MOSFET行业全景调研与发展战略研究报告

MOSFET行业全景调研与发展战略研究报告

支持技术难度大、应用价值高、通用性强、对电子元器件行业带动大的配套电子专用设备与仪器，如刻蚀显影设备等工艺设备、显微CT等检测分析仪器的研发及产业化，提升设备仪器质量和可靠性水平。功率半导体行业面临的机遇和挑战（一）功率半导体行业面临的机遇功率半导体行业为国家政策支持的行业。2019年11月国家发改委发布的《产业结构调整指导目录（2019年版）》鼓励电力电子器件及高性能覆铜板；2021年1月工业和信息化部发布《基础电子元器件产业发展行动计划（2021-2023年）》实施重点产品高端提升行动，重点发展高可靠半导体分立器件及模块。新基建中的每个行业均离不开电能，功率半导体作为电能处理的核心器件将随着新基建的推进迎来不断增长的市场空间。国家产业政策同时从供给和需求端为功率半导体行业的快速发展营造了良好的政策环境。根据市场发展规律，制造业邻近下游需求的空间分布，能够降低生产成本、促进产品开发合作、缩短供货周期、及时响应客户需求，下游需求的崛起为孕育上游本土化的功率半导体企业创造了优沃土壤。相比国外厂商，国内厂商与下游客户的距离更近，客户的沟通交流更加顺畅，并且在客户需求服务响应、降低成本等方面具有竞争优势，功率半导体率逐渐上升是大势所趋。此外，功率半导体产品销售从导入到验证需要一定的周期，因此，在客户拓展正式形成销售后具有较强的客户粘性。在半导体产业转移和国产化政策的驱动下，中国功率半导体企业迎来了发展壮大的产业环境。功率半导体的应用十分广泛，几乎覆盖了所有的电子制造业，且随着新应用场景的出现而发展。随着智能制造和新基建等国家政策的深入推进，以上每个行业均离不开电能，功率半导体作为电能处理的核心器件将随着智能制造和新基建的推进迎来不断增长的市场空间。此外，碳达峰、碳中和双碳战略的落实，功率半导体作为新能源装置的重要零部件之一，将迎来不断增长的市场空间。需求端的发展为功率半导体行业提供了良好的市场环境。（二）功率半导体行业面临的挑战目前，在功率半导体市场，国外厂商占据了主导地位。由于国外半导体企业对其掌握的先进技术实行严格的技术封锁，本土企业很难直接从大型半导体企业学习先进技术，必须依靠自主研发实现技术突破，在一定程度上延缓了我国高端功率半导体的发展速度。功率半导体由于其应用场景丰富，下游需求广泛。目前，受益于下游市场需求增长，功率半导体行业整体景气度较高，但不排除未来市场形势发生变化，进入周期性调整阶段，出现下游市场需求降低、产品供给过剩等情形，导致产品价格下跌，制造企业产能过剩、产能利用率不足，从而对行业生产经营形成挑战。促进行业质量提升（一）加强标准化工作加强关键核心技术和基础共性技术的标准研制，持续提升标准的供给质量和水平。引导社会团体加快制定发布具有创新性和国际性的团体标准。鼓励企事业单位和专家积极参与国际标准化活动，开展国际标准制定。（二）提升质量品牌效益优化产品设计、改造技术设备、完善检验检测，推广先进质量文化与技术。引导企业建立以质量为基础的品牌发展战略，丰富品牌内涵，提升品牌形象和影响力。开展质量兴业、品牌培育等活动，定期发布质量品牌报告。（三）优化市场环境引导终端企业优化电子元器件产品采购模式，倡导优质廉价，避免低价恶性竞争、哄抬价格、肆意炒作等非理性市场行为，推动构建公平、公正、开放、有序的市场竞争环境。完善人才引育机制（一）加大人才培养力度深化产教融合，推动高等院校优化相关学科建设和专业布局。鼓励企业建立企业研究院、院士和博士后工作站等创新平台，建立校企结合的人才综合培训和实践基地，支持企业开展员工国内外在职教育培训。（二）加强人才引进培育多渠道引进高端人才和青年人才，加快形成具有国际领先水平的专家队伍。发挥行业组织及大专、高等院校作用，鼓励企业培育和引进掌握关键技术的科技人才和团队，为产业发展提供智力支持。（三）引导人才合理流动引导企业通过合规途径招聘人才，保障人才在企业间的正常流动，加强职业道德宣传，降低人员流动损失，鼓励企业为人才创造有利的成长空间，提升福利待遇，完善人才职业晋升通道，提升电子元器件行业人才归属感。功率半导体行业简介及上下游概况功率半导体与集成电路是半导体技术中相互独立、平行发展又时有交叉的两个不同的专业领域，分别解决不同的专业技术问题，满足不同的应用场景：集成电路用于对信息进行处理、存贮与转换；而功率半导体则是用于电源电路和功率控制电路，两者的区别与联系就如同大脑与心脏和四肢，互相依赖且不可互相替代。功率半导体的上游产业为硅片（研磨片、抛光片和外延片）、光刻版、引线框架、铜金属化陶瓷片和化学试剂等原材料。下游产业主要为消费电子、工业控制、电力传输、计算机和新能源等应用行业。强化产业链深层次合作推动电子元器件及其配套材料和设备仪器企业、整机企业加强联动，共同开展产品研制，加快新型电子元器件的产业化应用。引导上下游企业通过战略联盟、资本合作、技术联动等方式，形成稳定合作关系。引导产业转型升级（一）提升智能化水平引导企业搭建数字化设计平台、全环境仿真平台和材料、工艺、失效分析数据库，基于机器学习与人工智能技术，推进关键工序数字化、网络化改造，优化生产工艺及质量管控系统，开展智能工厂建设，提升智能制造水平。（二）推广智能化设计引导国内软件企业开发各类电子元器件仿真设计软件，鼓励使用虚拟现实、数字孪生等先进技术开展工业设计，提高企业设计水平。（三）加快智能化改造围绕连接器与线缆组件、电子变压器、电声器件、微特电机等用工量大且以小批量、多批次订单为主的分支行业，探索和推广模块化、数字化生产方式，加快智能化升级。（四）培育工业互联网平台鼓励和支持产业基础较好的分支行业，探索工业互联网建设模式，鼓励龙头企业面向行业开放共享业务系统，带动产业链上下游企业开展协同设计和协同供应链管理。（五）推广绿色制造推进全行业节能节水技术改造，加快应用清洁高效生产工艺，开展清洁生产，降低能耗和污染物排放强度，实现绿色生产。优化电子元器件产品结构设计，开发高附加值、低消耗、低排放产品。制定电子元器件行业绿色制造相关标准，完善绿色制造体系。设绿色工厂，加大节能环保投入，实施节能环保技术提升工程，鼓励企业采用信息化、智能化技术处理污染物并实时监控，将企业的环保执行措施与企业信用等级挂钩。（六）生产绿色产品严格执行《电器电子产品有害物质限制使用管理办法》等政策，鼓励骨干企业开展产品全生命周期的绿色化设计，加快轻量化、模块化、集成化、高可靠、长寿命、易回收的新型电子元器件产品应用。（七）发展绿色园区加强电子元器件相关产业园区企业与其他企业的合作，推动基础设施共建共享。发展循环经济，加强余热余压废热资源和水资源循环利用。（八）搭建绿色供应链支持骨干企业实施可持续的绿色供应链管理战略，实施绿色伙伴式供应商管理，加强对上游供应商的环保考核，优先将绿色工厂发展成供应商，优先采购绿色产品。（九）培育优质企业鼓励龙头企业通过兼并重组、资本运作等方式整合资源、扩大生产规模、增强核心竞争力、提高合规履责和抗风险能力。培育一批具有自主知识产权、产品附加值高、有核心竞争力的专精特新小巨人和制造业单项冠军企业。功率半导体市场现状及前景（一）全球功率半导体行业市场状况整体来看，全球功率半导体市场规模呈现波动增长的态势。根据全球半导体贸易统计组织（WSTS）统计，2011年至2014年，全球功率半导体销售额在200亿美元左右波动；2015年至2018年，功率半导体销售额呈波动上升的态势，2018年至2020年功率半导体销售额稳定在240亿美元左右，2021年全球销售额增长至303．37亿美元。（二）中国半导体分立器件行业市场状况中国是全球最大的功率半导体消费国，根据中国半导体行业协会统计，2013年至2020年我国半导体分立器件产业销售收入由1，536亿元增长至2，966．3亿元，年均复合增长率为9．86%，保持较高的增长速度。随着智能制造和新基建等国家政策的深入推进，以及碳达峰、碳中和双碳战略的落实，功率半导体作为实现电气化系统自主可控以及节能环保的核心零部件，未来将在智能电网、新能源汽车、云计算和大数据中心等领域有着大量且迫切的需求。国产化功率半导体发展空间巨大，发展前景广阔。（三）晶闸管和MOSFET的市场规模预测晶闸管作为一种技术相对成熟的产品，其市场成长性趋于稳定。根据WSTS的统计，2015年至2021年晶闸管全球市场规模平均约为7．11亿美元，年均复合增长率2．61%，同期中国晶闸管市场的规模平均约为2．51亿美元，年均复合增长率2．75%。由于晶闸管具有技术成熟、可靠性高、性价比高等优势，在发电、输电、变电、配电、用电的各个应用场合占有重要地位，应用上具有广泛性和不可替代性。晶闸管作为一种技术相对成熟的产品，其市场成长性趋于稳定。从产品结构来看，功率半导体产品结构仍将保持稳定，但随着新能源（光伏发电等）和电动汽车的快速发展，IGBT和MOSFET等大功率的功率半导体产品增速相对较快。根据赛迪顾问，2020年中国MOSFET市场整体规模达到322．5亿元，相对2019年增长3．27%，预计2023年市场规模达到420．2亿元，2020年-2023年年均复合增长率达到9．22%。健全产业配套体系鼓励和引导化工、有色金属、轻工机械、设备仪器等企业进入电子元器件领域，开展关键材料、设备的研发和生产，推进产学研用协同创新，实现全产业链协同发展，增强试验验证能力，提升关键环节配套水平。总体目标到2023年，优势产品竞争力进一步增强，产业链安全供应水平显著提升，面向智能终端、5G、工业互联网等重要行业，推动基础电子元器件实现突破，增强关键材料、设备仪器等供应链保障能力，提升产业链供应链现代化水平。（一）产业规模不断壮大电子元器件销售总额达到21000亿元，进一步巩固我国作为全球电子元器件生产大国的地位，充分满足信息技术市场规模需求。（二）技术创新取得突破突破一批电子元器件关键技术，行业总体创新投入进一步提升，射频滤波器、高速连接器、片式多层陶瓷电容器、光通信器件等重点产品专利布局更加完善。（三）企业发展成效明显形成一批具有国际竞争优势的电子元器件企业，力争15家企业营收规模突破100亿元，龙头企业营收规模和综合实力有效提升，抗风险和再投入能力明显增强。实施重点产品高端提升行动，面向电路类元器件等重点产品，突破制约行业发展的专利、技术壁垒，补足电子元器件发展短板，保障产业链供应链安全稳定。功率半导体产业的特点及发展趋势作为电子系统中的基本单元，功率半导体是电力电子设备正常运行不可或缺的部件，应用场景广泛，且需求日益丰富。从行业技术和性能发展来看，功率半导体器件结构朝复杂化演进，功率半导体的衬底材料朝大尺寸和新材料方向发展；由于不同结构和不同衬底材料的功率半导体电学性能和成本各有差异，在不同应用场景各具优势，功率半导体市场呈现多器件结构和多衬底材料共存的特点。（一）功率半导体是电力电子的基础，需求场景日益丰富功率半导体是构成电力电子转换装置的核心组件，几乎进入国民经济各个工业部门和社会生活的各个方面，电子设备应用场景日益丰富，功率半导体的市场需求也与日俱增。随着新应用场景的出现和发展，功率半导体的应用范围已从传统的消费电子、工业控制、电力传输、计算机、轨道交通、新能源等领域，扩展至物联网、电动汽车、云计算和大数据等新兴应用领域。消费电子和工业控制仍是功率半导体的主要应用领域，2020年消费电子和工业控制用功率半导体市场份额分别为23．8%和20．3%。（二）从器件结构来看，功率半导体呈现多世代并存的特点功率半导体自20世纪50年代开始发展起来，至今形成以二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等为代表的多世代产品体系。新技术、新产品的诞生拓宽了原有产品和技术的应用范围，适应更多终端产品的需求，但是，每类产品在功率、频率、开关速度等参数上均具有不可替代的优势，功率半导体市场呈现多世代并存的特点。二极管结构简单，有单向导电性，只允许电流由单一方向流过，由于无法对导通电流进行控制，属于不可控型器件。二极管广泛应用于各种电子产品中，主要用于整流、开关、稳压、限幅、续流、检波等。与二极管相比，晶闸管用微小的触发电流即可控制主电路的开通，在实际应用中主要作为可控整流器件和可控电子开关使用，主要用于电机调速和温度控制等场景。此外，与其他功率半导体相比，晶闸管具有更高电压，更大电流的处理能力，在大功率应用领域具有独特的优势，主要应用场景有工业控制的电源模块、电力传输的无功补偿装置、家用电器的控制板等领域。MOSFET为电压控制型器件，具有开关和功率调节功能。与二极管和晶闸管依靠电流驱动相比，电压驱动器件电路结构简单；与其它功率半导体相比，MOSFET的开关速度快、开关损耗小，能耗低、热稳定性好、便于集成；MOSFET在节能以及便携领域具有广泛应用。例如，在消费电子、工业控制、不间断电源、光伏逆变器、充电桩的电源模块、新能源车的驱动控制系统等领域。IGBT为电压驱动型器件，耐压高，工作频率介于晶闸管和MOSFET之间，能耗低、散热小，器件稳定性高。在低压下MOSFET相对IGBT在电性能和价格上具有优势；超过600V以上，IGBT的相对优势凸显，电压越高，IGBT优势越明显。IGBT在轨道交通、汽车电子、风力和光伏发电等高电压领域应用广泛。（三）从衬底材料来看，硅基材料的晶圆衬底为市场主流目前，全球半导体衬底材料已经发展到第三代，包括以硅（Si）、锗（Ge）等为代表的第一代元素半导体材料，以砷化镓（GaAs）等为代表的第二代化合物半导体材料，以及以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为代表的第三代宽禁带半导体材料。新材料进一步改善功率半导体的性能，但整体来看，硅基材料的功率半导体产品仍是市场主流。近年来，随着第三代宽禁带