當中國成為全球最大的機電、家電、消費電子產品生產地，也順勢成為全球最大的功率器件消費市場。集邦數據顯示，２０１８年中國功率器件市場規模同比增長１２．７６％至２，５９１億美元，到２０２０年將超過３，０００億美元。Ｙｏｌｅ統計，全球半導體市場中，中國佔比３９％，居第一位；歐洲第二位，佔比１８％；美國佔比８％，日本佔６％，其他地區佔２９％。
但是，功率器件的供給和需求卻呈現較大錯配。在各類功率器件中，國內產能供應佔比均未超過５０％。實際上，歐美日企業佔有７０％的份額，中國臺灣企業佔有１０％的份額，中國大陸企業市場份額約為１０％。因此，功率器件呈現出較大的供需不匹配的格局，進口替代空間較大。
近年來，無論是國家還是產業界，均高度重視自主功率器件產業的發展。國家通過「０１專項」「０２專項」等政策進行頂層設計，並通過國家集成電路產業基金撬動多方資金。自主產品從低端產品逐步向高端產品爬升，並且在特定的領域產生領導者。例如，中車時代電氣專注於軌道交通領域高壓ＩＧＢＴ；比亞迪專注於電動汽車ＩＧＢＴ；士蘭微作為ＩＤＭ綜合型半導體公司，特色工藝平臺覆蓋功率ＩＣ、半導體功率器件、功率模塊等產品的製造、封裝領域，在消費電子、家用電器、工業等領域建立了較強的品牌優勢。
功率器件
國產替代三大動力
功率半導體是對功率進行變頻、變壓、變流、功率放大及管理的半導體器件，不但實施電能的存儲、傳輸、處理和控制，保障電能安全、可靠、高效和經濟的運行，而且將能源與信息高度地集成在一起。雖然功率半導體器件在電力電子裝置中的成本佔比通常僅２０％～３０％，但是對設備的使用性能、過載能力、響應速度、安全性和可靠性影響極為重大，是決定其性價比的核心器件。從集成度看，可以分為功率器件、功率模組（模塊）和功率集成電路（Ｐｏｗｅｒ ＩＣ，又稱功率ＩＣ、電源管理ＩＣ）。
由於電力電子產品對綠色、節能需求的持續強烈，ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ是目前最重要、也最具發展潛力的功率半導體產品，應用範圍從工業、汽車、無線通訊和消費電子，一直延伸到變頻家電、軌道交通、新能源、智能電網等領域。但是，國外企業在這一領域還佔據主導地位。例如，在ＭＯＳＦＥＴ領域，根據ＩＨＳ 的數據，前兩大廠商英飛凌和安森美合計市佔率４５．９％；前五大廠商合計市佔率約６４％。在ＩＧＢＴ領域，英飛凌、三菱、富士電機、賽米控和安森美五大廠商合計市佔率６４．１％。
ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等高端功率半導體器件的進口替代動力主要來自三個方面。第一是產業政策的推動，第二是國際大廠的產品結構優化，為國內企業創造進入空間，第三是國內終端企業基於供應鏈成本、議價能力、服務響應等綜合需求的考慮，國產化替代的願望較為強烈。
近幾年，國際大廠向工業自動化、汽車電子等高毛利領域發展，減少或剝離ＰＣ、手機、家電等消費領域的產品供給。２０１８年，英飛凌汽車電子營收佔比達到４２％、安森美及羅姆汽車電子營收佔比達到３１％，較２００９年提升了１０至２０個百分點。２０１３年，瑞薩率先退出中低壓ＭＯＳＦＥＴ領域，２０１７年恩智浦（ＮＸＰ）出售其低毛利的標準產品業務部門Ｎｅｘｐｅｉｒａ，專注於汽車電子和智能識別業務。
在需求動力上，國內終端企業基於供應鏈成本、議價能力、服務響應等綜合考慮，國產化替代的需求逐漸提升。２０１９年以來，受到中興華為及日韓事件影響，國內終端企業主動降低供應鏈安全風險的動力更強。他們向國內傾斜，給了國內上遊晶片設計、製造企業更多的機會，也能夠幫助上遊晶片設計、製造企業提高產品研發和量產能力。
國內企業從基礎器件開始
向中高端攀登
另一方面，隨著中國在消費電子、家用電器、汽車、工業自動化、新能源、軌道交通等領域的產能發展，國內功率半導體市場空間也日益增大。在此背景下，國內半導體企業從基礎器件開始，向中高端攀登。值得注意的是，已有部分企業開始在各自領域進行單點突破，實現行業內的自主替代。
例如，揚傑科技是國內主要的二極體、整流橋及整流器晶片生產商，光伏二極體市佔率超過３０％，智能電錶整流橋市佔率約４０％。捷捷微電晶閘管產品佔國產４５％的份額。
聞泰科技於２０１８年１０月取得對安世半導體（Ｎｅｘｐｅｉｒａ）的絕對控制權。安世半導體分立器件、邏輯器件和ＭＯＳＦＥＴ器件市佔率皆居全球前三，年度產能超過１，０００億件。但是，隨著中美貿易摩擦在短期內難以消除，跨國併購難以成為國內企業向高端發展的主流模式。
士蘭微是國產功率半導體龍頭，主要產品包括功率ＩＣ、半導體功率器件及功率模塊，產業鏈涵蓋設計、製造及封裝。２０１９年，士蘭ＩＧＢＴ器件和智能功率模塊（ＩＰＭ）的營業收入均突破１億元人民幣，成為國內白電ＴＯＰ客戶的半導體供應商。士蘭微電子生產的６００Ｖ單管ＩＧＢＴ產品已經在電焊機、變頻器和ＩＰＭ領域大規模應用，獲得了業內廣泛好評。
士蘭ＩＰＭ（智能功率模塊）系列產品涵蓋了從２０Ｗ~３０００Ｗ的功率段，可廣泛應用於空調、冰箱、洗衣機、變頻器、風機、水泵、電動工具等應用場合，所有晶片都在士蘭微自有的晶片生產線上實現了大批量產出。在ＤＩＰ系列ＩＰＭ的基礎上，士蘭微推出了ＳＯＰ系列ＩＰＭ，在其內部不僅內置了功率開關器件和驅動電路，還集成了控制單元ＭＣＵ，使得系統更加集成化、小型化、智能化。士蘭ＩＰＭ已被海信、海爾、長虹、美的等知名白電廠商批量採用，２０１９年上半年，士蘭ＩＰＭ在下遊變頻空調等白電整機上使用量超過３００萬顆。士蘭微至今已形成ＩＰＭ晶片設計、流片、封裝、測試、系統驗證一體的全流程體系以及完善的質量管控體系。
在ＩＤＭ模式下，士蘭微已形成特色工藝技術與產品研發的緊密互動，以及器件、集成電路和模塊產品的協同發展，產品可以協同、成套進入整機應用系統，市場前景廣闊。近兩年，士蘭微功率解決方案發展迅速，已經在變頻電機控制領域推出完整的應用方案和配套電路，並完成產業布局，廣泛應用於白色家電、電動工具、園林工具等無刷直流電機控制；在智慧型手機等可攜式電子領域，士蘭微已推出旅充、移動電源和車充的多協議快充解決方案系列晶片組。２０１９年上半年，士蘭微宣布已研製成功全部晶片均自主研發的電動汽車主電機驅動模塊，該產品參數性能指標先進，已交付客戶測試。士蘭微還在化合物功率半導體器件的研發上持續加大投入，爭取儘快推出矽基ＧａＮ功率器件以及完整的應用系統，並在規劃ＳｉＣ功率器件中試線的建設。
２０１９年１１月，士蘭微公告新建「特色功率模塊及功率器件封裝測試生產線項目」，項目建成後，將形成年產４，８００萬塊ＩＰＭ特色功率模塊、１．８億顆ＴＯ系列等功率器件的封裝測試能力，預計新增年銷售收入２．９２億元，淨利潤４，４６０萬元。這顯示出公司持續看好國產自主中高端功率半導體的發展勢頭，繼續加碼。
而在細分市場上，中車時代電氣專注於４５００Ｖ以上ＩＧＢＴ研發，產品用於軌道交通領域，自主生產的ＩＧＢＴ全面應用於復興號動車組。比亞迪於２００５年開始組建ＩＧＢＴ團隊，並於２００８年收購寧波中緯，之後相繼推出ＩＧＢＴ晶片及模塊。２０１８年底，比亞迪搭載ＩＧＢＴ２．５晶片的模塊開始外供，搭載ＩＧＢＴ４．０晶片的模塊順利裝車。
大基金持續支持
政策力度不減
隨著２０１４年國務院頒布《國家集成電路產業發展推進綱要》，並設立國家集成電路產業基金（大基金），半導體產業技術研發推進至國家高度。大基金一期（２０１４．９～２０１８．５）已經投資完畢，投資總額達到１，３８７億元，累計投資項目超過７０個，涉及公司５２家。大基金二期於２０１９年１０月２２日成立，註冊資本２，０４１．５億元，根據此前有關報導，大基金二期將進一步支持龍頭企業做大做強，提升成線能力，同時還將此續推進國產裝備材料的下遊應用。
功率半導體是大基金支持的重要領域之一。２０１６年２月，士蘭微公告與大基金共同投資建設８吋晶片生產線，該項目於２０１７年６月正式投產，導入了高壓集成電路、高壓ＭＯＳＦＥＴ、低壓ＭＯＳＦＥＴ、肖特基管、ＩＧＢＴ等多個產品量產，２０１８年總計生產２９．８６萬片，２０１９上半年增長至１７．６萬片。２０１９年８月，士蘭微公告與大基金共同追加投資，建設８吋線二期項目。項目完全達產後，將新增高壓集成電路１２萬片／年、功率半導體器件晶片２６．４萬片／年、ＭＥＭＳ晶片４．８萬片／年，預計新增年銷售收入９．６６億元，年利潤總額２．０８億元。
大基金還撬動多個省市成立區域集成電路產業基金，據統計，至２０１９年５月，各個地方集成電路基金累計規模已經超過５，８００億元。２０１７年１２月，士蘭微與廈門半導體投資集團計劃共同投資２２０億元，在廈門規劃建設2條１２吋９０～６５ｎｍ的特色工藝晶片生產線和一條４／６吋兼容先進化合物半導體器件生產線；前者包括矽基功率半導體晶片和ＭＥＭＳ傳感器晶片，後者定位在高端ＬＥＤ晶片、第三代功率半導體器件和光電模塊。目前，１２吋線廠房已結頂，正在進行淨化廠房裝修和機電設備安裝，預計今年四季度進入試生產階段；後者已經在２０１９年四季度開始進入試生產。
２０１９年１０月８日，工信部在答覆政協十三屆全國委員會民進９組的《關於加快支持工業半導體晶片技術研發及產業化自主發展的提案》表示：「工業半導體材料、晶片、器件及絕緣柵雙極型電晶體（ＩＧＢＴ）模塊的發展滯後將制約我國新舊動能轉化及產業轉型，進而影響國家經濟發展。」
工信部表示，近年來先後推出多項政策推動關鍵技術攻關：一是於２０１７年推出「工業強基ＩＧＢＴ器件一條龍應用計劃」，針對新能源汽車、智能電網、軌道交通三大領域，重點支持ＩＧＢＴ設計、晶片製造、模塊生產及ＩＤＭ、上遊材料、生產設備製造等環節，促進ＩＧＢＴ及相關產業的發展。二是指導湖南省建立功率半導體製造業創新中心建設，整合產業鏈上下遊資源，協同攻關工業半導體材料、晶片、器件、ＩＧＢＴ模塊領域關鍵共性技術。三是指導中國寬禁帶半導體及應用產業聯盟發布《中國ＩＧＢＴ技術與產業發展路線圖（２０１８－２０３０）》，引導我國ＩＧＢＴ行業技術升級，推動相關產業發展。
IDM模式更有利於
自主高端功率半導體發展
從國際大廠的歷史來看，全球功率半導體龍頭均為ＩＤＭ（設計製造一體化）企業，如英飛凌、安森美、ＳＴ、羅姆等，他們擁有自己的晶圓廠、晶片廠、封測廠。在中國臺灣有茂達電子、富鼎電子等一批功率器件的設計企業。在國內，士蘭微、揚傑科技、華微電子為代表性的ＩＤＭ企業，中車時代電氣及比亞迪也選擇ＩＤＭ模式生產ＩＧＢＴ；華虹半導體、方正微電子以代工為主，華潤微電子以代工為主、但也在向ＩＤＭ模式方向發展，目前純設計企業包括韋爾股份、無錫新潔能等少數企業。這意味著製造能力建設是功率半導體企業走向中高端核心要素。
究其原因，功率半導體遵循特色工藝（Ｍｏｒｅ ｔｈａｎ Ｍｏｏｒｅ），即器件價值的提升不完全依靠尺寸的縮小，而是通過功能的增加。在這個意義上，ｅＮＶＭ、ＢｉＣＯＭＳ、ＲＦＣＯＭＳ、ＢＣＤ、ＭＥＭＳ等工藝都屬於非尺寸依賴的特色工藝。另外，功率半導體產品性能與應用場景密切相關，導致平臺多、產品類型多。例如安森美ＭＯＳＦＥＴ超過２，５００種，以及驅動晶片逾１５０種；英飛凌ＭＯＳＦＥＴ產品電壓範圍從１２Ｖ到９５０Ｖ，質量等級從工業級到汽車級，種類超過３３００種，相應的驅動晶片超過５００種。
可見，功率器件企業要構築核心競爭力，就需要在堅持以ＩＤＭ為主要經營模式的情況下，一方面以下遊終端用戶為主要服務對象，以更好地理解客戶需求，按需生產不同電性功能的功率器件，從而使生產更具彈性，有效提升生產效率；另一方面要在系統的引領下，持續開展技術和產品創新，以更好地加速技術及應用積累，在深度及廣度上覆蓋下遊客戶日益增長的定製化需求。
具體而言，國產品牌要切入客戶的供應鏈體系，就需要企業能夠支持長期研發和持續改進。例如，更換ＩＧＢＴ產品的認證周期在３年左右，下遊客戶對原供應商的粘性極強。這就需要企業通過ＩＤＭ模式形成的設計與工藝相結合的綜合實力，提升產品品質、加強控制成本，向客戶提供差異化的產品與服務，提高向大型廠商滲透的能力。只有對生產線和設備精通的企業才能突破這些技術難點。
例如，特定耐壓指標的ＩＧＢＴ器件，晶片厚度需要減薄到２００～１００μｍ，對於較高要求的器件，甚至需要減薄到６０～８０μｍ，目前國內普遍可以減薄到１７５μｍ。當矽片厚度減到２００～１００μｍ的量級，後續加工處理非常困難，矽片極易破碎和翹曲，特別是針對８吋以上的大矽片。據士蘭微電子人員的介紹，為突破超薄晶圓後道製造工藝的技術難點，士蘭微電子引進了全系列的業界先進位程設備，包括用於超薄晶圓薄化工藝的Ｔａｉｋｏ減薄機臺，與之配套的光刻、雜質高能注入及實現ＩＧＢＴ場截止層雜質激活的雷射退火等設備。２０１９年上半年實現１２０μｍ矽厚度的１３５０Ｖ ＲＣ ＩＧＢＴ器件的生產釋放，並實現對終端客戶的批量供貨，在感應加熱應用領域成功地替代了同類型進口器件產品。士蘭微電子的１３５０Ｖ ＲＣＩＧＢＴ系列產品基於自研的第三代場截止（Ｆｉｅｌｄ－Ｓｔｏｐ ＩＩＩ）工藝平臺，進一步優化後道工藝製程，在ＩＧＢＴ器件的內部集成了續流二極體結構。現在，士蘭微電子在自有的８英寸晶片生產線上已經全部實現了幾類關鍵工藝的研發與批量生產，是目前國內為數不多已全面掌握上述核心技術的大尺寸功率半導體器件廠家。
(懷新投資) (CIS)