目前消費(fèi)電子疲軟繼續(xù)蔓延，半導(dǎo)體設(shè)計(jì)端分化明顯，存儲(chǔ)、CPU等產(chǎn)品需求延續(xù)弱勢，但IGBT和SiC等功率器件逐步迎來收獲期。半導(dǎo)體周期拐點(diǎn)已至，曙光乍現(xiàn)。

在整個(gè)半導(dǎo)體周期背景下，新能源汽車儼然已成為逆勢窗口產(chǎn)業(yè)。2021年全球的新能源汽車銷量約672萬臺(tái)，平均每輛新能源汽車中的功率器件價(jià)值占到了車用半導(dǎo)體器件總價(jià)的55%以上。

中國新能源車企發(fā)展勢頭迅猛，2022年1-10月累計(jì)產(chǎn)量約為547.7萬臺(tái)，累計(jì)同比增長114%。其中比亞迪以135.9萬輛的銷量，領(lǐng)跑新能源車企，相比去年同期40.1萬輛的銷量，同比增長238.7%，新能源市場份額占比30.7%；特斯拉中國以33.5萬輛的銷量排名季軍，相比去年同期21.8萬輛的銷量，同比增長53.5%，新能源市場份額占比7.6%。

既然談到了新能源車企，就一定繞不開當(dāng)下非常火熱的第三代半導(dǎo)體話題。當(dāng)前在通信、航空航天等領(lǐng)域中，第三代半導(dǎo)體氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)器件的身影層出不窮。考慮到成本等因素，目前功率器件中主要還是硅基 MOSFET 和硅基 IGBT。但受材料本身特性的限制，硅基功率器件已經(jīng)漸漸難以滿足5G基站、新能源車及高鐵等新興應(yīng)用對(duì)器件高功率及高頻性能的需求。

那么功率器件到底在半導(dǎo)體中扮演著什么角色呢？在本文中，我們將從功率器件的概況、市場分布與競爭格局、國內(nèi)外發(fā)展差距以及國產(chǎn)化替代的現(xiàn)狀等幾個(gè)方面，簡要探討一下功率器件行業(yè)的現(xiàn)狀與趨勢。

功率半導(dǎo)體行業(yè)基本概述

功率半導(dǎo)體器件，也稱為電力電子器件，半導(dǎo)體行業(yè)的重要細(xì)分領(lǐng)域。主要用于電力設(shè)備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件。逆變（直流轉(zhuǎn)換成交流）、整流（交流轉(zhuǎn)換成直流）、斬波（直流升降壓）、變頻（交流之間轉(zhuǎn)換）是基本的電能轉(zhuǎn)換方式。

功率半導(dǎo)體主要分為功率分立器件和功率IC。

1)功率分立器件,二極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等產(chǎn)品。

2）功率 IC ，涵蓋驅(qū)動(dòng)/控制/保護(hù)/接口/監(jiān)測等外圍電路，包括 AC/DC、DC/DC、電源管理 IC 和驅(qū)動(dòng)IC 等。

目前，以碳化硅和氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體，憑借其大幅降低電力傳輸中能源消耗的顯著優(yōu)勢，在功率器件和射頻器件領(lǐng)域大放異彩，已逐漸開始替代傳統(tǒng)的材料，成為全球半導(dǎo)體行業(yè)的研究焦點(diǎn)。

全球功率器件市場規(guī)模及競爭格局預(yù)測分析

據(jù)Omdia預(yù)計(jì)，全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模由2017年的441億美元增長至2019年的464億美元。2022年全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)481億美元。

圖2數(shù)據(jù)來源：Omdia、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，國際廠商優(yōu)勢明顯，全球前十大功率半導(dǎo)體公司均為海外廠商，競爭格局相對(duì)集中。據(jù)IHS Markit預(yù)計(jì)，英飛凌、安森美、意法為行業(yè)前三名參與者，市場份額分別占比19.0%、9.0%、5.3%，行業(yè)CR3為33.3%，CR5為42.9%。

圖3數(shù)據(jù)來源：IHS Markit，東興證券研究所

上述提到了全球功率器件三千億賽道（481億美元），那接下來就讓我們看看中國的市場規(guī)模發(fā)展如何。據(jù)IBS統(tǒng)計(jì)，2021年中國功率器件市場規(guī)模約為711億元，預(yù)計(jì)2025年市場規(guī)模將增長至1102億元。

圖4數(shù)據(jù)來源：IBS、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

交貨周期持續(xù)拉長

行業(yè)景氣度居高不下

根據(jù)全球主要功率半導(dǎo)體器件廠商交貨周期變化情況了解到，2022年一季度海外主流功率器件廠商交貨周期和價(jià)格均呈現(xiàn)上升態(tài)勢，海外供應(yīng)商幾乎全品類貨期均有上行。如MOS意法半導(dǎo)體為47-52周；英飛凌交期在52-65周，價(jià)格呈上漲趨勢；安森美在36-52周，還將所有產(chǎn)品的訂單取消窗口期延長至120天，部分產(chǎn)品價(jià)格上調(diào)；而IGBT的英飛凌交期已經(jīng)在39-50周，意法半導(dǎo)體的交期也在47-52周。同時(shí)各廠家發(fā)給供應(yīng)商數(shù)據(jù)，產(chǎn)品的漲價(jià)幅度從6%到37%不等。

從下表具體來看，總體增速仍維持高位，各廠家產(chǎn)品快速升級(jí)，持續(xù)帶動(dòng)功率器件的下游需求，全行業(yè)景氣度有望維持高位，長期來看潛力巨大。

功率器件壁壘高

國際大廠具先發(fā)優(yōu)勢

當(dāng)前全球大功率器件需求快速上升，英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)體等仍占據(jù)高端市場。根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年英飛凌市場份額遙遙領(lǐng)先，MOSFET、IGBT單管、IGBT 模塊市場份額分別為24.4%、29.3%、36.5%，隨后是安森美、意法、東芝、瑞薩、三菱等歐美日系企業(yè)，中國廠家在份額占比上還是有一定差距。

專利，近5年來，日本原創(chuàng)申請(qǐng)占總申請(qǐng)的63%，主要側(cè)重于雙極晶體管以及MOSFET；

美國申請(qǐng)量占比為49%位居次席，專利申請(qǐng)主要集中在MOSFET；

中國申請(qǐng)?jiān)诠β拾雽?dǎo)體器件領(lǐng)域的申請(qǐng)量占中國總申請(qǐng)量的比例高達(dá)84%，申請(qǐng)側(cè)重于MOSFET及晶閘管，但多邊申請(qǐng)比例很低，尚不足4%。

從人才發(fā)展來看，近年來由于市場需求的不斷變化，國內(nèi)高端人才仍然較為缺乏，行業(yè)高端人才儲(chǔ)備相對(duì)不足，在一定程度上給國產(chǎn)企業(yè)快速發(fā)展帶來了一定的挑戰(zhàn)。

功率器件面臨國產(chǎn)化窗口

當(dāng)前國產(chǎn)化率仍有較大空間

目前***在功率器件二極管、中低壓 MOSFET、晶閘管等領(lǐng)域替代較好。同時(shí)在高壓MOSFET和IGBT 器件等中高端領(lǐng)域，部分企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)突破。

MOSFET：雖被英飛凌長期壟斷，但目前國內(nèi)一些廠家如華潤華晶，士蘭微，楊杰，華微電子等在低壓MOSFET等中低端產(chǎn)品已嶄露頭角；

Si IGBT：在此領(lǐng)域被英飛凌、三菱電機(jī)等國際大廠壟斷，國內(nèi)廠家如中車，嘉興斯達(dá)，比亞迪在技術(shù)等領(lǐng)域已在逐漸追趕；

SiC ：CREE、意法半導(dǎo)體和安森美等占比達(dá)50%以上，國產(chǎn)廠家大多在Fabless，晶圓 、封裝、測試等都依賴于代工廠，生產(chǎn)穩(wěn)定性、批次一致性較差。國內(nèi) SiC 產(chǎn)業(yè)規(guī)模如瑞能來說與國外相比尚有較大差距，急需加速發(fā)展。

國產(chǎn)功率器件廠家

技術(shù)推進(jìn)下的挑戰(zhàn)與新機(jī)遇

近年來國內(nèi)功率半導(dǎo)體公司成長迅速，有以士蘭微、華潤微、時(shí)代電氣、安世為代表的IDM廠商，也有以斯達(dá)半導(dǎo)、新潔能、東微半導(dǎo)為代表的Fabless公司，以及IDM和Fabless 并舉的揚(yáng)杰科技。

1）產(chǎn)品方面

士蘭微：2021年底，公司12寸特色工藝晶圓生產(chǎn)線月產(chǎn)能已達(dá)4萬片，先進(jìn)化合物半導(dǎo)體制造生產(chǎn)線月產(chǎn)能已達(dá)7萬片，已做到了全球前十；

斯達(dá)半導(dǎo)：2021年斯達(dá)半導(dǎo)營業(yè)收入為17.07億元，同比增長77.22%，使用其自主芯片生產(chǎn)的車規(guī)級(jí)IGBT模塊在全球市場配套超過20萬輛汽車；

安世：加強(qiáng)了在中高壓 Mosfet、化合物半導(dǎo)體產(chǎn)品 SiC 和 GaN 產(chǎn)品布局，獲得了 4000 片/月的 IGBT 產(chǎn)能，預(yù)計(jì) SiC MOSFET 新品在 2022 年量產(chǎn)；

華潤微：2021 MOSFET 收入達(dá) 26 億元，IGBT 收入約2 億元，前擁有6英寸晶圓制造產(chǎn)能約為23萬片/月，8英寸晶圓制造產(chǎn)能約為13萬片/月；

2）技術(shù)方面

士蘭微：6寸SiC功率器件芯片生產(chǎn)線預(yù)計(jì)今年Q3通線，12寸功率產(chǎn)線建設(shè)并成功量產(chǎn)；

斯達(dá)半導(dǎo)：完成第七代IGBT 研發(fā)，進(jìn)入量產(chǎn)階段，同時(shí)推出了基于第七代微溝槽技術(shù)的車規(guī)級(jí)650V/750V IGBT芯片研發(fā)成功，預(yù)計(jì)今年開始批量供貨；

東微半導(dǎo)體：推出高功率超級(jí)結(jié)產(chǎn)品，相繼研發(fā)了并聯(lián)SiC的IGBT及寬禁帶場效應(yīng)晶體，已有產(chǎn)品的工作電壓范圍已覆蓋 600V-1350V，工作電流覆蓋至15A-160A；

新潔能：SiC MOSFET、GaN HEMT產(chǎn)品正處于流片驗(yàn)證階段， 600V-1350V 的 溝槽型場截止IGBT、500V-900V 的第三代超結(jié)功率 MOSFET、30V-300V 的屏蔽柵功率MOSFET、12V-250V 的溝槽型功率 MOSFET 均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)及系列化；

由于功率半導(dǎo)體的迭代速度相對(duì)較慢，越來越多國產(chǎn)廠商產(chǎn)品取得突破，國內(nèi)供應(yīng)商有了更充足的時(shí)間追趕國際頭部公司，國產(chǎn)替代空間較大。

國產(chǎn)廠商匯總