功率半導體行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析

功率半導體行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析一、功率半導體的分類功率半導體器件(是電力電子裝置實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換、電源管理的核心器件，又稱為電力電子器件，主要功能有變頻、變壓、整流、功率轉(zhuǎn)換和管理等，兼具節(jié)能功效。功率半導體器件廣泛應用于移動通訊、消費電子、電動車、軌道交通、工業(yè)控制、發(fā)電與配電等電力電子領域，主要分為功率分立器件、功率集成電路（即PowerIC/PIC，又稱為功率IC）和功率模組三類，其中最重要應用最廣泛的是功率分立器件。二、功率半導體的應用領域功率半導體的應用最為廣泛的四個行業(yè)分別為計算機與外設30%、無線通訊20%，汽車電子15%，指示燈與顯示屏12%,功率半導體的應用領域已從工業(yè)為主慢慢拓展至新能源，消費電子，軌道交通等諸多領域。隨著技術的進步與功率半導體器件的不斷演進，自上世紀80年代起，在下游市場中，功率半導體器件MOSFET、IGBT和功率集成電路逐步成為了主流應用器件。三、全球功率半導體市場規(guī)模根據(jù)相關數(shù)據(jù)的測算，2019年全球功率半導體器件市場規(guī)模為381億美元，預計2022年達到約426億美元的市場規(guī)模，年復合增長率約為3.79%。四、MOSFET和IGBT市場規(guī)模功率器件及模組市場中，MOSFET、IGBT和雙極晶體管是最主要的三個細分市場，合計占比超過90%。其中隨著新應用的推動，MOSFET和IGBT發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計，2016年全球MOSFET市場規(guī)模約為63.09億美元，到2018年全球MOSFET市場規(guī)模約為79.66億美元,2016-2018年復合增長率約為7.6%。2018年，中國MOSFET市場規(guī)模約為27.92億美元，中國年復合增長率約為15%速遠高于世界水平。從市場份額來看，MOSFET的市場集中度很高，但尚未形成標準的壟斷，前八大供應商占領了約75%的市場份額。2016年世界IGBT的市場規(guī)模為34.21億美元，到2019年世界IGBT的市場規(guī)模為48.36億美元,2016-2019年復合增長率約為8.9%。受益于新能源汽車及工業(yè)領域需求的大幅增長和IGBT技術成熟，IGBT市場規(guī)模迅速正在迅速擴大。2019年中國IGBT市場規(guī)模為22.14億美元，年復合增長率為14%。五、功率半導體行業(yè)增長驅(qū)動力1、新能源汽車和充電樁主要先進國家在汽車CO2廢氣排放量訂立減排時間計劃，加速推進電動車發(fā)展。歐盟預期在2030年前CO2排量在減少37.5%，主要汽車大國皆有草擬停止銷售內(nèi)燃機汽車的相關計劃。未來10年各地區(qū)在政策強制驅(qū)動+市場接力驅(qū)動會逐步取代掉一部分傳統(tǒng)汽車市場份額，新能源汽車會取代這一部分市場份額。而新能源汽車對于功率半導體的需求大于傳統(tǒng)汽車，這會帶動功率半導體行業(yè)的發(fā)展。新能源汽車的增長會帶動充電樁行業(yè)的增長，而功率半導體也是充電樁的原料之一。2、可再生能源發(fā)電光伏發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)化成電能并導入電網(wǎng)的過程，系統(tǒng)由太陽能電池組件、蓄電池、控制器組成，由于光伏發(fā)電過程中產(chǎn)生的是直流電，所以還需要配置光伏逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)要求的交流電后才能并網(wǎng)使用。光伏逆變器是整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)的關鍵組件，其中IGBT是光伏逆變器的核心器件。隨著能源電力化趨勢的逐步加速，以光伏發(fā)電成本逐漸降低、儲能儲能快速導入，光伏發(fā)電在新增裝機中具備成本優(yōu)勢，光伏發(fā)電增量占全球總發(fā)電量增量中的比例逐步提高，光伏發(fā)電未來將持續(xù)增長。光伏發(fā)電行業(yè)的持續(xù)增長將帶動上游功率半導體市場的增長。3、工業(yè)控制2017年全球工業(yè)功率半導體市場規(guī)模為98億美元，2020年將達到125億美元，復合增速為8.6%。功率半導體在工業(yè)領域主要發(fā)揮著控制電壓、電流和變頻的作用,隨著中國制造業(yè)的不斷智能化和自動化，工業(yè)的生產(chǎn)制造、物流等流程改造對電機需求不斷擴大，工業(yè)功率半導體市場需求穩(wěn)步增長。六、功率半導體行業(yè)發(fā)展趨勢1、整體趨向集成化、模塊化功率半導體整體進步靠制程工藝、封裝設計和新材料迭代。設計環(huán)節(jié)：功率半導體電路較簡單，不需要像數(shù)字邏輯芯片在架構(gòu)、IP、指令集、設計流程、軟件工具等投入大量資本。制造環(huán)節(jié)：因不需要追趕摩爾定律，產(chǎn)線對先進設備依賴度不高，整體資本支出較小。封裝環(huán)節(jié)：可分為分立器件封裝和模塊封裝，由于功率器件對可靠性要求非常高，需采用特殊設計和材料，后道加工價值量占比達35%以上，遠高于普通數(shù)字邏輯芯片的10%。目前，根據(jù)在研項目和產(chǎn)品布局看，國內(nèi)企業(yè)開始向價值量更高的中高端產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，提升性能和降低成本推動晶片向集成化、小型化發(fā)展。2、新能源與5G通信推動第三代半導體興起第三代材料在高功率、高頻率應用場景具有取代硅材潛力，行業(yè)整體處于產(chǎn)業(yè)化起步階段。受下游新能源車、5G、快充等新興市場需求以及潛在的硅材替換市場驅(qū)動，目前深入研究和產(chǎn)業(yè)化方向以SiC和GaN為主，國內(nèi)市場空間巨大。第三代半導體核心難點在材料制備，其他環(huán)節(jié)可實現(xiàn)國產(chǎn)化程度非常高。新能源、5G等新興應用加速第三代半導體材料產(chǎn)業(yè)化需求，我國市場空間巨大且有望在該領域快速縮短和海外龍頭差距。3、IDM模式更適合功率半導體行業(yè)IDM與代工并行符合國內(nèi)行業(yè)格局現(xiàn)狀，雙模式運行