2024功率半导体行业深度：发展历程、竞争格局、产业链及相关公司深度梳理

行业研究报告行业研究报告慧博智能投研行业|深度|研究报告 功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。近年来，功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子拓展至新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多市场，市场规模呈现稳健增长态势。目前国内功率半导体产业链正在日趋完善，技术也正在取得突破。围绕功率半导体行业，下面我们从其分类及发展历程等方面入手，对其产业链及市场现状进行分析，分析其主要产品及应用前景，并通过对国内外竞争格局的分析，了解我国功率半导体相关企业现状及突破方向，并对未来发展趋势及市场前景进行预测，方便读者深入了解这一行业。一、功率半导体概述 1二、发展历程及技术更迭 5三、市场现状及规模 8四、竞争格局 12五、产业链梳理 15六、相关公司 19七、发展趋势 29八、参考研报 31功率半导体是电力电子设备实现电力转换和电路控制的核心元器件。功率半导体又称作电力半导体，主要用来对电力进行转换，对电路进行控制，用于改变电压或电流的波形、幅值、相位、频率等参数。功率半导体本质上是一种电力开关，能够在低阻状态下流过从几安培到几千安培的电流，能够在毫秒甚至微秒时间内对高达数千伏高电压、数千安培的大电流进行控制。功率半导体器件可用于整流（交流转换直流）、逆变（直流转换交流）、转换（直流转直流）、变频（改变交流电频率）、功率控制等。电力设备采用多个功率半导体器件按照一定的拓扑结构进行组合，就能实现负载电力转换需求。1/312/31行业|深度|研究报告 早期的功率半导体是以分立器件的形式出现的，被称为功率分立器件，率先发展的是功率二极管和三极管，随后晶闸管（Thyristor）快速发展，现在MOSFET和IGBT是主流的功率分立器件。功率模块是由两个或两个以上功率分立器件按一定电路连接并进行模块化封装，实现功率分立器件功能的模块。功率IC是将功率分立器件与其控制电路、外围接口电路及保护电路等功能集成在一体的集成电路，属于集成电路中的模拟IC。功率IC可进一步分为AC/DC、DC/DC、PMIC、驱动IC等，在电力电子设备中负责对电能的变换、分配、检测等。3/31行业|深度|研究报告 早期的二极管、晶闸管、三极管在结构上都由简单的PN结组成，开关速度慢，常用于低频领域。二极管具有单向导电性，用于整流、检波以及作为开关元件。晶闸管是一种能在高电压、大电流条件下工作的开关元件，被广泛应用于可控整理、交流调压、逆变器和变频器等电路中，是典型的以小电流控制大电流的电子元件。晶体管是电子电路的核心元件，主要包括MOSFET和IGBT，具有高频率、低损耗特点。MOSFET开关频率高，更适用于高频中高压领域；IGBT耐压很高，更适用于高压中低频领域。按照功率处理能力，可分为低压小功率器件、中功率器件、大功率器件和高压特大功率器件。按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，可分为电流驱动型和电压驱动型。按照控制电路信号对器件的控制程度，可分为不可控型、半控型和全控型。按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，可分为单极型器件、双极型器件和复合型器件。按照功率器件衬底材料的不同，可分为以锗和硅为代表的第一代半导体材料、以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为代表的第二代化合物半导体材料、以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的第三代宽禁带半导体材料。金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)在电路中常用作开关元件。MOSFET由于场效应管的栅极被绝缘层隔离，又称绝缘栅场效应管。MOSFET具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性，在电路中，可以用作4/31行业|深度|研究报告 放大器、电子开关等用途。IGBT是由晶体三极管和MOSFET组成的复合型半导体器件。IGBT作为新型电子半导体器件，具有输入阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各种电子电路中获得广泛应用。相似功率容量的IGBT和MOSFET，由于IGBT存在关断拖尾时间，死区时间加长，从而会影响开关频率，开关速度可能也慢于MOSFET。MOSFET优点是高频特性好，可以工作频率可以达到几百kHz、甚至上MHz，但导通电阻大导致高压大电流场景下的功耗较大。IGBT在低频及较大功率场合下表现卓越，其导通电阻小，耐压高。因此IGBT适合应用于如交流电机、变频器、逆变器、牵引传动等高压大电流应用领域，MOSFET适用于开关电源、整流器、高频感应加热、通信电源等高频电源领域。根据下游场景所需电压进行划分，一般认为应用电压低于300V的MOSFET为中低压MOSFET,一般用于消费级应用，主要产品形态为TrenchMOSFET，即沟槽型MOSFET（12V-250V）和SGT（ShieldedGateTransistor，屏蔽栅沟槽）MOSFET（低于300V）；高于500V为高压MOSFET，产5/31行业|深度|研究报告 品形态为SJ-MOSFET，即超级结MOSFET，主要在高压（600V-900V）领域，一般用于汽车、航空功率半导体经历了一系列创新发展过程。1956年，美国通用电气公司开发出第一款晶闸管，标志着第一代功率半导体器件的诞生，晶闸管是半控型器件，体积大效率低，工作频率一般低于400Hz。1962年，通用电气开发出门极可关断的GTO晶闸管，1969年日立开发出电力场效应晶体管功率MOSFET，GTO、BJT、MOSFET为代表第二代功率半导体器件迅速发展，工作频率达到兆赫级。1984年，通用电气推出绝缘栅极双极型晶体管IGBT，其结合了MOSFET的驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大的优点，成为现代功率半导体的主要器件。1989年日本三菱推出了搭载控制和保护功能的IGBT-IPM智能功率模块。1997年日本富士电机推出超结SJ-MOSFET，从结构上进一步突破硅材料的性能界限。6/31行业|深度|研究报告 早期的二极管、三极管和晶闸管，其开关速度慢，常用于低频领域。二极管仅具备单向导通；晶闸管可正向触发导通，具备开关特性；三极管依靠小电流控制开关通断，有线性放大功能。当前主流的功率半导体是MOSFET和IGBT。MOSFET器件开关频率高，在高耐压下导通电阻会很高，更适用于高频中高压领域（100-1000KHz,20-1200V）；IGBT器件耐压很高，作为MOSFET+BJT结构的复合型器件，相比MOSFET具有串联结构耐压更高、导通电阻低、能放大电流的优势，更适用于高压中低频领域100KHz,600-6500V）。功率半导体器件从不可控制、电流控制到电压控制，从小功率、中功率、大功率到超大功率，从分立器件、功率模块、智能功率模块到双列直插智能功率模块的几条路径持续升级。从功率半导体器件结构来看，MOSFET从平面型、沟槽型、超级结、屏蔽栅器件结构不断升级，器件耐压性和开关频率性能大幅提升；IGBT从穿通、非穿通、场截止和平面栅、沟槽栅两条路径升级，器件结构升级带来耐压、降低损耗和导通电阻性能不断提升。7/31行业|深度|研究报告 相比单个功率分立器件，集成度更高的功率模块和功率IC能够实现高可靠、高集成、高效率的性能，更适应于高压大电流应用场景。功率模块由多个分立的功率单管按特定功能串、并联组成，能简化外部连接电路，可靠性更高。以IGBT为例，IGBT模块的最高电压一般会比IGBT单管高1-2个等级。功率IC通常由功率器件及其驱动电路、保护电路等外围电路集成而成，主要包括各类电源管理芯片(PMIC)。相比功率分立器件和功率模块，功率IC集成度更高，但适用电流电压范围较低，常应用于消费电子领随着硅基功率半导体器件工艺结构提升逐渐接近理论极限值，利用宽禁带材料制造功率半导体器件体现出比硅基材料更优异的特性。相比传统硅基，宽禁带材料在耐压和开关频率上具有更佳的性能，未来将逐步替代硅基功率器件成为高压高频应用领域的市场主流。其中，SiC器件在导通电阻、阻断电压和结电容方面的性能显著优于传统Si基功率器件，更容易实现小型化、更耐高温工作，更适用于高压、高能量密度应用场景，未来可以在高压领域替代IGBT功率器件，在车载应用场景下SiC比IGBT器件在不同工况下效率明显提升。GaN器件可以实现更小的导通电阻和栅极电荷，具有更高的开关频率，更适合于高频应用场景，但是在高压高功率场景不如SiC器件。GaN器件有望在中低功率领域替代二极管、MOSFET等硅基功率器件。8/31行业|深度|研究报告 三、市场现状及规模全球功率半导体市场稳中向好。根据Omdia的数据，全球功率半导体市场规模由2017年的441亿美元增长至2022的年481亿美元。2020年受疫情影响功率半导体市场规模有所下降，但2021年便恢复至459亿美元，预计2023年全球功率半导体市场规模将达到503亿美元。中国作为全球功率半导体最大的消费国，2018年以来，国内物联网、新能源和新一代通信网络等新兴行业大大拉升了对上游功率半导体产品的需求，2019年贸易摩擦干扰整体市场收入略微下降，2020年下半年起，国内功率半导体需求呈现高景气特征，叠加产能不足因素，供求出现显著错配，相关功率龙头公司逐步提价。2022年中国功率半导体市场规模增长至1368.86亿元，同比增长4.4%，预计2023年中国功率半导体市场规模将进一步增长至1519.36亿元。9/31行业|深度|研究报告 从功率半导体细分产品市场结构来看，功率IC是功率半导体市场主要的出货产品，占比约50%以上；而功率半导体分立器件中，市场对MOSFET、IGBT以及二极管需求较大。据芯谋研究的数据，MOSFET占功率分立器件市场份额最大，达到42.6%，其次是IGBT和功率二极管，三者占据了90%以上的功率器件市场。由于二极管的行业技术壁垒较低，市场规模比较稳定，我国份额逐渐增加。据华经产业研究院的统计，2022年全球二极管行业市场规模为55.73亿美元，与2021年数据基本持平。中国的二极管行业凭借其低成本的优势，在全球市场中的市场份额占比逐年增加，2022年我国二极管行业市场规模为23.23亿美元，与2021年数据基本持平，预计2023年市场规模为19.57亿元，较2022年下降15.76%，降速远小于全球平均水平。10/31行业|深度|研究报告 晶闸管因其大电流大电压的处理能力，在大功率应用领域仍有优势，作为一种技术相对成熟的产品，其市场成长性趋于稳定。根据华经产业研究院的统计和预测，全球晶闸管市场规模由2017年7.18亿美元增至2021年8.24亿美元，2022年全球晶闸管市场规模达到10.07亿美元，2017年到2022年的年均复合增长率达到5.8%。全球晶闸管市场规模将从2023年的8.31亿美元增长至2028年的12.42亿美元，期间复合增速达5.9%。而中国市场在2021年就以37%的占比成为了全球晶闸管最大的单一市场，从2019年开始，中国晶闸管的市场规模开始稳定的持续增长，2017-2022年的年均复合增长率为7.0%，预计到2023年将增长至27.9亿元。BJT作为电流控制型分立器件，在消费类电子、网络通讯、工业、安防等领域对分立器件功耗和频率要求愈发严格的背景下，其市场空间正逐步被MOSFET等元器件取代。根据中商产业研究院的统计，2022年全球BJT市场规模达9.32亿美元，同比减少9.07%，预计2023年将下降至7.38亿美元。2022年中国BJT市场规模达4.5亿美元，同比减少5.46%，预计2023年将下降至3.66亿美元。11/31行业|深度|研究报告 （4）MOSFET全球MOSFET行业市场规模保持稳定扩张，市场前景广阔。2022年全球MOSFET市场规模达129.6亿美元，同比增长14.49%，预计2023年将达133.9亿美元。中国MOSFET行业市场规模也保持稳定扩张趋势，增速高于全球市场增速。2022年中国MOSFET市场规模约为54.0亿美元，同比增长15.88%，预计2023年将达56.6亿美元。在新能源汽车、风光储市场带动下，IGBT市场呈现结构图表：2020-2025年中国IGBT市场结构性快速增长态势，是目前发展最快的功率半导体器件之一。据YOLE数据显示，2022年全球IGBT的市场规模约为68亿美元，受益于新能源汽车、新能源、工业控制等领域的需求大幅增加，预计2026年全球IGBT市场规模将达到84亿美元。中国是全球最大的IGBT市场，约占全球IGBT市场规模的40%，2022年中国IGBT市场总规模达321.9亿元，预计2025年市场总规模有望达468.1亿元，CAGR为13.3%。12/31行业|深度|研究报告 中高端产品生产厂商主要集中在欧美、日本和我国台湾地区，大部分属于IDM厂商。全球功率龙头企业英飞凌市场份额为13.5%，其次为德州仪器、安森美等。其中，MOSFET市场和IGBT市场仍由英飞凌牢牢垄断龙头位置，市场份额占比较大，而其他主要参与者也较为集中。细分市场只有个别国产厂商进入前十。在IDM模式下，1）功率厂商的设计和制造环节紧密结合，能针对客户定制化需求来优化设计与制造环节，产品验证周期速度快，技术迭代优势明显；2）同时自有产线，可自控产能，保障产品交付能力及成本控制，对于部分车企来说，功率厂商能否自控产线、保障交期成为了首要的考虑因素之一；3）具有较强的产业链整合能力，在面对市场波动的情况下应对更为灵活，不像Fabless受制于晶圆代工厂，有利于扩展整体市场规模，挤占市场份额。海外的功率IDM巨头们凭借着这一模式的优势，在功率市场上不断扩张自己的份额，尤其在高端功率器件领域，占据技术壁垒更高、利润空间更大的细分赛道。13/31行业|深度|研究报告 中国功率市场竞争格局较为分散且势均力敌，并未出现像英飞凌这样垄断性地位的佼佼者。由于海外厂商不断争夺高端功率器件市场的份额，转向高压大功率以及SiC的细分赛道；而部分中低端产品的市场份额释放给国内功率厂商替代入场，国产功率正在快速崛起。从全球功率分立器件产业排名来看，2022年的数据较于2021年，位居全球前20的中国功率厂商总营收持续增长，排名不断上升，国内厂商正在不断追赶海外龙头的份额。相较于海外的IDM模式，国内涌现了一大批Fabless模式的厂商。Fabless模式1）集中资源在芯片设计上达到更优的研发技术水平；2）同时由于没有产线，减少设备和固定成本，减少资本回报时间过长的风险；3）避免下行周期时产能利用率波动带来的影响。对于仍处于追赶位置的国内厂商来说，Fabless模式能够让国内企业轻装上阵，借助成熟的晶圆代工，将有限的资本用到刀刃上，快速切入并提高市场份额。国内部分功率厂商如扬杰科技采取IDM+Fabless，在MOSFET、IGBT、第三代半导体等新兴高端领域委外代工保障良率，在成熟产品领域自建产线保障产能。还有部分功率厂商如斯达半导由Fabless转IDM，在高压大功率产品方面自建产线以满足工艺和产能需求，保障下游客户订单供应稳定。也有部分前身是Foundry的晶圆代工厂如华润微借助自身产线优势切入功率赛道占据市场份额前列。可见Fabless、Foundry和IDM的生产模式并不是固定的，企业会根据市场需求进行不断的调整。主要原因是：1）功率半导体行业发展较为成熟，技术壁垒较低，产品尤其是国内厂商聚集的中低端器件差异化较小，较容易替代，厂商获利空间有限，降本增利成为了主要目的，而IDM生产模式能够有效控制成本；2）下游客户对自控产线的重视促使企业转向IDM，不仅国内车企等下游客户看重产能、交期的保障，海外的下游客户也格外重视供应的稳定性。Fabless有其自身的优势所在，中国台湾地区14/31行业|深度|研究报告 的功率厂商以Fabless为主，主要得益于台湾晶圆代工的优越地位。根据2023年晶圆代工的市占数据，台湾地区占约75%的份额，而大陆地区只占到了11%左右。在晶圆代工方面的不足促使大陆地区的功率厂商更多地考虑IDM模式。2023年年底至2024年年初以来，有多家功率器件原厂发布了涨价函，这一消息引起了业界的广泛关注。这些原厂包括国际知名厂商和国内领先企业，涨价主要原因有原材料价格上涨、人工成本增加等因素，不得不调整产品价格。从各家功率器件厂商发布的涨价函来看，功率半导体市场出现的涨价潮是部分企业不得已而为之的自救行为。调价主要集中在中低压产品，国产化率较高，国产器件厂商面临市场需求萎靡引发恶意竞争，导致产品价格不断下滑。同时叠加上游成本增加等因素推动，相关晶圆厂对晶圆产品实施涨价，部分封测工厂也均有涨价的相关行为。中小企业面临经营压力，不得不采取调整价格进行成本转移。但市场价格整体仍然处于下降趋势。对于国内厂商而言，摆脱没有意义的中低端价格战，去抢夺海外厂商的高利润市场份额，是接下来国内功率半导体行业中生存和发展的重中之重。功率行业技术壁垒相对较低，国内厂商份额却仍不及海外厂商。主要原因为：1）海外龙头布局功率半导体市场较早，具有先发优势，通过并购快速切入细分赛道占据份额，国内企业尚欠缺大规模产业链整合能力；2）高压及新型材料器件设计、制造核心技术掌握在发达国家手中，我国材料设备仍依赖进口，海外出口禁令雪上加霜，国内在精密制造领域仍处于追赶位置；3）国产功率器件的可靠性和品牌知名度仍需要时间沉淀，海外市场对品牌的认可度和信任度要求较高，国产厂商国际化布局、品牌建设和市场推广方面相对滞后。未来国内功率厂商想要出海抢夺海外市场份额，主要路径是通过海外并购和市场供给端积极海外并购，近两年海外并购窗口期。对于已经相当成熟的海外功率半导体市场而言，最有效而直接的切入市场的方式便是海外并购拥有一定市场份额、产品稳定性可靠性已获得下游验证的厂商。在海外设立子公司也是另一个切入海外市场的有效渠道，但相较于设立子公司所需要的长期积累，海外并购则收益更快。例如全球功率龙头之一安世半导体于2019年被闻泰科技收购后，排名2022年全球第五名，并连续三年排名国内榜首。同时，历史数据显示，在重大经济危机发生后的18至24个月内，全球并购交易的估值倍数往往会出现15%至25%的折让，考虑到疫情带来的经济下行影响，这意味着国际市场存在近两年的海外并购窗口期。15/31行业|深度|研究报告 需求端承接海外厂商放弃市场，产量大、交期短、成本低优势尽显。海外厂商将更多资源倾斜到第三代半导体，释放了部分功率器件市场需求给国内厂商进行替代。扬杰科技在海外收购的MCC就以交期短的优势成功承接了安森美放弃的消费类市场，并通过控制成本等途径提高自身毛利率。相比于国内厂商来说，海外厂商在功率半导体领域的交期普遍较长，成本也较高，而国内厂商交期短、产量大、器件制造成本低，且能快速响应客户，通过承接海外厂商放弃的部分市场，并以自身优势牢牢占据市场份额，是未来功率半导体企业抢占海外功率龙头市场份额的主要途径。功率半导体产业链包括上游原材料及设备供应、中游生产制造以及下游终端系统应用。功率半导体上行周期时，市场供不应求，许多厂商纷纷扩建产线。以海外IDM巨头为代表的各大厂商选择向投入产出比更高的12英寸晶圆转移。但随着市场供需关系改善，全球晶圆产能由前两年的供给不足转向产能过剩。根据SIA发布的数据，2020年晶圆产能利用率维持在87.5-90%之间。而在2022年Q4，这一数字已经下滑到85%以下。截至2023年底，全球晶圆8英寸利用率为65-70%，12英寸利用率为70-75%，功率半导体所用制程基本在90nm以上，工艺制程更为落后的晶圆厂产能利用率还将走低，许多厂商采取以价换量的策略。2023年晶圆产能预计已到达谷底，2024年将随着下游订单的温和反弹有所改善。16/31行业|深度|研究报告 以SiC为代表的第三代半导体材料拥有超越Si基的性能优点，3倍的禁带宽度可减少漏电并提高工作温度；10倍的击穿场强可提高开关速度并减低损耗；4倍的导热率支持高功率密度并可降低散热要求。其中衬底技术壁垒和价值量较高，约占47%。海外功率巨头纷纷发展SiC产线，争夺发展窗口期，Wolfspeed、Coherent等国外重点衬底厂商产能仍占据市场应用主流，国内以天岳先进及天科合达为代表的领先厂商产能扩张较快，目前仍处于供不应求的状态。此前中国SiC材料仅占全球约5%的产能，2023年以来中国在SiC产能上急追，乐观预计2024年中国SiC晶圆在全球的占比有望达到50%，月产能将达到12万片。从功率半导体制造环节来看，通过区熔法（CZ）和直拉法（FZ）得到单晶硅，经过切割抛光后获得晶圆衬底，衬底进行外延工艺加工生产外延片，根据器件结构进行薄膜沉积、涂胶、光刻、刻蚀、离子注17/31行业|深度|研究报告 入、清洗等多道工艺获得裸片晶圆，裸片晶圆经过封装成为功率器件，多个裸片按一定电路连接并进行模块化封装为功率模块。最后，再将封装好的功率单管或功率模块器件应用到逆变器等电源模块中。根据电压、功率和频率不同，功率半导体应用于不同行业场景。功率半导体可广泛应用于新能源汽车、光伏、风电、储能、充电桩、电网、铁路、工业、电机、智能家电、消费电子、数据中心、UPS等领域。其中，IGBT耐压高，常用于新能源汽车、风光储逆变器、智能电网、轨道交通等高压场景；MOSFET的高频特性优、成本低，常用于消费电子、工业、通讯、汽车电子、电动工具等中低功率场景；SiC具备高耐压性和高导热性，在新能源汽车的高电压平台和光伏逆变器等领域有望逐步替代IGBT。相比单管功率分立器件，集成度更高的功率模块和功率IC能够实现高可靠、高集成、高效率，在高压大电流场景应用广泛。18/31行业|深度|研究报告 从功率半导体的下游来看，汽车、工业和消费电子是功率半导体的前三大终端市场，三者连续多年合计占比在75%以上。但近年来，光伏储能等新兴应用领域的快速增长，也成为了功率半导体快速成长的市随着近年来新能源汽车的渗透率不断提升，内部功率半导体使用数量的快速增加，并随着电气化程度的提升，单车功率半导体价值量也不断增长。据StrategyAnalytics数据统计，纯电动车型中的功率半导体价值占比约为55%。2022年新能源汽车的单车功率半导体价值量达458.7美元，约为传统燃油车的5倍。根据中国汽车工业协会的数据，2023年新能源车销量944.8万台，同比增长37.49%，渗透率达到37.74%，预计2024年达到1150万台，同比增长21.72%，渗透率将达到40%。从库存来看，新能源汽车在2024年Q1预计进一步去库，库存或降至60万辆左右水平，2024年Q2新能源汽车有望迎来补库周期，拉动对功率器件的需求。这将带来2024年功率半导体应用的量价齐升。19/31行业|深度|研究报告 IGBT模块是变频器、逆变焊机、UPS电源等传统工业控制及电源行业的核心元器件。近年来，受到下游工业机器人、电子制造设备等产业扩张的影响，工业对IGBT的需求还将持续温和增长。根据集邦咨询的预测，未来工控IGBT市场的年复合增速约为3%，预计到2025年全球工控IGBT市场规模将达到167亿元。从库存来看，工控行业需求仍偏弱，库存整体仍较高。预计2024年对功率半导体需求带动作用有限。由于消费电子产品生命周期较短，中低压功率器件价值量较低，消费电子市场以存量替换需求为主。从库存来看，2023年Q4消费类需求受手机、PC需求及AI产业升级影响，订单好转，复苏明显。Canalys等机构预计智能手机和PC将在2024年实现温和增长，预计年增长率为3%，2024年消费电子暖流持续有望带动功率半导体备货。根据国家能源局的数据，截至2023年12月底，国内光伏新增装机为216.88GW，同比大增148%。根据索比光伏网和彭博新能源财经的预测，2024年全球市场增速接近30%，国内可能在220GW上下，海外市场将贡献更多利润。从海关总署出口的数据来看，欧洲市场在2023年面临库存压力，需求出现了阶段性放缓，预计2023年底欧洲库存水平将回归到合理规模，而新兴市场如南非的需求正在增加，拉动出口量环比逐月改善。IGBT是光伏逆变器的核心零部件，单位成本约0.02元/W，而逆变器又是光伏电站系统中的核心设备，预计IGBT的需求将随着光伏储能的需求恢复增长持续提升。从库存来看，光伏行业于2023年Q4进入加速去库存周期，产业链价格及盈利水平预计逐步见底，2024年Q2随着光伏行业需求放量，产业链有望呈现量升价稳态势；储能行业的库存出清持续到2023年底，欧洲库存水平将回归到合理规模，叠加2024年Q2欧洲装机旺季的到来，有望推动户储出货恢复。光伏储能下游库存去化进度基本完成，预计在2024年Q2迎来拉货需求，拉动以IGBT为主的高压大功率器件需公司成立于2013年，于2020年9月在上交所主板上市。公司是国内MOSFET品类最齐全且产品工艺、技术领先的分立器件设计公司之一，是国内较早同时拥有沟槽型MOSFET、超级结MOSFET、屏蔽栅MOSFET及IGBT四大产品平台的企业之一，产品电压覆盖12V~1700V全系列产品，能够满足不同下游市场客户以及同一下游市场不同客户的差异化需求。产业链协作对于功率半导体Fabless公司至关重要。IGBT、MOSFET相较于其他功率器件具有较为优异或差异化的性能特征，因此，IGBT、MOSFET的器件结构、参数性能需在更为严苛的工艺端才能实现或达到最优状态，因此IGBT、MOSFET主要基于8英寸、12英寸工艺平台流片，后道封测也需要由具备先进封装测试工艺的厂商进行代工。20/31行业|深度|研究报告 公司的芯片代工合作伙伴包含了华虹宏力、华润上华等国内主要的具备MOSFET、IGBT等大尺寸晶圆芯片代工能力的本土芯片代工供应商；尤其是华虹宏力，公司与其建立了长期战略合作关系，在华虹宏力一厂、二厂、三厂、七厂均实现批量投产。公司已成为国内8英寸、12英寸芯片工艺平台投片量最大的半导体功率器件设计公司之一。公司除了和晶圆代工厂长期保持良好合作关系，保障了自身产能的稳定供应，和日月光、长电科技、捷敏电子等行业头部的封测企业合作，同时通过全资子公司电基集成布局先进封测业务，进一步提升了公司在封测端的能力。子公司建设情况：1）全资子公司电基集成注重车规级封测产线的建设，于2023年通过SGSIATF16949车规体系审核；2）控股子公司金兰功率半导体（无锡）有限公司，主业为功率模块的研发设计、生产与销售。目前，金兰半导体已完成建设第一条IGBT模块封装测试产线，产线所选用的机器设备均为近两年世界上先进且技术成熟的封装测试设备，满产后可达到产能6万个模块/月。金兰半导体计划2024年开始按车规级要求升级产线，并逐步通过车规质量体系IATF16949的审核；3）控股子公司国硅集成电路技术（无锡）有限公司，致力于智能功率集成电路芯片的设计，拥有完整的自主研发体系并掌握多项国内领先的关键核心技术，应用市场已涵盖汽车电子、光伏储能、数据中心和工业控制等领域。公司与国硅集成联合开发结合MOSFET创新、封装创新、IC创新的智能功率集成产品，提高产品的领先性与技术门槛，增强产品的核心竞争力。从公司的主营业务收入构成来看，沟槽型MOSFET和屏蔽栅MOSFET贡献了公司的主要营收。屏蔽栅MOSFET是公司中低压产品中替代国际一流厂商产品料号最多的产品工艺平台，受市场波动影响也较大，2023年公司一方面持续加大研发投入，持续实现产品迭代与型号拓展；另一方面主动参与市场价格竞争，给客户提供更具性价比的产品方案，提高客户的黏性，促进在重点领域的销售规模和市场份额的扩大。沟槽型MOSFET作为公司量产时间最长的成熟工艺平台，应用模式多样、客户群体广泛，但市场波动对沟槽型MOSFET影响较大，公司积极采取让利保市场的策略。根据公司公告，2023年沟槽型MOSFET和屏蔽栅MOSFET分别收入为4.54亿和5.46亿元，合计占2023年总营收的比重约68%。根据公司公告，2023年公司实现第四代高压超级结MOSFET的迭代升级，产品系列型号齐全，已经开始批量交付，2021~2023年超级结MOSFET占总收入的比重稳定10%左右，2023年超级结MOSFET实现收入1.84亿元，占比12.52%。公司的IGBT业务下游主要为光伏储能领域客户，2023年光伏客户去库存，整体处于供大于求的状态，公司积极调整了产品结构应对下游变化，拓宽了更多的应用领域，21/31行业|深度|研究报告 加大了对于变频、小家电、工业自动化、汽车等领域的销售力度，但受光伏、储能需求下滑的影响，销售占比由2022年的22.33%下降至2023年的18.09%，实现收入2.66亿元。从下游应用领域来看，2023年，公司在工控自动化领域的销售占比提升至35%，汽车电子领域的销售占比提升至15%。光伏储能领域受海外需求下滑的影响，同时国内外IGBT产品供应商的产能增加，市场供需关系发生变化，销售占比由2022年的25%下降至17%。2023年公司积极挖掘原有市场客户的合作机会，增强客户黏性以促进更多料号导入；另一方面，公司积极探索新的下游应用领域，在新能源汽车、光伏储能、AI服务器和数据中心、无人机等重点新兴应用领域加大投入。在新能源汽车领域，公司已覆盖比亚迪汽车的全系列车型，在国产供应商份额中处于领先地位并不断放量，与联合电子、伯特利等tier1厂商深入合作，导入到哈曼卡顿、法雷奥等国际tier1厂商。同时，公司对理想、蔚来、小鹏、极氪、上汽、吉利等十余家车企的出货规模也在稳步提升；在22/31行业|深度|研究报告 AI服务器领域，公司于2H23在行业头部大客户实现批量销售，预计2024年将进一步放大销售规模。在其他新兴领域，公司与大疆无人机、卧龙电驱、商络电子等客户也在不断加强合作。在技术研发创新方面，2023年公司研发投入8,731.42万元，占营收比重5.91%。截至4M24，公司共有专利196项，其中发明专利86项（不含已到期专利）。2023年全年新增产品600余款，细分产品型号合计达3000余款。华润微电子有限公司是拥有芯片设计、掩模制造、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化运营能力的IDM半导体企业。公司是华润集团旗下负责微电子业务投资、发展和经营管理的高科技企业，曾先后整合华科电子、中国华晶、上华科技等中国半导体企业。华润微坚持以“长三角+成渝双城+大湾区”的两江三地布局，业务范围遍布无锡、上海、重庆、香港、东莞和深圳等地。目前公司有四大事业群：23/31行业|深度|研究报告 华润矽威、华润矽科、华润半导体主要从事芯片设计，无锡华润上华主要从事晶圆制造业务，华润安盛、华润赛美科、矽磐微电子、华润润安等主要从事封装测试业务。华润华晶、重庆华微从事功率半导体产品的设计、研发、制造及销售服务，其业务涉及芯片设计、晶圆制造、封装测试多个环节。隶属华润集团，大基金为二股东。公司第一大股东是华润集团（微电子）有限公司，持股66.41%；国家集成电路产业投资基金持股4.45%。华润集团由国务院国资委直接监管，业务涵盖大消费、综合能源、城市建设运营、大健康、产业金融、科技及新兴产业6大领域。24/31行业|深度|研究报告 华润微营收及归母净利润整体增长稳健。2018-2023年，公司营收CAGR达9.56%，归母净利润CAGR达28.06%。4Q23盈利能力修复。在行业景气度下行阶段，公司积极降本增效，同时不断优化产品结构，4Q23公司归母净利润实现环增52.1%，净利率环比提升5.89pct。25/31行业|深度|研究报告 华润微重视研发。根据公司财报，公司研发投入从2018年4.5亿元增长至2023年11.54亿元，研发费用率从7.2%提升至11.7%。1Q24公司研发费用达13.5%。截至2023年末，公司已获得授权的专利共计2202项，其中发明专利1838项，占专利总数的83.5%。公司掌握了一系列具有自主知识产权的核心技术。大部分核心技术均为国内领先，其中沟槽型SBD设计及工艺技术、光电耦合和传感系列芯片设计和制造技术及BCD工艺技术国际领先。华润微产品与方案业务聚焦于功率半导体（功率器件与功率IC）、智能传感器与智能控制领域，主要由华润华晶、重庆华微、华润矽科、华润矽威、华润半导体等子公司运营。公司主要产品包括以MOSFET、IGBT、第三代宽禁带半导体为代表的功率半导体产品，以光电传感器、烟报传感器、MEMS传感器为主的传感器产品，和以MCU为代表的智能控制产品等。26/31行业|深度|研究报告 江苏捷捷微电子股份有限公司创建于1995年，是一家专业从事半导体分立器件、电力电子元器件研发、制造和销售的江苏省高新技术企业，同时也是国内生产“方片式”单、双向可控硅最早及品种最齐全的厂家之一。公司是集功率半导体器件、功率集成电路、新型元件的芯片研发和制造、器件研发和封测、芯片及器件销售和服务为一体的功率半导体器件制造商和品牌运营商，主要采用IDM模式。主要产品包括晶闸管器件和芯片、防护类器件和芯片、二极管器件和芯片、厚膜组件、晶体管器件和芯片、MOSFET器件和芯片、IGBT器件及组件、碳化硅器件等。公司持续拓宽产品结构、应用领域和客户结构，积极布局有特色的FRD、高端整流器产品线。公司持续推进MOSFET、IGBT、碳化硅、氮化镓等新型电力半导体器件的研发和推广。MOSFET产品着力于Trench、SGT、SuperJunction、超高压PlanarMOSFET等关键核心技术，致力于打造低功耗技能节能环保和高频高效功率器件。车规级芯片聚焦于DFN、LFPACK、TOLL等级大功率器件，持续推进“功率半导体‘车规级‟封测产业化项目”。公司加大对SGTMOS、SJMOS、先进整流器等项目研发，持续拓宽产品结构、应用领域和客户结构，逐步扩大市场份额。同时，积极布局有特色的FRD、高端整流器产品线，进一步实现轻薄小、更大电流、更高功率密度和更低功耗等性能，拓展在新能源汽车、光伏、风电、电焊机、各类变频电源等领域的应用。积极拓展产品型号，海外市场进展顺利。公司积极研发车规级功率半导体防护器件的产品系列，布局有特色的FRD、高端整流器产品线，进一步扩大在新能源汽车、光伏、风电、通讯设备等领域的应用，打造功率半导体IDM全产业链，多核心技术及强行业布局有望带来多条业绩增长曲线。此外，公司产品也得到了国外知名厂商的认可，公司产品现已出口至韩国、日本、西班牙等。公司有多个半导体项目正在稳步推进中。公司“高端功率半导体器件产业化项目”（一期）基础设施及配套等建设已完成，二期部分设备正在逐步投入。目前该项目每月出片6W片，未来加上二期项目总出片量有望达到8W片/月。公司“功率半导体6英寸晶圆及器件封测生产线”项目正在设备进场及调试，计划采用深Trench刻蚀及填充工艺、高压等平面终端工艺服务晶闸管业务，扩大现有防护器件产能并计划生产更高端的二极管和IGBT小信号模块，项目已于23年三季度投产，产能处于爬坡阶段，未来达27/31行业|深度|研究报告 产预计形成6英寸晶圆100万片/年及100亿只/年功率半导体封测器件的产业化能力。公司还拥有功率半导体“车规级”封测产业化项目，旨在布局车规级大功率器件的研发、生产及销售，目前厂房已封顶，基础配套建设正在实施中，该项目预计将于24年底完成。项目计划建设年产1900kk车规级大功率器件DFN系列产品、120kk车规级大功率器件TOLL系列产品、90kk车规级大功率器件LFPACK系列产品以及60kkWCSP电源器件产品的生产能力，项目达产后预计形成20亿元的销售规模。此外，公司控股子公司致力于硅基IGBT及宽禁带等新型功率器件的设计研发，助力功率芯片国产化。目前正在进行650V和1200V两个电压平台的产品研发，并已实现小批量销售，2023年预计实现营收1000-2000万元，后期会进入高端产品的领域，逐步实现国产替代。展望未来，公司多个项目的逆势布局将有望于上行周期为公司业绩释放利润弹性。2024年全球功率半导体市场预计增长20%左右，规模有望扩大至522亿美元，公司打造功率半导体IDM全产业链布局。随着消费电子市场逐步回暖，晶圆厂商去库存逐步完成，全球半导体市场在2023年下半年逐渐复苏。Omdia预测，预计至2024年全球功率半导体市场会逐渐回归增长轨道，规模有望扩大至522亿美元，增速有望达到20%。公司通过收购捷捷南通科技的少数股权，增强公司在高端功率半导体芯片的设计和晶圆制造领域的研发、制造及销售等方面的协同，打造功率半导体IDM全产业精耕高功率应用领域十余年，功率器件产品矩阵逐步丰富。功率器件属于特色工艺产品，在制程方面不追求极致的线宽，而追求卓越的器件结构设计、工艺开发能力，公司重视底层器件结构创新，持续丰富产品矩阵，目前已覆盖高压超级结MOSFET、中低压屏蔽栅MOSFET、超级硅MOSFET、TGBT、SiC器件等产品。下游应用领域包括以车载、直流充电桩、光伏逆变器、工业及通信电源为代表的工业级应用领域，以及以手机快速充电器、电源、电源板为代表的消费电子应用领域。2023年因功率半导体海外龙头厂商加大中国市场竞争力度，国内产能进一步释放，产品价格呈明显下降趋势，行业竞争加剧。在此行业背景下，公司持续丰富应用场景，拓展终端客户。年报披露，公司2023年在新能源汽车车载充电机、直流充电桩、工业及通信电源（含5G基站、数据中心以及服务器电源等）、光伏逆变及储能、工业照明、消费电子等领域持续发力，客户群体不断拓展。充电桩领域，公司持续批量出货给特来电、永联科技、高斯宝、英飞源、优优绿能、阳光电动力等公司，保持在该市场的主导地位；数据中心领域，公司批量出货给维谛技术、金升阳等应用于服务器电源、通信电源和基站电源领域的公司；光伏领域，公司批量出货给昱能科技、禾迈股份、EnphaseEnergy、固德威、沃太能28/31行业|深度|研究报告 源、英威腾、爱士惟等公司；高密度电源领域，公司批量进入中车株洲、航嘉驰源、EnphaseEnergy、禾迈股份、首航新能源、拓邦股份、金升阳等客户。加大研发投入力度，三代半业务进展快速：公司积极布局基于第三代功率半导体器件，年报披露，公司已开发出SiC二极管，并发明具有自主知识产权的Si2CMOSFET。其中，Si2CMOSFET已通过客户的验证并实现小批量供货，应用领域包括新能源汽车车载充电机、光伏逆变及储能、高效率通信电源、数据中心服务器高效率电源等，实现了对采用传统技术路线的SiCMOSFET的替代，市场前景广阔。报告期内，公司研究开发的基于18V~20V驱动平台的1200VSiCMOSFET完成自主设计流片和可靠性评估工作，同时，基于15V驱动平台的SiCMOSFET已经进入内部验证阶段。公司致力于发展全球客户，目前在欧洲市场进展良好，产品送测认证至电动工具、新能源汽车车载充电机、工业电源、工业控制、家电、工业照明等领域，并实现了批量出货。29/31行业|深度|研究报告 2016-2018年周期：2016年末，美国功率制造商Diodes晶圆厂发生火灾，影响了全球二、三极管的供应，叠加2017年指纹识别芯片订单旺盛，8寸晶圆厂产能紧缺，适逢新能源汽车风口，供不应求，功率半导体交货周期大幅拉长。2020-2022年周期：2020年下半年起，受光伏市场影响，国内功率半导体需求呈现高景气特征，叠加新冠疫情导致产能不足的因素，供求出现显著错配。2021年至2022年，功率半导体市场繁荣，相关功率半导体龙头公司纷纷宣布提价，国内功率厂商顺势而上。2022年以来，由于光伏储能行业错判海外预期，阶段性产能过剩，功率半导体市场行情回落，供需反转并大幅降价；加之消费电子市场疲软大背景下，库存去化成为功率半导体市场近两年主旋律。以价换量清库存，交期缩短趋势明显。下行周期各厂商库存积压严重，以价换量库存去化策略下整体市场价格持续走低。芯查查的价格指数在1-5月高于100基准线，价格高于2022年同期，除10月小幅回涨外，6-12月价格跌破基准线，价格行情低于2022年同期；交期指数2023年也呈下降趋势，下降幅度略缓于价格指数，从2023年2月逐步缩短，货品流通速度快。30/31行业|深度|研究报告 行业估值触底，上行空间广阔。对比分立器件（申万）指数从2012-2024年的市盈率走势，从周期低点来看，周期市盈率低点基本徘徊于30倍左右，而功率半导体已于2022年10月触及低点32倍，目前徘徊于40倍区间，功率半导体行业处于周期底部低位。从周期高点来看，2015年市盈率高点166.94倍对比2012年低点29.01倍增长约475.46%，2020年市盈率高点119.73倍对比2018年低点28.95倍增长约313.58%，反弹空间巨大。未来AI对电力的需求飙升，需要更高功率、更高能效的电力电子设备去支撑，AI或将成为驱动功率半导体下一轮景气周期的结构性增长动力，功率半导体行业未来估值或具备更大上行空间。从海内外功率厂商的对比来看，功率厂商的成长发展路径极为相似，大力进军车规级功率产品和第三代半导体是未来功率企业的发展主旋律。随着新能源车全球普及加速，功率密度标准持续提