碳化硅分立器件市場分析

碳化硅分立器件市場分析碳化硅二極管介紹及行業(yè)情況（一）碳化硅二極管介紹碳化硅是第三代半導(dǎo)體材料，與第一二代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導(dǎo)率、更高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，通常又被稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料。目前碳化硅器件主要用于600伏及以上的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一些對能量效率和空間尺寸要求較高的應(yīng)用，如電動汽車充電裝置、電動汽車動力系統(tǒng)、光伏微型逆變器領(lǐng)域、服務(wù)器電源領(lǐng)域、變頻家電領(lǐng)域等。碳化硅二極管作為最早發(fā)明且發(fā)展較快的一類碳化硅功率分立器件，已經(jīng)在新能源汽車、工業(yè)控制等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化。碳化硅二極管以碳化硅肖特基二極管為主，碳化硅肖特基二極管的導(dǎo)通壓降低于硅基功率二極管，因而損耗相對較小。同時，碳化硅肖特基二極管的導(dǎo)通電壓具備正溫度系數(shù)特性，能將電流流向均衡地在器件內(nèi)部進(jìn)行分配，使得器件的各個部位保持溫度均勻，因而可以適用于高溫環(huán)境。此外，碳化硅肖特基二極管的反向漏電流和反向恢復(fù)時間遠(yuǎn)小于硅基功率二極管，可大幅降低開關(guān)損耗，且擁有較高的開關(guān)頻率，可以適用于高電壓領(lǐng)域。（二）碳化硅二極管行業(yè)概況碳化硅材料作為第三代半導(dǎo)體的代表之一，在最近幾年經(jīng)歷了長足的發(fā)展。首先，下游終端客戶對于碳化硅器件的認(rèn)可越來越多，受到整體效率提升的影響以及能效相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策等影響，碳化硅器件在傳統(tǒng)服務(wù)器電源、電信電源、充電樁、車載充電機(jī)、太陽能逆變器等多個領(lǐng)域被采用。（三）碳化硅二極管行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及未來發(fā)展趨勢由于第三代半導(dǎo)體材料生產(chǎn)技術(shù)要求較高、晶圓加工難度較大，因此生產(chǎn)成本較高。碳化硅器件還未全面推廣，但隨著規(guī)模日漸增大，性價比逐漸提升，憑借其優(yōu)秀的物理特性未來逐漸替代硅基功率器件的空間較大。碳化硅二極管自誕生以來，經(jīng)歷了前期緩慢的積累，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的周期。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，碳化硅二極管已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于可再生能源、電動車和充電裝置、5G通信、服務(wù)器電源和UPS等領(lǐng)域。隨著國內(nèi)外碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟，成本有望持續(xù)下降，下游接受度也開始提升，產(chǎn)品應(yīng)用場景將逐步拓寬，預(yù)計未來市場規(guī)模具備較大的增長性。（四）碳化硅功率器件替代硅基功率器件的類型和趨勢碳化硅功率器件目前主要包括碳化硅二極管和碳化硅MOSFET兩類，而硅基功率器件除功率二極管和MOSFET外，還主要包括晶閘管和IGBT等器件，產(chǎn)品類型更為豐富。一般來說，碳化硅功率器件替代硅基功率器件的領(lǐng)域主要為高溫、高壓和高頻等方面的產(chǎn)品，主要原因系碳化硅功率器件在高工作溫度、高工作電壓和高工作頻率下性能更加優(yōu)異，且在性價比上具備一定的競爭力。（五）碳化硅功率器件在成本和技術(shù)方面的可行性鑒于碳化硅功率器件在高溫、高壓和高頻狀態(tài)下的優(yōu)異性能，碳化硅功率器件將主要在高壓和高頻領(lǐng)域逐步替代部分硅基功率器件，在技術(shù)方面已具備可行性。盡管成本仍是阻礙碳化硅功率器件快速替代硅基功率器件的主要因素，但是碳化硅功率器件已在部分高端應(yīng)用領(lǐng)域具備一定的性價比競爭力，在成本方面也具備可行性。目前碳化硅功率器件的成本仍高于同類型的硅基功率器件，例如碳化硅二極管的價格一般是硅基功率器件的4-5倍，所以碳化硅功率器件替代硅基同類產(chǎn)品主要發(fā)生在性能要求較高的高端應(yīng)用領(lǐng)域，例如電動車、高端服務(wù)器電源、高端電信電源等領(lǐng)域。具體而言，650V和1200V的碳化硅二極管已經(jīng)開始逐步替代硅基功率二極管，幫助用戶提升電源整體轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。而650V和1200V的碳化硅MOSFET在電動汽車等應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)開始逐步被采用。隨著碳化硅功率器件的市場規(guī)模逐漸增大，碳化硅器件晶圓的市場供給也將逐步增多，同時國內(nèi)市場正在加大對碳化硅等第三代半導(dǎo)體材料的產(chǎn)業(yè)研發(fā)和投入，碳化硅功率器件的成本將存在一定的下降空間。然而，考慮到硅基功率器件的產(chǎn)品性能將不斷提升，成本也將持續(xù)優(yōu)化，碳化硅功率器件和硅基功率器件將會在較長的期間共存。根據(jù)Yole的測算，從2019年到2024年，碳化硅功率器件占整體功率半導(dǎo)體市場的比例將從3%上升到9%。功率分立器件行業(yè)概況根據(jù)《功率半導(dǎo)體分立器件產(chǎn)業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)化白皮書》，功率半導(dǎo)體按器件集成度可以分為功率分立器件和功率IC兩大類，其中功率分立器件主要包括晶閘管、功率二極管、晶體管等產(chǎn)品。我國半導(dǎo)體分立器件主要應(yīng)用領(lǐng)域為通訊、消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)電子等。近年來受益于新能源汽車及充電樁、智能裝備制造、物聯(lián)網(wǎng)、光伏新能源等新興應(yīng)用的發(fā)展，國內(nèi)半導(dǎo)體分立器件產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長，行業(yè)呈現(xiàn)良好的發(fā)展態(tài)勢。根據(jù)中國半導(dǎo)體協(xié)會統(tǒng)計，2020年度我國半導(dǎo)體分立器件產(chǎn)業(yè)銷售額達(dá)到2，966．30億元，預(yù)計2023年我國半導(dǎo)體分立器件產(chǎn)業(yè)銷售額達(dá)到4，427．70億元，年增長率約為14．10%，市場需求有望達(dá)到4，393．20億元。從中長期看，國內(nèi)的半導(dǎo)體市場需求仍將呈現(xiàn)增長勢頭。半導(dǎo)體行業(yè)概況半導(dǎo)體是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，常見的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵、碳化硅等。半導(dǎo)體是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，是電子產(chǎn)品的核心組成。半導(dǎo)體產(chǎn)品可劃分為集成電路、分立器件、其他器件等多類產(chǎn)品。其中集成電路是將基本的電路原件如晶體管、二極管、電阻、電容、電感等制作在一個小型晶片上然后封裝成的具有多功能的單元，實現(xiàn)對信息的處理、存儲和轉(zhuǎn)換。分立器件則是指具有單一功能的電路基本元件，主要實現(xiàn)電能的處理與變換，功率分立器件為分立器件類別的主導(dǎo)產(chǎn)品品類。根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）的數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體市場在2016年至2018年期間保持較快速增長，但2018年下半年由于中美貿(mào)易摩擦出現(xiàn)增速放緩；2019年受國際貿(mào)易環(huán)境惡化影響，市場下滑較大。2020年度全球半導(dǎo)體市場逐漸回暖，并在2021年、2022年保持較快增長。我國半導(dǎo)體行業(yè)在國家相關(guān)政策支持、加速及資本推動等因素合力下，在半導(dǎo)體設(shè)計、晶圓制造及封裝測試等技術(shù)上得到了快速發(fā)展，與發(fā)達(dá)國家的差距不斷縮小。根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）的數(shù)據(jù)，2021年度中國半導(dǎo)體市場規(guī)模為1，925億美元，同比增長27．06%，占全球市場超過三分之一，目前已成為全球最大的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場。中國為全球最大半導(dǎo)體市場，國產(chǎn)化提升大勢所趨復(fù)盤半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展歷史，共經(jīng)歷三次轉(zhuǎn)移。第一次轉(zhuǎn)移：1973年爆發(fā)石油危機(jī)，歐美經(jīng)濟(jì)停滯，日本趁機(jī)大力發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)，實施超大規(guī)模集成電路計劃。1986年，日本半導(dǎo)體產(chǎn)品已經(jīng)超越美國，成為全球第一大半導(dǎo)體生產(chǎn)大國；第二次轉(zhuǎn)移：20世紀(jì)90年度，日本經(jīng)濟(jì)泡沫破滅，韓國通過技術(shù)引進(jìn)實現(xiàn)DRAM量產(chǎn)。與此同時，半導(dǎo)體廠商從IDM模式向設(shè)計+制造+封裝模式轉(zhuǎn)變，催生代工廠商大量興起，以臺積電為首的中國臺灣廠商抓住了半導(dǎo)體行業(yè)垂直分工轉(zhuǎn)型機(jī)遇；第三次轉(zhuǎn)移：2010年后，伴隨國內(nèi)手機(jī)廠商崛起、貿(mào)易摩擦背景下國家將集成電路的發(fā)展上升至國家戰(zhàn)略，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈逐漸向國內(nèi)轉(zhuǎn)移。中國為全球最大半導(dǎo)體市場，占比約1/3。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在手機(jī)、PC、可穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子，以及新能源、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興領(lǐng)域的快速推動下，中國半導(dǎo)體市場快速增長。據(jù)WSTS數(shù)據(jù)顯示，2021年全球半導(dǎo)體銷售達(dá)到5559億美元，而中國仍然為全球最大的半導(dǎo)體市場，2021年銷售額為1925億美元，占比34．6%。國產(chǎn)化率極低，提升自主能力日益緊迫。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)分工更加精細(xì)化，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以市場為導(dǎo)向的發(fā)展態(tài)勢愈發(fā)明顯。從生產(chǎn)環(huán)節(jié)來看，制造基地逐步靠近需求市場，以減少運(yùn)輸成本；從產(chǎn)品研發(fā)來看，廠商可以及時響應(yīng)用戶需求，加快技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品迭代。我國作為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場，半導(dǎo)體封測經(jīng)過多年發(fā)展在國際市場已經(jīng)具備較強(qiáng)市場競爭力，而在集成電路設(shè)計和制造環(huán)節(jié)與全球領(lǐng)先廠商仍有較大差距，特別是半導(dǎo)體設(shè)備和材料。SIA數(shù)據(jù)顯示，2020年國內(nèi)廠商在封測、設(shè)計、晶圓制造、材料、設(shè)備的全球市占率分別為38%、16%、16%、13%、2%，半導(dǎo)體材料與設(shè)備的重要性日益凸顯。細(xì)分領(lǐng)域（一）汽車電子汽車半導(dǎo)體按種類可分為MCU、功率半導(dǎo)體（IGBT、MOSFET等）、傳感器及其他。隨著新能源車技術(shù)提升，相關(guān)半導(dǎo)體芯片需求逐漸提升。ICInsights預(yù)測，未來MCU出貨量將持續(xù)上升，車規(guī)級MCU市場將在2020年接近460億元，2025年將達(dá)700億元，單位出貨量將以11．1％復(fù)合增長率增長。IHSMarkit預(yù)測，全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將從2018年的391億美元增長至2021年的441億美元，年化增速為4．1%。據(jù)Yole統(tǒng)計，2019年全球CIS市場規(guī)模170億美元，預(yù)計2024年全球CIS市場規(guī)模將達(dá)到240億美元，年化增速7%。（二）手機(jī)產(chǎn)業(yè)射頻芯片受下游5G手機(jī)創(chuàng)新量價齊升。根據(jù)Skyworks預(yù)測，到2020年5G應(yīng)用支持的頻段數(shù)量將實現(xiàn)翻番，新增50個以上通信頻段，某些高端手機(jī)濾波器的數(shù)量到2020年甚至可100只。Yole預(yù)測2017年射頻前端市場規(guī)模為147億美元，2023年射頻前端的市場規(guī)模將達(dá)341億美元，復(fù)合增速14%。半導(dǎo)體材料為芯片之基，覆蓋工藝全流程半導(dǎo)體材料包括晶圓制造材料和封裝材料。其中晶圓制造材料包括硅片、掩模版、電子氣體、光刻膠、CMP拋光材料、濕電子化學(xué)品、靶材等，封裝材料包括封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、芯片粘結(jié)材料和其他封裝材料。