025年CAGR达13%。

二、薄膜电容在新能源汽车应用情况

1、应用概况

薄膜电容由于具有耐高压、自修复、可靠性高等特性，已成为高压场景下新能源汽车直流支撑电路中的主流电容方案。在全球汽车电动化浪潮的推动下，车规级薄膜电容的市场需求快速增长。

2、产品发展趋势

（1）更高的工作电压

新能源汽车为了进一步提升续航里程、改善使用体验，必须通过将现有电气架构的工作电压从400V提升到800V才能实现。一方面随着单车带电量的上升使得整车动力电池功率提高，若仍然维持400V电压规格，则高功率下提高的电流将带来一系列的功率损耗和热管理问题；另一方面为了在较低功率损耗下实现对新能源汽车更快速的充电，也需要进一步提高母线电压。因此，相关电气元器件也需要具备在更高电压下稳定工作的能力。

（2）更小的体积

汽车持续电动化、数字化、智能化的过程中，相关电气系统将更为复杂，因此需要更为紧凑的设计与实现，从而对被动元器件进一步提出了小型化的要求。近年来，松下（Panasonic）薄膜电容产品的体积变化过程，已经呈现出明显的小型化趋势。

（3）更高的可靠性

新能源汽车行驶过程中，特别是在城市工况下，经常需要加速与刹车，其电驱动系统中的电容需要承受瞬时大电流的导通与关断的频繁冲击，进一步提升了对电容等相关被动元器件的可靠性要求。

新能源汽车在汽车轻量化和优化空间布局等指标上要求越来越高，以实现降低能耗、提高乘坐舒适性和储物便利性，从而对被动元器件小型化、集成化发展提出了更高的要求；新能源汽车的振动大、变速急等特点要求被动元器件可靠性强。受此推动，能够满足新兴产业应用场景要求的技术路线，能够快速迭代不断改进工艺、推出新产品的企业，正加速脱颖而出。丰田Prius汽车的电驱动系统控制器就经历了从使用电解电容到使用薄膜电容的演进。

三、薄膜电容行业竞争格局

薄膜电容的市场竞争格局根据瑞银证券（UBS）于2022年1月发布的研究报告《InitiationofCoverageXiamenFaratronic（厦门法拉首次覆盖报告）》，薄膜电容的市场竞争格局如下：“一般而言，用于消费品市场的薄膜电容电压相对较低（如家电、消费电子等），壁垒较低，市场因而更加分散，竞争也更为激烈。我们估计中国约有420家薄膜电容厂商，其中大部分厂商生产低压消费类产品；而用于新能源汽车、新能源、工业控制的高压薄膜电容（主要为直流电容）进入壁垒更高，市场也更加集中。在中国，仅少数几家供应商涉足这一高端市场，包括法拉电子、鹰峰电子、江海股份和铜峰电子。其中，仅法拉电子和鹰峰电子在车规级市场有一定地位。

根据东方证券于2021年12月发布的《电子行业深度报告：风光储及新能源车时代，逆变器核心的电子元器件深度受益》，“薄膜电容高端市场进人壁垒相对较高，一旦进入，规模化供应客户以后，企业盈利能力也比较明显。但随着逆变器终端厂商对国内薄膜电容厂商的扶持和国内供应链的支持，法拉电子薄膜电容已实现规模国内第一，全球前三，江海和鹰峰电子也发展迅速。”

比亚迪、法拉电子、鹰峰电子都是车规级薄膜电容的先行者；鹰峰电子把握了2019年以来行业快速放量的历史机遇比亚迪、法拉电子、鹰峰电子都是新能源汽车电驱动系统薄膜电容领域的先行者，布局或配套量产车规级薄膜电容的情况如下：

来源：网络