功率半導(dǎo)體是電子裝置電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心元器件,幾乎用于所有需要電能處理和轉(zhuǎn)換的場景。自20世紀(jì)50年代開始發(fā)展,至今形成以二極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等為代表的多世代產(chǎn)品體系。

其中,MOSFET、IGBT是半導(dǎo)體功率器件市場主要細(xì)分市場,占比分別為40%、25%,附加值更高,也是增長最為強(qiáng)勁的產(chǎn)品。整體來看,在低壓下,MOSFET相對IGBT在電性能和價格上具有優(yōu)勢;超過600V以上,IGBT的相對優(yōu)勢凸顯,電壓越高,IGBT優(yōu)勢越明顯。#功率半導(dǎo)體#功率分立器件性能參數(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ρ龋?/p>

隨著全球 “碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)推進(jìn),Yole預(yù)計功率半導(dǎo)體器件市場規(guī)模2026年有望達(dá)到262億美元,年復(fù)合增長6.9%。中國是全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國,隨著新能源車、風(fēng)電、光伏、儲能、充電樁等需求持續(xù)旺盛,IGBT和MOSFET有望步入快速發(fā)展期,并具備廣闊的國產(chǎn)替代空間。功率半導(dǎo)體分立器件應(yīng)用領(lǐng)域:

資料來源:黃山芯微招股說明書
MOSFET
MOSFET又稱MOS、MOS管,是電壓控制型器件,具有開關(guān)和功率調(diào)節(jié)功能,當(dāng)前正朝著制程縮小、技術(shù)變化、工藝進(jìn)步和材料迭代發(fā)展。MOSFET是低功率細(xì)分市場的關(guān)鍵。與其他功率半導(dǎo)體相比,MOSFET的開關(guān)速度快、開關(guān)損耗小,能耗低、熱穩(wěn)定性好、便于集成,在節(jié)能以及便攜領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。在全球5G基礎(chǔ)設(shè)施和5G手機(jī)、PC及云服務(wù)器、新能源汽車、新基建等市場推動下,全球MOSFET市場以較高速度增長。從下游應(yīng)用領(lǐng)域的占比來看,汽車電子及充電樁是功率半導(dǎo)體最主要的下游應(yīng)用領(lǐng)域,占比20%-30%,消費(fèi)電子占比20%以上,工業(yè)領(lǐng)域約占20%。

根據(jù)英飛凌測算,電動汽車中半導(dǎo)體價值量接近傳統(tǒng)汽車的兩倍,在高端電動汽車中MOSFET器件用量可達(dá)250只,汽車電動化浪潮將給MOSFET帶來巨大的增量空間。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù),在功率MOSFET市場,2021年,全球TOP 10的供應(yīng)商市占率合計占比達(dá)到78.3%。從競爭格局來看,全球MOSFET行業(yè)集中度高,歐美廠商占據(jù)第一梯隊。行行查數(shù)據(jù)顯示,排名第一的英飛凌2021年全球市場份額達(dá)25.5%,全球功率MOSFET市場仍由英飛凌、安森美、東芝等歐美日系廠商主導(dǎo)。TOP 10廠商中,中國大陸廠商華潤微、Ne xperia(聞泰子公司)和士蘭微的市占率合計占比僅為12.1%。國內(nèi)企業(yè)在中國MOSFET市場的市占率仍處于較低水平,但收入前十的廠家中已經(jīng)開始出現(xiàn)國產(chǎn)功率器件廠商。出于供應(yīng)鏈安全、市場供應(yīng)緊張等多方面因素的考量,國內(nèi)的整車廠、Tier1等下游客戶會有較大意愿導(dǎo)入國產(chǎn)供應(yīng)商。

IGBT
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是能源交換與傳輸?shù)暮诵钠骷追Q電力電子裝置的“CPU”。其工作頻率介于晶閘管和MOSFET之間,能耗低、散熱小,器件穩(wěn)定性高。IGBT廣泛應(yīng)用于光伏、風(fēng)電等大功率逆變器以及新能源汽車電控系統(tǒng)和直流充電樁。IGBT分為IGBT芯片和IGBT模塊。其中IGBT模塊是由IGBT芯片封裝而來,具有參數(shù)優(yōu)秀、最高電壓高、引線電感小的特點,是IGBT最常見的應(yīng)用形式,IGBT模塊常用于大電流和大電壓環(huán)境。

根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù),國內(nèi)的IGBT產(chǎn)量從2015年的498萬只增長至2021年的2580萬只,規(guī)模不斷增長,但產(chǎn)能與需求之間仍存在較大缺口。從全球IGBT競爭格局來看,行業(yè)較為集中。英飛凌是行業(yè)的絕對龍頭,在IGBT分立器件和模組的市占率分別達(dá)28.87%和33.07%。2021年,全球IGBT分立器件市占率前三的廠家市場份額合計達(dá)到了53.24%,國產(chǎn)廠商僅士蘭微一家以3.5%的市場份額進(jìn)入全球IGBT分立器件市占率前十廠商。

資料來源:天風(fēng)證券IGBT模組市場CR3達(dá)56.91%,國產(chǎn)廠商斯達(dá)半導(dǎo)和中車時代的市占率合計占比為5.01%。

2022年國內(nèi)車載功率模塊市場份額方面,已有斯達(dá)半導(dǎo)、比亞迪半導(dǎo)和時代電氣三家國內(nèi)廠商躋身前五,合計裝機(jī)量占比接近50%,從國內(nèi)IDM模式的龍頭IGBT產(chǎn)能規(guī)劃來看,比亞迪半導(dǎo)、中車時代2022年8寸晶圓產(chǎn)能均實現(xiàn)翻倍增長,從國內(nèi)Fab廠(華虹半導(dǎo)、中芯紹興、先進(jìn)積塔)IGBT產(chǎn)能規(guī)劃來看亦能實現(xiàn)60%以上成長。受益于新能源行業(yè)的快速發(fā)展,以MOSFET和IGBT為代表的第二代功率半導(dǎo)體器件有望迎來黃金發(fā)展期。
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