功率半导体行业发展现状及趋势分析

功率半导体行业发展现状及趋势分析一、功率半导体的分类功率半导体器件(是电力电子装置实现电能转换、电源管理的核心器件，又称为电力电子器件，主要功能有变频、变压、整流、功率转换和管理等，兼具节能功效。功率半导体器件广泛应用于移动通讯、消费电子、电动车、轨道交通、工业控制、发电与配电等电力电子领域，主要分为功率分立器件、功率集成电路（即PowerIC/PIC，又称为功率IC）和功率模组三类，其中最重要应用最广泛的是功率分立器件。二、功率半导体的应用领域功率半导体的应用最为广泛的四个行业分别为计算机与外设30%、无线通讯20%，汽车电子15%，指示灯与显示屏12%,功率半导体的应用领域已从工业为主慢慢拓展至新能源，消费电子，轨道交通等诸多领域。随着技术的进步与功率半导体器件的不断演进，自上世纪80年代起，在下游市场中，功率半导体器件MOSFET、IGBT和功率集成电路逐步成为了主流应用器件。三、全球功率半导体市场规模根据相关数据的测算，2019年全球功率半导体器件市场规模为381亿美元，预计2022年达到约426亿美元的市场规模，年复合增长率约为3.79%。四、MOSFET和IGBT市场规模功率器件及模组市场中，MOSFET、IGBT和双极晶体管是最主要的三个细分市场，合计占比超过90%。其中随着新应用的推动，MOSFET和IGBT发展迅速。据统计，2016年全球MOSFET市场规模约为63.09亿美元，到2018年全球MOSFET市场规模约为79.66亿美元,2016-2018年复合增长率约为7.6%。2018年，中国MOSFET市场规模约为27.92亿美元，中国年复合增长率约为15%速远高于世界水平。从市场份额来看，MOSFET的市场集中度很高，但尚未形成标准的垄断，前八大供应商占领了约75%的市场份额。2016年世界IGBT的市场规模为34.21亿美元，到2019年世界IGBT的市场规模为48.36亿美元,2016-2019年复合增长率约为8.9%。受益于新能源汽车及工业领域需求的大幅增长和IGBT技术成熟，IGBT市场规模迅速正在迅速扩大。2019年中国IGBT市场规模为22.14亿美元，年复合增长率为14%。五、功率半导体行业增长驱动力1、新能源汽车和充电桩主要先进国家在汽车CO2废气排放量订立减排时间计划，加速推进电动车发展。欧盟预期在2030年前CO2排量在减少37.5%，主要汽车大国皆有草拟停止销售内燃机汽车的相关计划。未来10年各地区在政策强制驱动+市场接力驱动会逐步取代掉一部分传统汽车市场份额，新能源汽车会取代这一部分市场份额。而新能源汽车对于功率半导体的需求大于传统汽车，这会带动功率半导体行业的发展。新能源汽车的增长会带动充电桩行业的增长，而功率半导体也是充电桩的原料之一。2、可再生能源发电光伏发电是将太阳能转化成电能并导入电网的过程，系统由太阳能电池组件、蓄电池、控制器组成，由于光伏发电过程中产生的是直流电，所以还需要配置光伏逆变器将直流电转换成符合电网要求的交流电后才能并网使用。光伏逆变器是整个太阳能发电系统的关键组件，其中IGBT是光伏逆变器的核心器件。随着能源电力化趋势的逐步加速，以光伏发电成本逐渐降低、储能储能快速导入，光伏发电在新增装机中具备成本优势，光伏发电增量占全球总发电量增量中的比例逐步提高，光伏发电未来将持续增长。光伏发电行业的持续增长将带动上游功率半导体市场的增长。3、工业控制2017年全球工业功率半导体市场规模为98亿美元，2020年将达到125亿美元，复合增速为8.6%。功率半导体在工业领域主要发挥着控制电压、电流和变频的作用,随着中国制造业的不断智能化和自动化，工业的生产制造、物流等流程改造对电机需求不断扩大，工业功率半导体市场需求稳步增长。六、功率半导体行业发展趋势1、整体趋向集成化、模块化功率半导体整体进步靠制程工艺、封装设计和新材料迭代。设计环节：功率半导体电路较简单，不需要像数字逻辑芯片在架构、IP、指令集、设计流程、软件工具等投入大量资本。制造环节：因不需要追赶摩尔定律，产线对先进设备依赖度不高，整体资本支出较小。封装环节：可分为分立器件封装和模块封装，由于功率器件对可靠性要求非常高，需采用特殊设计和材料，后道加工价值量占比达35%以上，远高于普通数字逻辑芯片的10%。目前，根据在研项目和产品布局看，国内企业开始向价值量更高的中高端产品转型，提升性能和降低成本推动晶片向集成化、小型化发展。2、新能源与5G通信推动第三代半导体兴起第三代材料在高功率、高频率应用场景具有取代硅材潜力，行业整体处于产业化起步阶段。受下游新能源车、5G、快充等新兴市场需求以及潜在的硅材替换市场驱动，目前深入研究和产业化方向以SiC和GaN为主，国内市场空间巨大。第三代半导体核心难点在材料制备，其他环节可实现国产化程度非常高。新能源、5G等新兴应用加速第三代半导体材料产业化需求，我国市场空间巨大且有望在该领域快速缩短和海外龙头差距。3、IDM模式更适合功率半导体行业IDM与代工并行符合国内行业格局现状，双模式运行