功率半导体行业发展报告2024-2025

汇报人：李育霖2024-08-012024-2025功率半导体行业发展报告contents目录定义或者分类特点产业链发展历程政治环境商业模式政治环境contents目录经济环境社会环境技术环境发展驱动因素行业壁垒行业风险行业现状行业痛点问题及解决方案行业发展趋势前景机遇与挑战竞争格局代表性企业01功率半导体定义定义功率半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心，其本质是利用半导体的单向导电性实现电源开关和电力转换的功能，具体用途包括变压、逆变、整流、斩波、变频、变相等，可以提高能量转换效率，减少功率损失。功率半导体主要分为功率分立器件和功率IC两大类，其中功率分立器件主要包括二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等产品。功率半导体定义02产业链研磨片、抛光片和外延片、钼片、引线框架、管壳及散热器上游中游产业链010203功率半导体上游为原材料，包括硅片（研磨片、抛光片和外延片）、钼片、引线框架、管壳及散热器等，涉及材料工业、装备制造业、化学工业等行业，原材料价格直接影响到下游企业整体成本。功率半导体下游应用广泛，几乎涵盖所有电子制造业，包括为消费电子、工业控制、电力传输和新能源等领域。研磨片、抛光片和外延片、钼片、引线框架、管壳及散热器芯片设计、晶圆制造、封装、测试消费电子、工业控制、电力传输和新能源芯片设计、晶圆制造、封装、测试消费电子、工业控制、电力传输和新能源下游03发展历程拓荒时代发展历程2017年至今，一批本土功率厂商上市,其中—些主业为二极管﹑晶闸管MOSFET等产品的企业,纷纷谋求转型生产价值更高的IGBT、碳化硅，国产化不断推进。在中国政府的产业支持下,新能源汽车产业快速发展,市场需要大里的电控供应。2015年前后,出现了汇川等新兴的独立第三方电控厂商。本土功率厂商就势切入新能源汽车市场。2011-2013年,中国功率半导体厂商先后开发出第四代、第五代IGBT工艺。在有了本土产能的保证下，2010年前后国内市场崛起—批纯设计商，如斯达、新洁能等。2000年后,中国的官方工程华润微、华虹转型,原有制程较落后的产线﹔锁定MOSFET等功率产品,此后沿着功率半导体的市场路线发展。本土联盟结构性变革国产化04政治环境描述全国人大:《十四五规划和2035年远景目标纲要》:聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等战略性新兴产业，加快关键核心技术创新应用，增强要素保障能力，培育壮天产业发展新动能;培育壮大人工智能、大数据、区块链、云计算、网络安全等新兴数字产业，提升通信设备、核心电子元器件、关键软件等产业水平。工信部:《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,重点发展微型化、片式化阻容感元件，高频率、高精度频率元器件，耐高温、耐高压、低损耗、高可靠半导体分立器件及模块;实施重点市场应用推广行动，在高端装备制造市场推动功率器件、高压直流继电器等高可靠电子元器件的应用。发改委:《产业结构调整指导目录（2019年）》:将“半导体、光电子器件、新型电子元器件(片式元器件、电力电子器件、光电子器件、敏感元露件及传感器、薪型机电元件、高频微波印制电路板、高速通信电路板、柔性电路板、高性能覆铜板等)等电子产品用材料”列为鼓励类。政治环境1政治环境1全国人大《十四五规划和2035年远景目标纲要》:聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等战略性新兴产业，加快关键核心技术创新应用，增强要素保障能力，培育壮天产业发展新动能;培育壮大人工智能、大数据、区块链、云计算、网络安全等新兴数字产业，提升通信设备、核心电子元器件、关键软件等产业水平。工信部《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,重点发展微型化、片式化阻容感元件，高频率、高精度频率元器件，耐高温、耐高压、低损耗、高可靠半导体分立器件及模块;实施重点市场应用推广行动，在高端装备制造市场推动功率器件、高压直流继电器等高可靠电子元器件的应用。发改委《产业结构调整指导目录（2019年）》:将“半导体、光电子器件、新型电子元器件(片式元器件、电力电子器件、光电子器件、敏感元露件及传感器、薪型机电元件、高频微波印制电路板、高速通信电路板、柔性电路板、高性能覆铜板等)等电子产品用材料”列为鼓励类。《两部委关于印发《扩大和升级信息消费”兰年行动计划(2018-2020年)》的通知》促进信息技术在消费领域的带动作用显著增强，到2020年，信息消费规模达到6万亿元，年均增长11%以上。拉动相关领域产出达到15万亿元。上述应用场景给分立器行业在家用电器、网络通信、物联网及5c基站等领域的发展增添新动能。政治环境2《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录(2016年版）》重点支持电子核心产业，电力电子功率器件，包括金属氧化物半导体场效应(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管芯片(IGBT）及模块、快恢复二极管（FRD)、垂直双扩散金属-氧化物场效应晶体管(VDMOS)、可控硅(SCR)、5英寸以上大功率晶闸管(GTO)、集成门极换流晶闸管(IGCT)、中小功率智能模块。国家重点支持的高新技术领域:半导体材料。将关键电子材料纳入重点产品自录，包括硅材料（硅单晶、抛光片、外延片、绝缘硅、诸硅)及化合物半导体材料，蓝宝石和碳化硅等衬底材料，金属有机源和超高纯度气体等外延用原料，高端LED封装材料，高性能陶瓷基板等。《工业“四基”发展目录（2016年版）》将8英寸、12英寸集成电路硅片列为新一代信息技术领域关键基础材料的首位，将功率平导体器件列入先进轨道交通装备领域的核心基础零部件（元器件）。《关于修订印发《高新技术企业认定管理办法》的通知》国家重点支持的高新技术领域:“—、电子信息”之“(六)新型电子元器件”之“大功率半导体器件”;“四、新材料”之“(一）金属材料”之“半导体新材料制备与应用技术”:大尺寸硅单晶生长、晶片抛光片、sOI片及siGe/si外延片制备加工技术;大尺寸砷化家衬底、抛光及外延片、GaAs/si材料制备技术。05商业模式06经济环境我国经济不断发展，几度赶超世界各国，一跃而上，成为GDP总量仅次于美国的唯一一个发展中国家。我国经济赶超我国人口基数大，改革开放后人才竞争激烈，大学生就业情况一直困扰着我国发展过程中。就业问题挑战促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决，个人需提前做好职业规划、人生规划。公平就业关注经济环境07社会环境关注就业公平与提前规划促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决，对于个人来说提前做好职业规划、人生规划也是人生发展的重中之重。政治体系与法治化进程自改革开放以来，政治体系日趋完善，法治化进程也逐步趋近完美，市场经济体系也在不断蓬勃发展。总体发展稳中向好我国总体发展稳中向好，宏观环境稳定繁荣，对于青年人来说，也是机遇无限的时代。就业问题与人才竞争我国人口基数大，就业问题一直是发展过程中面临的挑战，人才竞争激烈，大学生毕业后就业情况、失业人士困扰国家发展。当前的环境下我国经济不断发展赶超世界各国，成为第二大经济体我国经济不断发展，几度赶超世界各国，一跃而上，成为GDP总量仅次于美国的唯一一个发展中国家。就业问题与人才竞争我国人口基数大，就业问题一直是发展过程中面临的挑战，人才竞争激烈，大学生毕业后就业情况、失业人士困扰国家发展。关注就业公平与提前规划促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决，对于个人来说提前做好职业规划、人生规划也是人生发展的重中之重。08技术环境技术驱动技术环境的发展为行业带来了新的机遇，是行业发展的重要驱动力。创新动力技术环境的不断创新和进步，为行业的创新发展提供了有力支持。人才需求技术环境的发展促进了人才的需求和流动，为行业的人才队伍建设提供了机遇。团队建设技术环境的发展要求企业加强团队建设，提高员工的技能和素质，以适应快速变化的市场需求。合作与交流技术环境的发展促进了企业间的合作与交流，推动了行业的整体发展。技术环境010203040509发展驱动因素发展驱动因素国家政策大力支持，功率半导体发展有望驶入快车道。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。政策支持汽车是功率半导体下游最主要的需求，其中新能源是主要的市场增长动力。从量上看，我国新能源汽车销量从2016年的57万辆增至2020年的130万辆（2019受补贴大幅度滑坡等影响，销量有所下降），CAGR为29%，随着新能源车渗透率不断提升，新能源汽车销量未来会持续上行。从价上看，从传统燃油车到新能源汽车，增加的电动化需求更多的功率半导体。据统计，功率半导体ASP将从轻型混动的80美元大幅提升至全插混/纯电汽车的300美元，增长近4倍。新能源汽车快速增长从基站总量来看，5G相比起4G频率更高，电磁波穿透力减弱，所以5G基站覆盖密度需要提高，基站数量会增加，2020年我国5G基站已达78万个，到2021年可达153网二。从基站内部使用量来看，5G基站功耗增加，AAU最大功耗为1000W，BBU最大功耗为2000W，满负荷时耗电量为4G时的2倍以上，更高的耗电量需要更多的功率器件。5G基站随着人类对环境的重视，发展新能源逐渐成为各国共识。太阳能、风能等新能源发电过程中产生的不稳定的直流电，需要先经过晶闸管、MOSFET、IGBT等功率半导体器件的变换，之后才能入网传输。在进入家庭之前，需要将高压电降至家用电压，这个过程中功率半导体是不可或缺的关键器件。智能电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点，目前尚处于起步阶段，未来发展空间巨大。大功率半导体器件作为智能电网的核心部件，可以增强电网的灵活性与可靠性，使得智能电网实现电力高效节能的传输。未来新能源市场的快速发展和智能电网建设的推进将催生出对功率半导体需求的稳步增长。新能源和智能电网推动10行业壁垒11行业风险12行业现状市场情况描述行业现状功率半导体的应用十分广阔，近年来数字经济、人工智能、光伏能源、新能源汽车等产业的快速发展，均为功率半导体带来了新的需求增长点，其市场规模不断增长。2020年全球功率半导体市场规模为452亿美元，2023年将超过500亿美元。目前全球功率半导体市场仍主要被欧、美、日等国外品牌主导，其凭借雄厚的资金技术积累、丰富的产品矩阵、全球化供应链优势占据了主力市场份额。从细分市场来看，功率IC以53%的市场份额成为功率半导体行业的第一大细分市场，MOSFET、功率二极管和IGBT的市场份额依次为14%、18%、14%。2017-2021年，我国功率半导体制造进出口金额呈波动上升趋势，2021年实现进口金额185亿美元，同比增长24%；出口金额为129亿美元，同比增长26%。行业现状01市场份额变化伴随着我国5G技术的发展，基站搭建数的增加，以及北斗导航系统终端的普及应用，无线功率器件的需求进一步扩大。数据显示，全球功率半导体市场自2016年起稳步增长，到2020年已达393亿美元，随着下游新能源汽车、5G等需求持续增长，到2021年全球市场规模达409亿美元。我国是全球最大的功率半导体市场之一，IHS数据显示,2019年中国的功率半导体市场占全球功率半导体市场38%的份额，达到148亿美元，同比2018年增长3%，2020年市场规模有望达到148亿美元。行业现状02市场情况功率半导体是电子电力核心，主要用于电能转换和控制:功率半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心，其本质是利用半导体的单向导电性实现电源开关和电力转换的功能，具体用途包括变压、逆变、整流、斩波、变频、变相等，可以提高能量转换效率，减少功率损失。功率半导体主要分为功率分立器件和功率IC两大类，其中功率分立器件主要包括二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等产品。2019年占比最高的为功率IC(53%)，随着市场持续发展，未来MOSFET和IGBT有望成为半导体功率器件增长主体部分。行业现状整体趋向集成化、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%。01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。0213行业痛点14问题及解决方案15行业发展趋势前景行业发展趋势前景描述功率半导体的国产化趋势逐渐加强:现阶段中国功率半导体的进口量和进口占比仍然较大，尤其是用于工业控制领域的高性能产品及用于高可靠领域的产品，国产化空间较大。中国模拟芯片仍高度依赖进口，2020年国产化率仅为12%左右。近年来，国产化需求随着中美贸易摩擦而更加迫切。从工艺技术来看，功率半导体不依赖于先进制程，国产化具备较高的可实现性；从市场角度来看，中国作为电子制造业大国，消费电子、工业控制传统领域以及新能源、物联网等新经济领域高速增长的需求也为国产功率半导体厂商的发展提供了良好的土壤；从政策支持角度来看，政府颁布了《国家信息化发展战略纲要》《中国制造2025》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》等政策，为功率半导体产业链自主可控提供了政策支持。未来，在众多利好条件扶持之下，功率半导体行业的国产化进程将进一步加速。功率器件集成化、模块化趋势加快:随着终端应用中缩小体积、降低功耗等需要，将功率IC与多个功率器件共同封装的功率模组逐渐受到终端厂商的青睐。功率模组可根据封装的元器件的不同，实现不同功能，功率器件的集成化、智能化及模块化趋势不断加深。变频家电提升需求:消费类电子也是功率半导体器件应用的重要领域。除手机外，电视机、冰箱、空调、微波炉等产品都需要使用功率半导体，一般是小电压的功率半导体，如MOSFET等。而在变频家电领域，功率半导体更是实现变频技术的核心器件，变频技术通过使用晶闸管、IGBT和MOSFET等功率半导体器件实现对电能的变换和控制。相比于传统白色家电，变频家电不仅高效节能，还能实现精准控制等多样化功能。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35%，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。行业发展趋势前景功率半导体的国产化趋势逐渐加强现阶段中国功率半导体的进口量和进口占比仍然较大，尤其是用于工业控制领域的高性能产品及用于高可靠领域的产品，国产化空间较大。中国模拟芯片仍高度依赖进口，2020年国产化率仅为12%左右。近年来，国产化需求随着中美贸易摩擦而更加迫切。从工艺技术来看，功率半导体不依赖于先进制程，国产化具备较高的可实现性；从市场角度来看，中国作为电子制造业大国，消费电子、工业控制传统领域以及新能源、物联网等新经济领域高速增长的需求也为国产功率半导体厂商的发展提供了良好的土壤；从政策支持角度来看，政府颁布了《国家信息化发展战略纲要》《中国制造2025》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》等政策，为功率半导体产业链自主可控提供了政策支持。未来，在众多利好条件扶持之下，功率半导体行业的国产化进程将进一步加速。功率器件集成化、模块化趋势加快随着终端应用中缩小体积、降低功耗等需要，将功率IC与多个功率器件共同封装的功率模组逐渐受到终端厂商的青睐。功率模组可根据封装的元器件的不同，实现不同功能，功率器件的集成化、智能化及模块化趋势不断加深。变频家电提升需求消费类电子也是功率半导体器件应用的重要领域。除手机外，电视机、冰箱、空调、微波炉等产品都需要使用功率半导体，一般是小电压的功率半导体，如MOSFET等。而在变频家电领域，功率半导体更是实现变频技术的核心器件，变频技术通过使用晶闸管、IGBT和MOSFET等功率半导体器件实现对电能的变换和控制。相比于传统白色家电，变频家电不仅高效节能，还能实现精准控制等多样化功能。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35%，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。16机遇与挑战17竞争格局竞争格局在功率半导体领域，国外企业包括安森美（ONSemiconductor）和意法半导体（STMicroelectronics）等；国内企业主要有捷捷微电、扬杰科技、芯微电子和安芯电子等。目前功率半导体行业可以分为三个竞争层次，呈现出金字塔式的层次结构。第一梯队为国际大型半导体公司，凭借先进技术占据优势地位，代表企业有美国的德州仪器、欧洲的英飞凌、日本的东芝等；第二梯队为国内少数具备IDM经营能力的领先企业，；代表企业包括银河微电、士兰微、闻泰科技等；第三梯队是从事特定环节生产制造的企业，如某种芯片设计制造或几种规格封装测试。我国功率半导体行业整体市场集中度在不断提高，CR5从2020年为205%提升至2021年的258%，国内头部代表企业规模在不断扩大，市场竞争优势愈发明显。全球功率半导体市场长期由海外龙头主导，竞争格局较为集中。欧美日厂商凭借着原有技术开发优势、完善的制造生产与品质管理能力，在全球市场具备较大话语权，占据全球功率器件供应TOP厂商的多数席位。根据Omida统计，2019年全球前十大功率器件供应商中，除被闻泰科技收购的安世半导体外，均为欧（2）美（2）日（5）厂商，其中英飞凌（德）以19%的市占率稳坐头把交椅，TOP5合计占据43%市场份额。竞争格局在功率半导体领域，国外企业包括安森美（ONSemiconductor）和意法半导体（STMicroelectronics）等；国内企业主要有捷捷微电、扬杰科技、芯微电子和