功率半导体行业研究报告.docx

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1、功率半导体行业研究报告1.功率半导体行业市场综述1.1 定义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，随着国民经济的快速发展，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。1.2 分类功率半导体可以分为功率IC和功率分立器件两大类，其中，功率分立器件主要包括功率二极管、晶闸管、晶体管等产品。图2：功率半导体分类功率半导体分类跚高禾投资研究中心AC/DCDC/DC电源管理IC驱动管理IC目前，半导体企业采用的经营模式可以分为IDM模式和FableSS模式。I

2、DM模式为垂直整合元件制造模式，系早期半导体企业广泛采用的模式，采用该模式的企业可以独立完成芯片设计、晶圆制造、封装和测试等各垂直的生产环节。Fabless模式指无晶圆厂模式，采用该模式的企业专注于芯片的研发设计与销售，将晶圆制造、封装、测试等生产环节外包给第三方晶圆制造和封装测试企业完成。随着芯片终端产品和应用的日益繁杂，芯片设计难度快速提升，研发所需的资源和成本持续增加，促使全球半导体产业分工细化，Fabless模式已成为芯片设计企业的主流经营模式之一，如高通、博通、超微半导体等世界集成电路龙头公司均采用FableSS模式。1.3 功率半导体行业发展历程在功率半导体发展过程中，20世纪50

3、年代，功率二极管、功率三极管面世并应用于工业和电力系统。20世纪60至70年代，晶闸管等半导体功率器件快速发展。20世纪70年代末，平面型功率MOSFET发展起来20世纪80年代后期，沟槽型功率MOSFET和IGBT逐步面世，半导体功率器件正式进入电子应用时代。20世纪90年代，超级结MoSFET逐步出现，打破了传统硅基产品的性能限制以满足大功率和高频化的应用需求。对国内市场而言，功率二极管、功率三极管、晶闸管等分立器件产品大部分已实现国产化，而功率MOSFET特别是超级结MOSFET、IGBT等高端分立器件产品由于其技术及工艺的复杂度，还较大程度上依赖进口，未来进口替代空间巨大。1.4 功率

4、半导体行业市场规模1.4.1 全球功率半导体市场规模功率半导体的应用领域非常广泛，根据YOIe数据，2019年全球功率半导体市场规模为381亿美元，预计到2022年达到426亿美元，复合增长率为3.79%。其中，汽车、工业和消费电子是功率半导体的前三大终端市场。根据智研咨询的数据，2019年汽车领域占全球功率半导体市场的35.40%,工业领域占比为26.80%,消费电子占比为13.20%o随着对节能减排的需求日益迫切，功率半导体的应用领域从传统的工业领域和4C领域逐步进入新能源、智能电网、轨道交通、变频家电等市场。图5：2017-2023年全球功率半导体行业市场规模及增长率。500.0 12.

5、0%50.0-0.0 X-10.5%450.010.0%400.0 j8.0%350.0-6.0%300.04.0%250.02.0%200.00.0%150.0-2.0%100.0-4.0%-6.0%Ie 中国功率半导体市场规模（亿美元）同比增速（）2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E图6：功率半导体终端应用占比造消费电子ajk其他1.4.2中国功率半导体市场规模目前，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。同时，中国也是全球最大的功率半导体消费国，2020年市场需求规模将达到56亿美元，占全球需求比例约为3

6、9%。伴随国内功率半导体行业进口替代的发展趋势，未来中国功率半导体行业将继续保持增长，2021年市场规模有望达到57亿美元。根据OnIdia统计，预计2024年功率半导体全球市场规模将达到538亿美元，中国作为全球最大的功率半导体消费国，预计2024年市场规模达到197亿美元，占全球市场比重为36.6%o图7：2017-2023年中国功率半导体行业市场规模及增长率66.014.29%0.2中国功率半导体市场规模（亿美元）同比增速（%）1.5功率半导体行业产业链分析功率半导体产业链包括上游原材料，中游的芯片制造设计封装,以及下游的应用。图8：功率半导体行业产业链上游中游下游原材料芯片制造设计封装

7、线,应用厂商金君气体(BMD) ucWS消费电子ASML Nikon工业控5（Infineon网络通信TlHuatiah看能源汽车_SiIan航道交通Mo1.5.1上游分析功率半导体产业链上游是原材料，在材料方面，大硅片与气体以及光掩模是功率半导体行业的主要原材料构成。数据显示，在我国功率半导体原材料构成中，大硅片的占比为32.9%；气体占比为14.1%；光掩模占比为12.6机此外，晶圆供应商在上游产业链中仍占据较大话语权Q全球范围来看，12寸晶圆产能是过去几年主流新建方向，8寸晶圆产能增长缓慢Q在行业需求迅速回暖之时，功率器件代工供给资源更显紧张。在供需失衡情况下，晶圆代工成本及功率器件售价

8、均呈现上涨趋势。1.5.2中游分析功率半导体产业链中游是芯片制造设计封装目前我国已成为全球最大的功率半导体消费国Q数据显示，2020年市场需求规模将达到56亿美元，占全球需求比例约为39%。但目前我国功率半导体中高端产品国产化率仍较低，国内功率半导体厂商基本为IDM模式，即是指集芯片设计、制造、封测多个环节于一身的公司，例如比亚迪、英飞凌、三菱、士兰微等。但国内绝大多数厂商只在二极管、低压MOS器件、晶闸管等相对低端器件的生产工艺方面较为成熟，对于IGBT等高端器件，国内只有极少数厂商拥有生产和封装能力，国内销售的高端功率器件产品仍然被美、日、欧厂商所主导。1 .5.3下游分析功率半导体产业链

9、下游几乎应用于所有的电子制造业，应用领域广泛，其中汽车是我国功率半导体最为主要的市场。功率模组多用于新能源汽车、智能电网、轨道交通等各传统和新兴产业中的DC/AC逆变器、整流器、驱动控制电路方面。2 .功率半导体行业驱动因素2.1 国家政策的有利支持功率半导体器是我国重点鼓励和支持的行业之一，半导体行业的高速发展是国家科技实力的重要体现，是信息化社会的支柱产业之一,对国家安全有着举足轻重的战略意义。近年来，国家相关部委相继推出了一系列优惠政策，为半导体行业健康、快速发展营造了良好环境。2021年，国务院提出加强原创性引领性科技攻关，瞄准集成电路等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科

10、技项目。未来国家产业政策的支持将推动厂商进一步提高产品性能、可靠性和工艺技术，促进功率半导体行业的技术进步，形成先进技术的自有知识产权，优化国产功率半导体器件的产品结构，助力功率半导体行业快速发展。2.2 进口替代的市场机遇据InfineOn统计，2019年全球功率半导体市场中，欧美日呈现三足鼎立之势，英飞凌位居第一，占比19%,安森美次之，占比8.4%,前十大公司合计市占率达到58.3%,国外厂商市场占有率高。目前，国产功率半导体与进口功率半导体技术差距逐渐缩小。在制造层面，功率半导体技术成熟且发展较为缓慢，低制程即可满足工艺要求，国内众多IDM、代工厂商资源可以满足；在设备层面，功率半导体

11、国内设备与海外最先进设备代际差异为两代左右，海外二手设备可以支撑工艺和产能要求；在竞争层面，成本竞争激烈，同质化严重，海外巨头在基础功率器件上不占优势。未来，随着国内厂商逐步突破行业内高端产品的核心技术，中国功率半导体器件对进口的依赖将会减弱，进口替代的市场机遇逐渐显现。2.3 国民经济增长为行业奠定盈利基础我国经济总水平稳步上升，产业结构调整有序开展，居民对生活质量的要求逐渐提高，为功率半导体行业创造了巨大的盈利空间。行业内优秀厂商依托自主创新能力，提高产品附加值，在国民经济持续发展的大环境中持续成长。随着工业化进程的持续推进，功率半导体在工业中被广泛使用。根据准工业研究所的数据，2019年

12、中国工业互联网市场规模将达到6080亿元，预计2024年将达到12500亿元，五年复合增长率为15.5%。另一方面，中国人口红利逐步消失，提高社会生产力已成为重要目标之一。未来，功率半导体行业将朝着自动化和网络化方向发展。功率半导体器件是国民经济中各行业发展的基础元器件，其技术进步和应用领域的拓宽既能够促进工业的产业结构升级，也能为居民生活带来更多便利和舒适。3 .功率半导体行业制约因素3.1 中美贸易战不利于产业链水平提升目前，影响功率半导体器件价格走势的最大因素之一为中美贸易战,对中国大陆电子产品及出口贸易的不利影响日益显现。美国对华频频采取关税与禁运措施，严重依赖进口的中国大陆功率半导体

13、器件市场将受此影响，产品供给得不到稳定保证Q同时，中美贸易战还会对中国大陆全产业链水平的持续提升产生影响，尤其是在制造设备和材料方面表现得最为明显。3.2 产业化能力较差，技术水平落后于国际先进水平目前，本土设备供应商中部分设备的技术水平距离国际先进水平还有不小差距。如国产设备芯片焊接空洞率高达20对50%,而德国的真空焊接机可将空洞率控制低于遇。此外，我国功率半导体产业化能力较差，应建立健全支撑碳化硅、氮化钱材料、器件、模块和应用全产业链的配套产业体系，重点建设配套辅助材料、芯片制造设备、芯片封装和监测设备等的自主保障能力；以及夯实宽禁带功率半导体材料和器件产业化基础，在5G等领域实现重点突

14、破等具体产业发展问题。4 .功率半导体行业相关政策分析半导体行业是国民经济支柱性行业之一，其发展程度是衡量一个国家科技发展水平的核心指标。功率半导体是半导体行业的重要组成部分，关系到我国智能电网、高铁动力系统、汽车动力系统等关键零部件的自主可控战略，属于国家高度重视和鼓励发展的行业。近年来,为进一步鼓励国内半导体的整体发展，打破外国垄断，增强科技竞争力，国家相关部委出台了一系列支持和引导功率半导体行业发展的政策法规，主要如下：图9：功率半导体行业相关政策SdR卷酢与行业蟠关内S(0Dt!fi2b)将黑位5珞及号用二都一力.新一代售技求尸if M人大力卖喊互展的引，9K七力梭升复应TJSH针木军

15、 叁承B力探升WS电络设计水率 不际J工iR7* R ffJAi+a事-若阳度总装及-整ax技术帽升依蓑产业即沟改的配力应大造及看生当隼力聂斯等一代信总技术户北翼中包含电子修心尸也下木野元住力电子功率AJS斫汽产业戊户解件包拈金杭化物半导体：*效近Ifi ：MO5FED 中爆崛球极品体管芯片20H年 度改叠品和霰务格号口景OGBT）及伏、帙复二出省FPD丰2双旷Ii金属负化物城效；5M体管2016JSVDMOS）可TB5 3CR； . 5美:，以上大功率呈*膏（GTO） 箕血，很棣及? xr 中小功率智养楼境2o rn国另解办公斤美于潭化 产致会的若T总见大力支持象应里洛.航空发亚1及18、登机网络安全.人_1_抬讹萼美医哀故 .百家安全等学专业建道寸卡一费收技星命和产业交基及侪纣,开发晨促遗学H令圾乂Ii合MI快播遗断工日建长rv（美丁集成0踮生产企业对足要木竹集成电路生产企业实行税收优典K免BdL折合呆但的奥欣明生S= Zj y 美会金所而欣策同修 产企业可享受荷五年免?Z企好电M 第六冬至筵T