【数据】又一大国重器功率半导体产业迎市场新机遇

来源：大鱼游戏官网    发布时间：2024-06-24 22:59:12

  功率半导体产业是高铁、汽车、光伏、电网输电等应用的上游核心零部件，也是我国实现集成电路产业自主可控的关键环节。

  在半导体产业中，功率半导体产值在180-200亿美金。功率半导体是我国汽车工业、高铁、空调洗衣机、电网输电等系统应用的上游核心零部件，战略地位突出。

  功率半导体产品形态多种多样，几乎所有与电力能源相关的产品都要使用到功率半导体器件。按照年产值贡献口径，IGBT、MOSFET、二极管及整流桥是功率半导体最主要的三个产品类别，占据功率半导体八成左右市场。

  集成电路国家大基金承担着支持半导体产业高质量发展的历史使命。功率半导体是半导体产业中产值高达200亿美金的大板块，是关系着高铁动力系统、汽车动力系统、消费及通讯电子系统等领域能否实现自主可控的核心零部件。功率半导体战略地位突出，国家大基金必将全力支持。

  全球功率半导体巨头大多分布在美国、欧洲、日本三个地区。大陆、台湾地区厂商大多分布在在二极管、晶闸管、低压MOSFET等低端功率器件领域，IGBT、中高压MOSFET等高端器件主要由欧美日厂商占据。

  全球IGBT器件及模块2015年销售额39.44亿美金，德国英飞凌及赛米控（semikron），日本三菱及富士电机，美国仙童半导体基本把控了全球IGBT市场，前五大厂商占据了73.2%的市场占有率。

  2015年功率MOSFET市场产值达到54.84亿美金，英飞凌、仙童半导体、日本瑞萨电子、欧洲意法半导体、日本东芝等厂商占据了绝大部分市场份额，前五大厂商的市场占有率合计达到了60.1%。

  据世界半导体贸易组织数据，全球功率二极管及整流桥市场容量约为368亿元人民币。IGBT及MOSFET市场相对集中，而功率二极管及整流桥产业市场格局相对分散，从分散走向集中是大势所趋。二极管及整流桥的芯片制造环节有着非常明显的规模效应，我们大家都认为有突出贡献的公司规模扩大后会挤占掉小型厂商的生存空间，实现更高的行业市占率和集中度。

  今年，半导体产业呈现出全产业链景气的态势，从上游设备材料、中游芯片制造、到终端芯片器件成品，订单量均出现远超往年的上涨的速度。Gartner预测今年全球半导体产值将达到4014亿美金，产值首次突破4000亿美金大关。

  今年9月，国内MOSFET大厂率先上调价格，长电科技对旗下所有MOSFET产品价格全面上调20%，随后深圳德普微电子上调MOSFET产品价格。

  一是今年半导体上游材料硅片价格持续上涨使得下游芯片成本上升，器件厂商不得不涨价维持利润。

  二是应用于汽车的功率器件用量大幅度上升，功率器件整体市场需求超预期，造成供需缺口。

  功率二极管市场供给紧张，行业龙头交货期大幅延长。从今年二季度开始，Visahy的订单量暴增，订单出货量比值达到1.22，三季度Vishay订单出货比值进一步攀升至1.44，中高端二极管市场进入前所未有的景气周期。

  目前行业龙头厂商Vishay今年二季度的二极管交货期已经拉长至5.8个月，远高于2个月左右的正常交货期。

  功率二极管市场供需趋于紧张，Book-to-bill比值拉升至1.4以上

  电动化趋势下，汽车半导体用量翻倍以上的增长。电动汽车将搭载大量新的功率模块，拉动功率半导体加快速度进行发展。传统燃油车的电力供应主要由汽车怠速以上运转带动发电机发电实现电力供应。电动汽车将新增大量与电池能源转换相关的功率半导体器件，功率半导体应用大幅上升。

  根据strategicanalysis数据，传统燃油车的半导体用量为338美金单辆车，电动汽车的半导体用量达到了704美金，增长幅度达到108%。功率器件在单辆车的半导体用量占比从汽油车的21%提升至电动车的55%。

  电动汽车新增大量IGBT功率器件应用。TESLA modelS车型使用的三相异步电机驱动，其中每一相的驱动控制需要用28颗塑封的IGBT芯片，三相共需要使用84颗IGBT芯片。Models中的P85D车型采用峰值功率310KW的交流感应电机，峰值电流达到1200安培，性能要求比较高，目前仅有几家国际巨头厂商具有生产能力。

  充电桩及汽车充电器（chargeron board，每辆车一个）是电动化趋势下完全新增的功率器件，是动力总成以外的功率半导体增长的主要驱动力之一。

  现阶段，主流直流充电桩的功率在60kw和120kw，如果采用15kw的功率模块，则需要4个或8个功率模块。目前充电桩的功率模块有两种解决方案，一是采用MOSFET芯片，另一种是采用IGBT芯片。另外汽车上会配置一颗板上充电器（chargeron board）用于管理充电过程。

  中国是功率半导体最大的市场，国内厂商与下游客户的距离更近，与本土客户的沟通交流更加顺畅，能够对客户的需求做出更加快速的响应。

  功率二极管国际一线%的收入来自中国，功率器件领导品牌NXP有41%的收入来自中国。目前二极管及中低压MOSFET等成熟产品线，国外厂商占据着大部分市场占有率。相比国外厂商，国内厂商在服务响应客户的真实需求，减少相关成本等方面具有竞争优势，功率器件国产品牌替代率逐渐上升是大势所趋。

  在成熟产品线领域，大陆厂商具有成本优势。二极管产品线，大陆龙头厂商扬杰科技的盈利能力远高于台系厂商。

  碳化硅和氮化镓是下一代功率半导体的核心技术方向。碳化硅器件的效率、功率密度等性能远高于当前市场主流产品。受制于成本因素，碳化硅功率器件市场渗透率不到1%。随技术的进步，碳化硅成本也将迅速下降，碳化硅器件将会是功率半导体的市场主流产品。

  目前碳化硅器件大多数都用在600伏及以上的应用领域，特别是一些对能量效率和空间尺寸要求比较高的应用，如电动汽车充电装置、电动汽车动力总成、光伏微型逆变器领域等应用。

  2012年碳化硅二极管的成本是硅基肖特基二极管的5-7倍，碳化硅MOSFET是硅基MOSFET成本的10-15倍。经过3年时间，碳化硅二极管的价格下降了35%，碳化硅MOSFET的价格下降了50%。

  碳化硅产业链可分为三个产业环节，一是上游衬底，二是中游外延片，三是下游器件制造。国内已形成相对完整的碳化硅产业链体系。

  器件：泰科天润、瀚薪、扬杰科技、中电55所、中电13所、科能芯、中车时代电气