晶片國產替代黃金賽道!手機快充和電動車都離不開,揭秘功率半導體

2020-12-11 騰訊網

功率半導體應用領域廣泛,下遊需求旺盛帶動功率半導體市場規模持續增長。新能源車滲透率提升帶動功率半導體需求增長,預計 2025 年中國新能源汽車用功率半導體市場規模將達 104 億元。

配套充電樁數量增長疊加快速充電需求驅動充電樁功率提升,預計 2025 年充電樁用功率半導體市場空間將達 35 億元。新能源發電市場規模持續擴張,預計 2025 年光伏逆變器用功率半導體市場空間約為 44 億元。

5G 時代,基站數量擴充且功率提升,疊加雲計算、霧計算擴容,加大功率半導體使用需求。家電變頻化& 消費電子快充化,驅動功率半導體用量進一步增加。

據 Omdia 預測,全球功率半導體市場規模將從 2020 年的 430 億美元增至 2024 年的 525 億美元,複合增速約為 5%。

本期的智能內參,我們推薦民生證券的研究報告《功率半導體量價齊升,國產替代正當時》,揭秘最新功率半導體的國產替代趨勢。

本期內參來源:民生證券

原標題:

《功率半導體量價齊升,國產替代正當時》

作者:王芳 等

一、下遊需求旺盛驅動功率半導體市場規模增長1、功率半導體用途廣泛,市場空間 廣闊

功率半導體用途廣泛。功率半導體為可起到功率轉換、功率放大、功率開關、線路保護和整流等作用,其下遊應用十分廣泛,幾乎用於所有的電子製造行業,傳統應用領域包括消費電子、網絡通信、電子設備等產業。隨著社會經濟的快速發展及技術工藝的不斷進步,新能源汽車及充電樁、智能裝備製造、物聯網、新能源發電、軌道交通等新興應用領域逐漸成為功率半導體的重要應用市場,帶動功率半導體需求快速增長。

功率半導體 按類型可分為二極體、晶閘管、電晶體 。1)功率二極體結構簡單,有單向導電性,廣泛用於消費電子中。2)晶閘管體積小、可靠性高,多用於高壓直流輸電、軌道交通。4)電晶體可進一步分類為 BJT\MOSFET\IGBT。BJT 有低導通壓降特性,有電流放大和開關的作用,常用於家電和開關電路。MOSFET 有易於驅動、頻率超高的特點,主要應用於手機充電器、移動電源、車載導航等。

IGBT 兼具 MOSFET 的高輸入阻抗和雙極型三極體 BJT 的低導通壓降兩方面的優點,開關速度高,易於驅動,頻率高,損耗低,常用於 600V 以上的大功率裝置,如電動汽車充電樁、逆變器等。

▲功率半導體的應用領域

▲功率半導體 按類型分類

全球及中國功率半導體市場空間廣闊 。近年來,受益於社會經濟、技術水平的進步以及應用領域的拓寬,功率半導體的市場空間穩步增長。2020 年全球功率半導體市場空間約為 430 億美元,據 Omdia 預測到 2024 年將進一步增長至約 525 億美元,未來 4 年 CAGR約為 5%。另據 IHS 數據顯示,2018 年中國功率半導體市場空間約為 138 億美元,佔全球市場份額的 35%,預計 2021 年中國功率半導體市場空間將增至 159億美元,CAGR 約為5%。

▲全球功率半導體市場空間 (億美元)

▲中國功率半導體市場空間(億美元)

汽車電子、工業 電子 、消費電子是功率半導體的主要應用領域。從全球功率半導體的下遊應用領域佔比來看,2019 年汽車電子佔比最多,達 35.4%,工業電子、消費電子的佔比分別為 26.8%和 13.2%,是第二、第三大應用領域。從中國功率半導體的下遊應用領域來看,2019 年在汽車電子同樣佔比最多達 27.4%、其次是消費電子、工業和電力,佔比分別為 23.1%和 18.6%。

▲2019 年全球功率半導體下遊 應用領域佔比

▲2019 年中國功率半導體下遊 應用領域佔比

2、新能源汽車產業發展提振功率半導體需求

政策、市場雙導向,推動新能源汽車景氣度上行。政策方面,多國二氧化碳限排政策、新能源汽車補貼政策雙管齊下,以應對全球氣候變暖壓力,汽車電動化路線愈加明顯。在歐盟,ACEA 汽車溫室氣體排放協議規定,到 2030 年以前,汽車二氧化碳排放量需低於每公裡 59 克。根據英飛凌測算,歐盟新能源汽車滲透率將在 2030 達到 40%。在中國,《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》提出新能源汽車發展願景,計劃到2025年,國內新能源汽車滲透率達到 20%。

▲全球主要國家二氧化碳排放管理與發展

汽車電動化大勢所趨,功率半導體面臨新的增長機遇。以電力系統作為動力源的新能源汽車,對電子元器件功率管理,功率轉換能力提出了更高的要求。在傳統汽車中,功率半導體主要應用於車輛啟動,發電和安全領域,低壓低功率電子元器件即可滿足其工作需求。而在新能源汽車中,電池輸出的高電壓需要進行頻繁的電壓變換,電流逆變。這些電路大幅提高了汽車對 IGBT 、MOSFET、 、雙極電晶體 、二極體的需求,從而提升了單車功率半導體價值。

▲純電動汽車結構圖

預計 2025 年中國新能源汽車用功率半導體市場規模將達 104 億元。乘聯會預計 2025年中國汽車銷量將達 2400 萬輛,若新能源汽車滲透率能夠達到規劃提出的 20%,則 2025年新能源汽車銷量預計將達到 480 萬輛。

根據英飛凌最新統計,全電池電動車(BEV)和全插電混合電動車(PHEV)中功率半導體平均價值約為 330 美元。如果不考慮我國新能源汽車中佔比較小的輕混電動車、燃料電池電動車,預計中國新能源汽車功率半導體市場空間將在 2025 年達到 104 億元人民幣。

▲中國汽車 、 新能源汽車銷量測算(萬輛)

▲中國新能源汽車功率半導體市場空間測算

電動車充電樁需求提升也將帶動功率半導體需求增長。未來新能源汽車的普及也必將推動充電樁需求的提升,且隨著應用場景的優化,快充將成必然需求,帶動充電樁功率提升。而 IGBT 等功率半導體器件在是充電樁電源模塊必不可少的部分。隨著充電樁數量和功率的提升,相應的功率半導體市場空間將進一步擴大。

▲新能源電動汽車直流充電樁控制電路圖

▲新能源電動汽車交流電樁控制電路圖

IGBT 約佔充電樁 20% 的成本,預計 2025 年充電樁 IGBT 市場空間達將達 35 億元 。我國汽車充電設施的保有量隨著新能源汽車市場的發展不斷提升。2019 年中國新能源汽車保有量 418.12 萬輛,充電樁保有量 122 萬座,車樁比約為 3.4:1。其中公共交流電充電樁交 30 萬座,公共直流電充電樁 22 萬座,私人充電樁 70 萬座。由於直流電充電樁功率高,充電速度快,更能夠滿足消費者需求,在未來有更高的提升空間。

從目前看來,新能源汽車報廢周期在 8-10 年之間,按前述測算,2025 年新能源汽車保有量將達到 1847 萬輛,隨著新基建的推進,假設到 2025 年車樁比提升至 3:1,可推算出 2025 年充電樁保有量約為 615 萬個,由於新基建側重公共充電樁的建設,到 2025年,公共車樁比例有望到達 50%。目前市場上公共直流電充電樁成本約為 4 萬元,公共交流電充電樁成本約 0.5 萬元,私人交流電充電樁成本約 0.3 萬元,IGBT 在充電樁中的成本約為 20%,我們預計充電樁用功率半導體市場空間將在 2025 年達到 35 億元。

▲中國充電樁保有量與測算(萬輛)

▲中國充電樁 IGBT 市場空間測算

3、新能源發電裝機量持續增長,帶動功率半導體需求

功率半導體是光伏逆變器中的核心器件。光伏發電系統由太陽能電池陣列、蓄電池、逆變器組件、控制器和交流/直流負載組成。因為太陽能電池產生的電能為直流電,要將發出來的電回饋給電網,就需要將直流電通過光伏逆變器轉換為電網要求的 220V、50HZ 的交流電。

光伏逆變器中,功率半導體模組,分立器件起到提高轉換效率、降低系統散熱片的尺寸、提高相同電路板上的電流密度作用。

▲採用全橋拓撲架構的光伏逆變器電路

▲光伏逆變器成本結構佔比

預計 2025 年光伏逆變器用功率半導體市場空間約為 44 億元。以光伏發電為例,新增裝機和逆變器更換都將帶來功率半導體的需求增長,根據 Trend Force 預測,2025 年光伏逆變器出貨量將達 327GW。

光伏發電設備的逆變器可選擇組串式逆變器、集中式逆變器和集散式逆變器,根據 CIPA 測算,2019 年上述三類逆變器的加權平均成本大約為 0.2元/W,2025 年有望降至 0.15 元/W。假設光伏逆變器成本中,功率半導體的佔比在 9%左右,預計 2025 年光伏逆變器功率半導體市場空間約為 44 億元。

4、5G 時代四大場景, 驅動功率半導體需求提升

場景一 ,受益於 5G 基站數量提升帶動功率半導體需求增長。為傳輸更大量的信息,5G 傳輸信號所用電磁波比 4G 有更高的頻率,這導致電磁波穿透能力降低,信號衰減速度加快。為保證通訊信號暢通,5G 基站的覆蓋密度必須高於 4G 基站,因此基站數量將保持上升趨勢。截至目前,我國三大運營商 4G 基站數量合計 314 萬座,若想達到 4G 一樣的信號覆蓋範圍,5G 基站的數量將會是 4G 的 2 到 3 倍。更多的基站建設為功率半導體的需求帶來了更大的空間。

▲帶動功率半導體增長的四個 5G 場景

場景二, 毫米波、Massive MIMO 等技術應用提升單個基站功率半導體價值量。為實現大帶寬,低延時網絡傳輸,5G 通信使用了毫米波、Massive MIMO 等技術。目前工信部為三大運營商發放的 5G 牌照中,頻譜均在 2GHz 以上,隨著 5G 商用化程度提升,未來 5G 信號頻譜可能將進入毫米波時代,提高基站的發射功率將成為運營商不得不面臨的問題。

MIMO 是指通過多個天線發送、接受信號。在固定信號頻率和發射功率的條件下,天線數量越多,系統信道容量越高,信號覆蓋範圍越廣。據英飛凌統計,4G 基站中使用的 4T4RMIMO 中,功率半導體價值約為 25 美元,5G 基站中使用的 Massive MIMO 中,功率半導體價值將提升至 100 美元。

▲不同通信制式下基站耗電量對比圖

▲5G MIMO 功率半導體用量對比

場景三:5G 數據爆發式增長,雲服務數據中心擴容帶來功率半導體需求提升。5G 時代,更高的傳輸速率伴隨著更大的瞬時數據量,蜂窩網絡傳輸承載能力的提升將對手機功率半導體提出更高的要求。此外,物聯網的發展將帶來更多終端設備,要儲存這些設備發送的數據,雲服務數據中心必將提高其存儲容量、運算速度,這些建設將有效帶動 AC/DC,DC/DC 等電源管理模塊的需求。

場景四: 霧計算為功率半導體帶來增量市場。雲計算是裝配了大量伺服器,存儲器的數據中心提供的服務,由於其不能支持高移動性終端設備、不支持地理位置信息等因素,霧計算應運而生。採用分布式架構的霧計算更接近網絡邊緣,它將數據處理,應用程式集中在例如路由器,機頂盒之類的網絡邊緣設備中,這些設備的增加將帶動功率半導體的用量提升。

5、消費電子為功率半導體帶來巨大增量

手機快充 化提 升 功率半導體 的 需求。隨著人們對手機充電效率要求的提高,快充模式成為主要的發展方向。快充的主要原理是提高充電電壓或充電電流以達到高功率充電的目的,這一過程中需要 MOSFET 起到同步整流的作用,從而保證高電壓充電的安全。GaN基 MOSFET 是目前快充功率半導體的發展趨勢,它可以使充電器減少發熱,縮小充電器體積。

預計 2022 年全球有線充電器市場空間 1081 億元,快充佔比將達到 91.2%,市場空間達 986 億元。據奧海科技招股書中測算,快速充電器中半導體材料成本佔比約為 12%,預計 2022 年全球快充功率半導體市場空間約為 118.32 億元。

▲快速充電器電路示意圖

家電變頻化,核心器件功率半導體需求增加。家電變頻是通過 IGBT,MOSFET,晶閘管等功率半導體改變家電的供電頻率 ,從而調節負載,起到降低功耗,減小損耗的作用。以空調為例,相比定頻空調,變頻空調避免了壓縮機的頻繁開啟,可節約 15%-30%的電量。

得益於節能、高效等屬性,變頻家電滲透率將在未來得到快速提升,從而帶動功率半導體的需求。據 英飛凌測算,定頻家電功率半導體價值量約為 0.7 歐元,而在變頻家電內價值量約為 9.5 歐元,相比提升超過 12 倍。

預計到 2022 年 年 變頻 家電用功率半導體市場空間 將至 增至 462 億元。根據 IHS 統計,2017 年全球家電銷量約為 7.11 億臺,其中可變頻家電銷量為 2.44 億臺,佔比為 34%。預計到 2022 年可變頻家電銷量將達到 5.85 億臺,佔比達到 65%。變頻家電 17-22 年銷量CAGR 為 19.1%。我們根據以上數據進行測算,預計到 2022 年變頻家電用功率半導體市場空間增長至 432 億元。(備註:按 1 歐元等於 7.78 元人民幣匯率測算)。

▲單機家電平均功率半導體使用量 (歐元)

▲ 全球家電出貨量(百萬臺)

二、 晶圓代工 產能緊張, 有望帶動功率半導體價格上漲

8 英寸晶圓需求大增 ,加劇產能緊張。目前大部分功率半導體器件已從原先的 6 英寸晶圓生產線轉移至 8 英寸生產線,同時分立器件,MEMS,模擬晶片等半導體產品也將大部分生產線轉移至 8 英寸廠。今年一季度以來「宅經濟」推動電腦、平板類產品需求增長,三季度以來,汽車、家電市場景氣度持續回暖,疊加 5G、物聯網、工業自動化等產業持續推進,大幅拉動了功率半導體需求的增長,再加上晶片廠商因供應鏈安全需要提高安全庫存,使得晶圓廠產能持續處於滿產狀態,加劇了 2018 年以來 8 英寸晶圓廠的產能緊張。

代工廠商 8 英寸 產能利用率接近滿載。由於下遊需求強勁,各大晶圓代工廠商 8 英寸廠接近滿載。世界先進,華虹宏力 2020Q3 產能利用率均超過 100%,聯電,中芯國際產能利用率也處在 95%的高位附近。工廠已經超負荷運轉,供貨期也相應延長,以功率器件IGBT 為例,當前的供貨期遠高於 IGBT 正常 7-8 周的供貨期。英飛凌、安森美、Microsemi等 IGBT 供應商 2020Q1 的供貨期已達 13-30 周。

▲ 部分8 英寸晶圓代工廠產能利用率

8 英寸產能緊張短期內較難緩解。晶圓代工廠近年來的新建產能主要為12英寸產線,新 8 英寸生產線建設步伐緩慢。2019 年全球 8 英寸晶圓廠仍舊少於 200 座。雖然根據SEMI 預測,由於移動通訊、物聯網等需求的增長,2022 年 8 英寸晶圓廠產能預計將增加70 萬片/月,佔現有產能的 12%,使全球 8 英寸晶圓產能達到 650 萬片/月。但根據以往經驗,新建晶圓廠從建設規劃到投產往往需要 2 年左右的時間,短期內較難解決產能緊張的困境。

▲全球 8 英寸廠和 12 英寸廠數量變化 (座)

功率半導體價格有望上漲。由於 8 英寸晶圓需求大增,代工廠產能利用率處在高位,且受疫情影響,海外規模較大的晶圓廠和封測廠陸續宣布停產,意法半導體罷工造成全球半導體缺貨嚴重。而且 8 英寸新產能投產也需時間和產能爬坡期,預計當前 8 英寸晶圓產能緊張短期內仍將持續,近期部分代工廠已宣布對部分 8 英寸晶圓客戶提高價格。

聯電通過法說會證實了目前部分晶圓代工廠 8 英寸晶圓漲價的信息,並考慮調高 2021 年第一季度價格。世界先進目前也正在與客戶商談 8 英寸晶圓代工價格上漲的事宜。預計 8 英寸晶圓代工的漲價情況將向下遊傳導,以 8 英寸晶圓為主要應用平臺的功率半導體價格有望上漲。

三、性能優勢& 成本下降,第三代半導體材料加速滲透1、第三代半導體材料具有更好的產品性能

第三代半導體材料更適於製作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。與矽基半導體材料相比,以 GaN,SiC 為代表的第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力,更適合於製作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。由於其能夠大幅提升電子器件的高壓、高頻、高功率的特性,在汽車電子,新能源,快充等領域中有著廣泛應用。

▲第三代半導體 器件的主要應用領域

2、技術趨於成熟,帶動成本下降

單個器件平均成本更低。與矽器件相比,SiC 器件單個管芯的價格是其 3 至 5 倍,但由於 SiC 的尺寸更小,在同一片晶圓上可以生產的數量更多,平均每個器件的成本更低。通常可以通過增加晶圓尺寸或增加單片晶圓器件數量來降低生產成本。

生產效率提高 , 有望進一步降低成本。各大 SiC 廠商目前已主要使用 6 英寸晶圓進行生產,但與廣泛應用於傳統材料功率器件的 8 英寸晶圓相比平均生產成本依舊較高。意法半導體表示 SiC 晶圓生產的下一步同樣是 8 英寸晶圓,生產效率將顯著提升。英飛凌則已經通過其「冷切技術」,實現在晶圓尺寸不變的情況下,晶片產量翻倍的目標,將有效降低其生產成本。

3、 SiC, GaN 第三代功率半導體成長空間廣闊

滲透率增長勢頭強勁。由於 SiC、GaN 材料的寬禁帶寬度、高擊穿電場、高熱導率、等更加優異的材料性能,在高壓、高頻、高功率領域有著明顯優勢。據 Yole 預測,預計2023 年 SiC、GaN 在功率半導體器件中的使用佔比將分別達到 3.75%與 1%,且呈加速滲透趨勢。未來隨著工藝的成熟帶來生產成本的降低,第三代半導體的滲透率有望進一步上升。

▲SiC ,GaN ,Si 在功率半導體器件的滲透率

預計 2022 年全球 SiC/GaN 功率半導體市場空間將超過 10/4.6 億美元,CAGR 接 接 近40%/79% 。受益於新能源汽車和新能源發電未來的快速增長,應用於汽車 DC-DC 轉換器\車載電池充電器\光伏逆變器等領域中的 SiC 功率器件也將迎來快速增長。Yole 預測到2022 年 SiC 功率半導體市場空間將超過 10 億美元,CAGR 接近 40%。由於快充與 5G 的快速發展,應用於快充充電器/射頻器件中的 GaN 功率器件憑藉更高的轉化效率、更低的產品功耗等性能優勢未來成長空間巨大。Yole 預測,到 2022 年 GaN 功率半導體市場空間將超過 4.6 億美元,CAGR 接近 79%。

▲SiC 功率元件市場發展與應用趨勢(億美元)

▲GaN 功率元件市場發展與應用趨勢(億美元)

四、技術進步、 產能擴張,加速實現國產替代1、功率半導體國產化率較低,主要集中在高端領域

國內功率半導體市場空間 巨大 ,但國產化率較低。2018 年中國功率半導體市場空間達到 138 億美元,佔全球市場份額的 35%。但功率半導體國產化程度較低,據前瞻產業研究院數據顯示,2017 年我國功率半導體國產化率低於 50%,其中 IGBT 單管、MOSFET的國產化率不到 40%。

▲2017 年功率半導體各器件國產化率

全球功率半導體前 8 大 廠商均為海外公司 。2018 年全球功率半導體前 5 大廠商市佔率合計為 43.5%,競爭格局較為分散。第一名為德國英飛凌,佔比 18.6%,美國安森美,歐洲的意法半導體分列第二、第三名。全球前 8 大功率半導體廠商均為海外公司。

▲2018 年全球功率半導體分立器件及模組的競爭格局

中低端產品 國內廠商已實現大量出口 , 但 高端產品 領域份額依然較低。當前二極體等低端功率半導體的國內企業市場份額較高,而市場份額較大的中高端產品較大程度上仍然依賴進口。由於二極體工藝相對簡單,技術壁壘較低,國內廠商已基本完成國產替代。我國自 2014 年起,每年二極體出口數量均超過進口數量。預計國內功率半導體廠商憑藉成熟的工藝和成本優勢,未來仍將保持較大的市場份額。

▲ 中國二極體及類似半導體器件進出口情況

高端產品 領域市場 集中度高 ,前十名幾乎均為海外企業。 。MOSFET 和 IGBT 作為功率半導體中相對高端的產品,由於其技術門檻較高,競爭格局集中,2018 年全球 CR5 市佔率合計均超過 60%。IGBT 市場份額前十廠商均為海外廠商,而 MOSFET 市場份額前十廠商除第八名安世半導體(聞泰科技子公司)為國內公司外,其它均為海外廠商。

▲2018 年 年球 全球 IGBT 分立器件市場格局

▲2018 年 年球 全球 MOSFET 分立器件市場格局

當前國內功率半導體廠商營收體量較低,未來收入增長空間巨大。2019 年英飛凌、安森美在中國區的營收分別為 167.5、99.4 億人民幣。而國內功率半導體營收規模較大的華潤微、揚傑科技 2019 年的營收為 22.7 和 20.1 億人民幣,僅為英飛凌中國區營收的 13%左右,其他國內功率半導體企業 2019 的營收僅為英飛凌中國區營收的 3%~5%。可見,當前國內功率半導體廠商營收體量較低,但展望未來來看,收入增長空間巨大。

▲2019 年國內功率半導體廠商營收(億人民幣)

2、功率半導體技術迭代較慢& 政策支持助力國內廠商份額提升

較慢的迭代頻率和較長的產品生命周期給國內 功率半導體 廠商 有利 的 追趕契機 。邏輯晶片追求先進位程,技術升級周期較短一般為 1-2 年。快速的升級迭代使得國內廠商追趕難度較大,而功率半導體的生命周期長達 5-10 年。

以英飛凌為例,英飛凌已於 2018 年底推出第 7 代 IGBT 產品,較第 4 代產品面積減少 25%,成本和功耗也進一步降低。但市場主流仍是其第四代 IGBT 產品,該產品於 2007 年發布。據英飛凌數據顯示,其 IGBT3和 IGBT4 在進入市場後 10 年內收入持續增長,且預計增長趨勢仍將維持。功率半導體較慢的迭代速度和較長的產品生命周期給了國內廠商有利的追趕契機。

▲英飛凌各代 IGBT 產品進入市場後收入變化情況

功率半導體技術難度相對較低, 投資強度相對較小 , 是國產替代的最佳突破賽道 。數字晶片技術壁壘高,資金投入大,追求製程的先進性和更大的器件密度。臺積電在 5nm 製程平臺投資 250 億美元,三星新的 5nm 晶片生產線投資 81 億美元,中芯國際的 14nm 及以下 SN1 項目投資額 91 億美元。而功率半導體對製程的要求較低,先進位程並非影響產品性能的決定性因素。比如士蘭微與廈門半導體集團共同投資 170 億元建設 2 條 12 英寸90-65nm 生產線,技術處於國際領先水平,而單條產線平均投資額不到 100 億人民幣。較低的進入門檻,較少的製程依賴性,疊加產品較長的生命周期,使功率半導體成為國內廠商完成國產替代的最佳賽道。

國內廠商具有 快速響應和成本 優勢。與國外競爭對手相比,國內廠商與下遊客戶的溝通成本低,供貨速度快,服務能力強,能夠快速響應下遊客戶的定製化需求,具有快速響應的優勢。此外,國內功率半導體廠商還具有較低的運費,人工成本等優勢。

政策 、資金 助力功率半導體行業發展。近年來,國家不斷推出多項政策分別從產業發展、研究開發、財稅投資等方面支持包括功率半導體在內的半導體產業發展。國務院於2020 年 8 月印發《新時期促進集成電路產業和軟體產業高質量發展的若干政策》從財稅、投融資、研究開發等全面支持半導體行業的發展。政策的全面支持將成為功率半導體行業快速發展的催化劑。

此外國家在資金層面也給予支持,國家集成電路產業基金(簡稱大基金)一期、二期也先後於 2014 年、2019 年成立,其中大基金一期募資金額 1387 億元,大基金二期註冊資本 2041.5 億元。 據集微網統計,大基金一期投資領域包括:集成電路製造67%,設計 17%,封測 10%,裝備材料 6%。在大基金及其所撬動的社會資本的投資帶動下,我國集成電路產業取得了良好發展 。

▲功率半導體行業政策梳理

3、技術進步產能擴張,國產替代未來可期

國內功率半導體廠商研發支出/ 人員不斷擴大。近年來國內廠商加大研發投入,研發支出快速增長,多家廠商 2020 年度前三季度的研發支出已接近 2019 年全年水平,研發人員數量也呈快速增加趨勢。

▲國內功率半導體廠商研發支出 (萬元)

▲國內功率半導體廠商研發人員數量 (人)

部分產品技術水平已達到國外主流水準。持續的研發投入帶來了國內功率半導體廠商的技術進步。部分功率半導體產品已達到與國外主流競品的同等技術水平。比如,華潤微已建立國內領先的 Trench-FS 工藝平臺,具備 600V-6500V IGBT 工藝能力,在 MOSFET方面可提供-100V 至 1500V 的全系列產品。斯達半導擁有基於第六代 Trench Field Stop 技術的 1700V IGBT 晶片及配套的快恢復二極體晶片技術。新潔能 MOSFET 國內領先,可提供 12-250V 溝槽型/500-900V 超結/30-300V 屏蔽柵 MOSFET 產品,性能接近英飛凌主流產品。

▲國內主要功率半導體廠商概況

國內廠商 產能擴張助力份額提升 。在技術進步的同時,國內功率半導體廠商也不斷加大投資建廠步伐,擴大產能以提升市場份額。如:斯達半導投資 2.5 和 2.2 億元用於新能源汽車用 IGBT 模塊擴產項目和 IPM 模塊項目,士蘭微投資 15 億元用於 8 英寸生產線,新潔能投資 3.2 億元用於半導體功率器件封裝測試產線。

▲國內主要功率半導體廠商概況

通過以上分析,國內廠商有望憑藉技術進步、成本優勢和快速響應能力實現國產替代 、 份額提升 。當前功率半導體國產化率較低主要集中在高端產品領域。但功率半導體行業因為技術迭代較慢、產品生命周期較長、投資強度相對較小的特點,有望成為國替代的最佳賽道。當前國內功率半導體廠商憑藉持續的研發投入,部分產品的性能已達到國際主流水平,在國內政策積極支持的有利條件下,有望憑藉技術進步、快速響應能力和成本優勢完成國產替代,實現市場份額的大幅提升。

智東西認為,功率半導體的應用十分廣泛,從幾十毫瓦的耳機放大系統,到上千兆瓦的高壓直流傳輸過程;從儲能、家電,到IT 產品、網絡通訊,只要是涉及電的領域,都存在它的身影。國內市場發展前景廣闊,實現技術突破、產品提升,以及進口替代是我國功率半導體行業未來發展的必然選擇。隨著工業、汽車、無線通訊和消費電子等領域新應用的不斷湧現以及節能減排需求日益迫切,我國功率半導體有龐大的市場需求,容易催生新產業新技術,在國家政策利好下,功率半導體將成為「中國芯」的最好突破口。

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