杏彩体育平台app·中国半导体功率器件 TOP10 (附报告）

时间：2024-04-23 10:30:29 来源：杏彩体育官网app 作者：杏彩体育官网登录入口

　　2019 年底开启的 5G 手机渗透率提升成为整个半导体行业需求动能的来源，市场对于 5G 手机在未来几年 的强劲增长充满信心，但是进入 2020 年全球范围内出现新冠疫情，5G 手机的需求爆发被按下了暂停键。随着 疫情的进一步发展，居家办公带来了远程服务器的巨量需求，沉寂十年的笔电市场迎来大幅增长，同时双碳政 策推动下，国内电动车的高速发展进一步刺激了对于功率半导体的需求。在需求端一片向好的增长趋势下，芯片供给端由于受到疫情的影响大幅缩水，全球功率半导体封测重镇马来西亚无限期封城无疑对功率半导体行业 雪上加霜。

　　由于功率半导体供需错配，本来产品价格较低的功率器件在晶圆厂产能供给的优先权就比较低，晶圆产能 供给紧张的时候代工和封测成本端大幅上升，各大功率半导体厂商纷纷大幅上调产品价格，预计行业平均价格 涨幅超过 20%，部分产品甚至价格上涨了 7-8 倍。根据我们对于 2020-2021年这一轮周期的复盘，行业平均毛 利率在 2021 年 Q3 创近十年历史新高，行业接近 29%的增速高点也远超上一轮周期的增速高点。但是疯涨的功率半导体行情也让市场对于 2022 年的价格回调压力充满担忧，大家对于 2018 年 Q4 开始的下行周期中价格下跌的惨烈仍历历在目，尤其是消费类相关的功率半导体价格，2022 年跌价压力较大。

　　在全球分立器件的下游需求中汽车占比最高，达到 35%左右，国内市场中汽车行业对于分立器件的用量占比为 27%。以 MOSFETs 为代表的中低压分立器件广泛应用于汽车的电动天窗、雨刮器、安全气囊、后视镜等 领域，纯电汽车的车载充电机（OBC）、DC-DC 转换器对于 MOSFETs的需求进一步增加。另外汽车车灯转为 LED 大灯以后，MOSFETs 的需求量从原来每个车灯需要 1 颗增加至 18 颗，很多造车新势力热衷的车顶和侧边 渐变玻璃对于 MOSFETs 的需求也在增长。

　　传统燃油车中仅有少量的 IGBT 单管用于发动机点火器，纯电汽车的动力系统转为电池以后，IGBT 模块成 为电驱系统中逆变器的标配，此外新能源汽车在车载充电机（OBC）、DC-DC 升压器、电空调驱动也需要用到 IGBT 单管。根据产业链调研与我们测算，四驱版本的纯电车型前后双电机各需要 18 颗 IGBT，车载充电机需要 4 颗，电动空调 8颗，合计一台电动车需要 48 颗 IGBT 芯片。

　　根据 Strategy Analytics 测算，传统燃油车功率半导体用量仅为 71 美元，48V 轻混车型功率半导体价值量增值至 90 美元，而纯电车型的功率半导体用量增幅高达 364%，大幅上涨至 330 美元。

　　双碳政策下，以光伏和风电为代表的新能源发电的装机量大幅增长，太阳能发电中 DC-DC 直流转换器和 光伏逆变器均需要用到 IGBT 作为功率开关。其中逆变器的效率很大程度上取决于设计使用的元器件，元器件 的性能可以由功率损耗来衡量，功率损耗分为导通损耗和开关损耗。相较于 MOSFETs 而言，IGBT 适用于较低 开关频率和大电流的应用，大电流下 IGBT 的导通损耗比 MOSFET 更低，MOSFET 有能力满足高频、小电流的应用，具有更低的开关损耗，更适合开关频率在 100KHz 以上的逆变器模块。

　　从逆变器类别来看，由于微型及单相逆变器功率较小，一般采用 IGBT 单管方案为主，高功率三相逆变器 则采用 IGBT 模块，低功率三相逆变器则两种方案都有采用。目前集中式光伏逆变器成本在 0.16-0.17 元/W，组 串式光伏逆变器成本在 0.2 元/W 左右，总体光伏逆变器成本在 0.2 元/w，IGBT 模块占光伏逆变器的成本比例约 为 15%，每 GW 对应功率半导体的价值量约为 0.3 亿-0.4 亿元。

　　除了电动车和光伏发电两大驱动力以外，智能家居中也大量用到功率半导体的分立器件，比如多功能扫地 机器人。在一个扫地机中，可能会有不同的部分用到这样的功率分立器件：无线充电、电池管理系统、音频放大器、吸尘器、清洁系统电机控制、移动电机控制等，由于功能不同，所需要的 MOS 也不尽相同，大约在 2-6 颗不等。

　　全球功率半导体行业市场规模在 2019 年达到 464 亿美元，相较于上一轮高景气周期的 2018 年同比下滑 3.53%。2020 年和 2021 年在疫情影响全球进入“居家办公模式”，服务器和 PC 的强劲复苏叠加高景气的电动车 和新能源发电需求刺激，功率半导体行业迎来拐点。SIA 预计 2021 年全球半导体的销售额将达到 5530 亿美元， 创下新高，同比增长 25.6%，全球功率半导体龙头厂商英飞凌 Infineon，恩智浦 NXP，意法半导体 STM，安森 美 ON semi，2021 年前三季度分别成长 32.5%，31.43%，31.8%和 28.5%，我们预计全球功率半导体的行业增速 预计在 2021 年有望达到 30%，市场规模将接近 600 亿美元。从全球功率半导体分立器件需求结构来看，汽车是 需求最大的领域，占比达到 35%，其次是工业和消费电子领域，需求占比分别为 27%和 13%。

　　从产品形态分类，功率半导体可以分为分立器件、模组和功率 IC 三大类别，一类是分立器件指单管，即 1 颗芯片加上封装外壳，第二类是模块，把几个单管和特定功能的电路封装在一起构成模块，第三类就是功率 IC， 包括交流直流转换器 AC/DC，直流-直流转换器 DC/DC，电源管理 IC 和驱动 IC。2019 年分立器件/模组与功率 IC 的市场规模分别为 224 亿和 240 亿美元，其中英飞凌是分立器件和模组市场当之无愧的全球龙头，市占率高 达 19%，美国功率半导体大厂安森美市占率为 8.4%，功率 IC市场占有率最高的是德州仪器 TI，市场份额为 16%，其次是英飞凌和 ADI，占比分别为 7.7%和 7.2%。

　　根据 Omdia 的统计，2019年国内功率半导体市场规模约为 177 亿美元，约占全球市场需求的 38%，2020年随着半导体行业复苏进入新一轮高增长周期。目前国内功率半导体分立器件厂商营收规模最大的是闻泰科技 收购的安世半导体，2020 年营收达到 96.4 亿元人民币，2021 年大幅成长 53.3%，功率半导体营收增至147.8 亿 元。

　　我国本土 IDM 厂商率半导体营收规模最大的厂商是华润微电子，2020年公司功率半导体营收达到 28 亿元，预计 2021 年营收同比增长 49.3%，超过 41 亿元人民币。Fab-less 模式为代表的 MOSFET 厂商无锡新洁 能和 IGBT 模组厂商嘉兴斯达半导在2021 年实现了更快的成长，2021 年营收两者预计将分别大增 64.8%和 71.6%。前十大国内功率半导体厂商 2021 年营收规模合计达到 362.5 亿元，同比成长57.4%，相较于国内集成电路产业 2021 年前三季度 16.1%的成长速度，显示了功率半导体产业超预期的复苏态势。

　　国内主要的功率半导体厂商以分立器件为主，包括二极管、整流管、MOSFETs 等，二极管三极管属于基本 的电子元器件，这些年技术迭代较慢，价格也比较低廉，行业壁垒较低。肖特基二极管是以其发明人肖特基博 士（Schottky）命名的，与 PN 二极管不同，肖特基二极管不是利用 P 型半导体与 N 型半导体接触形成 PN 结 原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体势垒原理制作的。肖特基二极管多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，例如手机和手持设备适配器、彩电的二次电源整流、高频 电源整流等应用。近年来随着手机等手持设备电源适配器等快充电源小型化的市场变化，传统肖特基已不能够 满足低导通电压的需求，采用沟槽结构的 TMBS将成为肖特基产品的技术主流。

　　功率 MOSFET 是 70 年代在经典 MOSFET 的基础上发展而来的，主要作为功率电子开关使用。不同于经典 MOSFET，功率 MOSFET 重点提高了功率特性，尤其是增加器件的工作电压和工作电流。功率 MOSFET 围绕 如何解决耐压和功耗之间的矛盾产生了许多新的工艺结构，从 LD MOSFET 结构起步经历了 VV MOSFET，VU MOSFET，VD MOSFET，SJ MOSFET（超结）,Trench MOSFET（沟槽型）, SGT MOSFET（屏蔽栅）。

　　沟槽型 MOSFET，主要用于低压（100V）领域；SGT（Shielded Gate Transistor，屏蔽栅沟槽）MOSFET，主要用于中 低压（200V）领域；SJ-MOSFET，即超结 MOSFET，主要在高压（600V-800V）领域应用。SGT MOSFET（Shield Gate Trench MOSFET）是一种新型的功率半导体器件，SGT 工艺比普通沟槽简单，开关损耗小。再加上 SGT 比普通沟槽工艺挖掘深度深 3-5 倍，可以横向使用更多的外延体积来阻止电压，这也使得 SGT 的内阻比普通 MOSFET 低 2 倍以上，所以 SGT MOSFE 作为开关器件应用于新能源电动车、新型光伏发电、节能家电等领域 的电机驱动系统、逆变器系统及电源管理系统，是核心功率控制部件。

　　目前国内功率半导体厂商众多，产品线差异也比较大，营收规模较大的厂商主力产品是 MOSFETs，随着电 动车和光伏、风电等新能源发电领域对于 IGBT 的大幅需求增长，各个厂商开始逐步将产品线扩展至 IGBT，部分龙头厂商已经开始布局第三代半导体 SiC 衬底的功率 MOSFET。根据我们的统计，目前国内在功率半导体产品布局最完善的厂商是闻泰科技旗下的安世半导体，首先公司 主力产品线覆盖了晶体管（包括保护类器件 ESD/TVS 等）、Mosfet 功率管、模拟与逻辑 IC 三大领域，小型号 MOSFET 居于全球排名第二，公司汽车类 POWER MOSFET 预计市场地位仅次于英飞凌。其次公司通过提高研 发投入进一步加强了在中高压 Mosfet、化合物半导体产品 SiC 和 GaN 产品布。