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2020 年全球功率半导体商场空间 约为 430 亿美元，据 Omdia 猜测到 2024 年将进一步添加至约 525 亿美元，未来 4 年 CAGR 约为 5%。另据 IHS 数据显现，2018 年我国功率半导体商场空间约为 138 亿美元，占全球 商场比例的 35%，估计 2021 年我国功率半导体商场空间将增至 159 亿美元，CAGR 约为 5%。
功率半导体用处广泛。功率半导体为可起到功率转化、功率放大、功率开关、线路保 护和整流等效果，其下流运用非常广泛，简直用于一切的电子制作职业，传统运用范畴包 括消费电子、网络通讯、电子设备等工业。跟着社会经济的快速开展及技能工艺的不断进 步，新能源轿车及充电桩、智能装备制作、物联网、新能源发电、轨道交通等新式运用领 域逐步成为功率半导体的重要运用商场，带动功率半导体需求快速添加。
功率半导体按类型可分为二极管、晶闸管、晶体管。1）功率二极管结构简略，有单 向导电性，广泛用于消费电子中。2）晶闸管体积小、可靠性高，多用于高压直流输电、 轨道交通。4）晶体管可进一步分类为 BJT\MOSFET\IGBT。BJT 有低导通压降特性，有电 放逐大和开关的效果，常用于家电和开关电路。MOSFET 有易于驱动、频率超高的特色， 首要运用于手机充电器、移动电源、车载导航等。IGBT 兼具 MOSFET 的高输入阻抗和双 极型三极管 BJT 的低导通压降两方面的长处，开关速度高，易于驱动，频率高，损耗低， 常用于 600V 以上的大功率设备，如电动轿车充电桩、逆变器等。
全球及我国功率半导体商场空间宽广。近年来，获益于社会经济、技能水平的前进以 及运用范畴的拓展，功率半导体的商场空间稳步添加。2020 年全球功率半导体商场空间 约为 430 亿美元，据 Omdia 猜测到 2024 年将进一步添加至约 525 亿美元，未来 4 年 CAGR 约为 5%。另据 IHS 数据显现，2018 年我国功率半导体商场空间约为 138 亿美元，占全球 商场比例的 35%，估计 2021 年我国功率半导体商场空间将增至 159 亿美元，CAGR 约为 5%。
轿车电子、工业电子、消费电子是功率半导体的首要运用范畴。从全球功率半导体的 下流运用范畴占比来看，2019 年轿车电子占比最多，达 35.4%，工业电子、消费电子的占 比别离为 26.8%和 13.2%，是第二、第三大运用范畴。从我国功率半导体的下流运用范畴 来看，2019 年在轿车电子相同占比最多达 27.4%、其次是消费电子、工业和电力，占比分 别为 23.1%和 18.6%。
方针、商场双导向，推动新能源轿车景气量上行。方针方面，多国二氧化碳限排方针、 新能源轿车补助方针左右开弓，以应对全球气候变暖压力，轿车电动化道路愈加显着。在 欧盟，ACEA 轿车温室气体排放协议规则，到 2030 年曾经，轿车二氧化碳排放量需低于 每公里 59 克。依据英飞凌测算，欧盟新能源轿车浸透率将在 2030 抵达 40%。在我国， 《新能源轿车工业开展规划（2021—2035 年）》提出新能源轿车开展愿景，计划到 2025 年， 国内新能源轿车浸透率抵达 20%。
轿车电动化大势所趋，功率半导体面对新的添加机会。以电力体系作为动力源的新能 源轿车，对电子元器材功率办理，功率转化才能提出了更高的要求。在传统轿车中，功率 半导体首要运用于车辆发动，发电和安全范畴，低压低功率电子元器材即可满意其作业需 求。而在新能源轿车中，电池输出的高电压需求进行频频的电压改换，电流逆变。这些电 路大幅进步了轿车对 IGBT、MOSFET、双极晶体管、二极管的需求，然后进步了单车功 率半导体价值。
估计 2025 年我国新能源轿车用功率半导体商场规划将达 104 亿元。乘联会估计 2025 年我国轿车销量将达 2400 万辆，若新能源轿车浸透率可以抵达规划提出的 20%，则 2025 年新能源轿车销量估计将抵达 480 万辆。依据英飞凌最新核算，全电池电动车（BEV）和 全插电混合电动车（PHEV）中功率半导体均匀价值约为 330 美元。假如不考虑我国新能 源轿车中占比较小的轻混电动车、燃料电池电动车，估计我国新能源轿车功率半导体商场 空间将在 2025 年抵达 104 亿元人民币。
电动车充电桩需求进步也将带动功率半导体需求添加。未来新能源轿车的遍及也必 将推动充电桩需求的进步，且跟着运用场景的优化，快充将成必定需求，带动充电桩功率 进步。而 IGBT 等功率半导体器材在是充电桩电源模块必不可少的部分。跟着充电桩数量 和功率的进步，相应的功率半导体商场空间将进一步扩展。
IGBT 约占充电桩 20%的本钱，估计 2025 年充电桩 IGBT 商场空间将达 35 亿元。我国轿车充电设备的保有量跟着新能源轿车商场的开展不断进步。2019 年我国新能源汽 车保有量 418.12 万辆，充电桩保有量 122 万座，车桩比约为 3.4：1。其间公共沟通电充 电桩交 30 万座，公共直流电充电桩 22 万座，私家充电桩 70 万座。由于直流电充电桩功 率高，充电速度快，更可以满意顾客需求，在未来有更高的进步空间。
从现在看来，新能源轿车作废周期在 8-10 年之间，按前述测算，2025 年新能源轿车 保有量将抵达 1847 万辆，跟着新基建的推动，假定到 2025 年车桩比进步至 3：1，可推 算出 2025 年充电桩保有量约为 615 万个，由于新基建偏重公共充电桩的建造，到 2025年，公共车桩比例有望抵达 50%。现在商场上公共直流电充电桩本钱约为 4 万元，公共交 流电充电桩本钱约 0.5 万元，私家沟通电充电桩本钱约 0.3 万元，IGBT 在充电桩中的本钱 约为 20％，咱们估计充电桩用功率半导体商场空间将在 2025 年抵达 35 亿元。
功率半导体是光伏逆变器中的中心器材。光伏发电体系由太阳能电池阵列、蓄电池、 逆变器组件、控制器和沟通/直流负载组成。由于太阳能电池发生的电能为直流电，要将发 出来的电回馈给电网，就需求将直流电经过光伏逆变器转化为电网要求的 220V、50HZ 的 沟通电。光伏逆变器中，功率半导体模组，分立器材起到进步转化功率、下降体系散热片 的尺度、进步相同电路板上的电流密度效果。
估计 2025 年光伏逆变器用功率半导体商场空间约为 44 亿元。以光伏发电为例，新 增装机和逆变器替换都将带来功率半导体的需求添加，依据 Trend Force 猜测，2025 年光 伏逆变器出货量将达 327GW。光伏发电设备的逆变器可选择组串式逆变器、会集式逆变 器和集散式逆变器，依据 CIPA 测算，2019 年上述三类逆变器的加权均匀本钱大约为 0.2 元/W，2025 年有望降至 0.15 元/W。假定光伏逆变器本钱中，功率半导体的占比在 9%左 右，估计 2025 年光伏逆变器功率半导体商场空间约为 44 亿元。
场景一，获益于 5G 基站数量进步带动功率半导体需求添加。为传输更很多的信息， 5G 传输信号所用电磁波比 4G 有更高的频率，这导致电磁波穿透才能下降，信号衰减速 度加快。为确保通讯信号疏通，5G 基站的掩盖密度有必要高于 4G 基站，因而基站数量将 坚持上升趋势。到现在，我国三大运营商 4G 基站数量算计 314 万座，若想抵达 4G 一 样的信号掩盖规划，5G 基站的数量将会是 4G 的 2 到 3 倍。更多的基站建造为功率半导 体的需求带来了更大的空间。
场景二，毫米波、Massive MIMO 等技能运用进步单个基站功率半导体价值量。为 完结大带宽，低延时网络传输，5G 通讯运用了毫米波、Massive MIMO 等技能。现在工 信部为三大运营商发放的 5G 车牌中，频谱均在 2GHz 以上，跟着 5G 商用化程度进步， 未来 5G 信号频谱可能将进入毫米波年代，进步基站的发射功率将成为运营商不得不面对 的问题。MIMO 是指经过多个天线发送、承受信号。在固定信号频率和发射功率的条件下， 天线数量越多，体系信道容量越高，信号掩盖规划越广。据英飞凌核算，4G 基站中运用 的 4T4RMIMO 中，功率半导体价值约为 25 美元，5G 基站中运用的 Massive MIMO 中， 功率半导体价值将进步至 100 美元。
场景三：5G 数据爆发式添加，云服务数据中心扩容带来功率半导体需求进步。5G 时 代，更高的传输速率伴跟着更大的瞬时数据量，蜂窝网络传输承载才能的进步将对手机功 率半导体提出更高的要求。此外，物联网的开展将带来更多终端设备，要贮存这些设备发 送的数据，云服务数据中心必将进步其存储容量、运算速度，这些建造将有用带动 AC/D C，DC/DC 等电源办理模块的需求。
场景四：雾核算为功率半导体带来增量商场。云核算是装配了很多服务器，存储器的 数据中心供给的服务，由于其不能支撑高移动性终端设备、不支撑地理位置信息等要素， 雾核算应运而生。选用分布式架构的雾核算更挨近网络边际，它将数据处理，运用程序集 中在例如路由器，机顶盒之类的网络边际设备中，这些设备的添加将带动功率半导体的用 量进步。
手机快充化进步功率半导体的需求。跟着人们对手机充电功率要求的进步，快充形式 成为首要的开展方向。快充的首要原理是进步充电电压或充电电流以抵达高功率充电的目 的，这一过程中需求 MOSFET 起到同步整流的效果，然后确保高电压充电的安全。GaN 基 MOSFET 是现在快充功率半导体的开展趋势，它可以使充电器削减发热，缩小充电器 体积。估计 2022 年全球有线 亿元，快充占比将抵达 91.2%，商场 空间达 986 亿元。据奥海科技招股书中测算，快速充电器中半导体资料本钱占比约为 12%， 估计 2022 年全球快充功率半导体商场空间约为 118.32 亿元。
家电变频化，中心器材功率半导体需求添加。家电变频是经过 IGBT，MOSFET，晶 闸管等功率半导体改动家电的供电频率，然后调理负载，起到下降功耗，减小损耗的效果。以空调为例，比较定频空调，变频空调避免了压缩机的频频敞开，可节省 15%-30%的电量。得益于节能、高效等特色，变频家电浸透率将在未来得到快速进步，然后带动功率半导体的需 求。据英飞凌测算，定频家电功率半导体价值量约为 0.7 欧元，而在变频家电内价值量约 为 9.5 欧元，比较进步逾越 12 倍。
估计到 2022 年变频家电用功率半导体商场空间将增至 462 亿元。依据 IHS 核算， 2017 年全球家电销量约为 7.11 亿台，其间可变频家电销量为 2.44 亿台，占比为 34%。预 计到 2022 年可变频家电销量将抵达 5.85 亿台，占比抵达 65%。变频家电 17-22 年销量 CAGR 为 19.1%。咱们依据以上数据进行测算，估计到 2022 年变频家电用功率半导体市 场空间添加至 432 亿元。（补白：按 1 欧元等于 7.78 元人民币汇率测算）。
8 英寸晶圆需求大增，加重产能严峻。现在大部分功率半导体器材已从原先的 6 英寸 晶圆出产线 英寸出产线，一起分立器材，MEMS，模仿芯片等半导体产品也将大 部分出产线 英寸厂。本年一季度以来“宅经济”推动电脑、平板类产品需求添加， 三季度以来，轿车、家电商场景气量继续回暖，叠加 5G、物联网、工业自动化等工业持 续推动，大幅拉动了功率半导体需求的添加，再加上芯片厂商因供应链安全需求进步安全 库存，使得晶圆厂产能继续处于满产状况，加重了 2018 年以来 8 英寸晶圆厂的产能严峻。
代工厂商 8 英寸产能利用率挨近满载。由于下流需求微弱，各大晶圆代工厂商 8 英寸 厂挨近满载。世界先进，华虹宏力 2020Q3 产能利用率均逾越 100%，联电，中芯世界产 能利用率也处在 95%的高位邻近。工厂现已超负荷运转，供货期也相应延伸，以功率器材 IGBT 为例，当时的供货期远高于 IGBT 正常 7-8 周的供货期。英飞凌、安森美、Microsemi 等 IGBT 供货商 2020Q1 的供货期已达 13-30 周。
8 英寸产能严峻短期内较难缓解。晶圆代工厂近年来的新建产能首要为 12 英寸产线 英寸出产线 英寸晶圆厂仍旧少于 200 座。尽管依据 SEMI 猜测，由于移动通讯、物联网等需求的添加，2022 年 8 英寸晶圆厂产能估计将添加 70 万片/月，占现有产能的 12%，使全球 8 英寸晶圆产能抵达 650 万片/月。但依据以往经 验，新建晶圆厂从建造规划到投产往往需求 2 年左右的时刻，短期内较难处理产能严峻的 窘境。
功率半导体价格有望上涨。由于 8 英寸晶圆需求大增，代工厂产能利用率处在高位， 且受疫情影响，海外规划较大的晶圆厂和封测厂连续宣告停产，意法半导体停工形成全球 半导体缺货严峻。并且 8 英寸新产能投产也需时刻和产能爬坡期，估计当时 8 英寸晶圆产 能严峻短期内仍将继续，近期部分代工厂已宣告对部分 8 英寸晶圆客户进步价格。联电通 过法说会证明了现在部分晶圆代工厂 8 英寸晶圆提价的信息，并考虑调高 2021 年榜首季 度价格。世界先进现在也正在与客户商谈 8 英寸晶圆代工价格上涨的事宜。估计 8 英寸晶 圆代工的提价状况将向下流传导，以 8 英寸晶圆为首要运用渠道的功率半导体价格有望上 涨。
第三代半导体资料更适于制作高温、高频、抗辐射及大功率器材。与硅基半导体资料 比较，以 GaN，SiC 为代表的第三代半导体资料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、 更高的热导率、更高的电子饱满速率及更高的抗辐射才能，更适合于制作高温、高频、抗 辐射及大功率器材。由于其可以大幅进步电子器材的高压、高频、高功率的特性，在轿车 电子，新能源，快充等范畴中有着广泛运用。
单个器材均匀本钱更低。与硅器材比较，SiC 器材单个管芯的价格是其 3 至 5 倍，但 由于 SiC 的尺度更小，在同一片晶圆上可以出产的数量更多，均匀每个器材的本钱更低。一般可以经过添加晶圆尺度或添加单片晶圆器材数量来下降出产本钱。
出产功率进步，有望进一步下降本钱。各大 SiC 厂商现在已首要运用 6 英寸晶圆进行 出产，但与广泛运用于传统资料功率器材的 8 英寸晶圆比较均匀出产本钱仍旧较高。意法 半导体表明 SiC 晶圆出产的下一步相同是 8 英寸晶圆，出产功率将显着进步。英飞凌则已 经经过其“冷切技能”，完结在晶圆尺度不变的状况下，芯片产值翻倍的方针，将有用下降 其出产本钱。
浸透率添加势头微弱。由于 SiC、GaN 资料的宽禁带宽度、高击穿电场、高热导率、 等愈加优异的资料功用，在高压、高频、高功率范畴有着显着优势。据 Yole 猜测，估计 2023 年 SiC、GaN 在功率半导体器材中的运用占比将别离抵达 3.75%与 1%，且呈加快渗 透趋势。未来跟着工艺的老练带来出产本钱的下降，第三代半导体的浸透率有望进一步上 升。
估计 2022 年全球 SiC/GaN 功率半导体商场空间将逾越 10/4.6 亿美元，CAGR 挨近 40%/79%。获益于新能源轿车和新能源发电未来的快速添加，运用于轿车 DC-DC 转化器 \车载电池充电器\光伏逆变器等范畴中的 SiC 功率器材也将迎来快速添加。Yole 猜测到 2022 年 SiC 功率半导体商场空间将逾越 10 亿美元，CAGR 挨近 40%。由于快充与 5G 的 快速开展，运用于快充充电器/射频器材中的 GaN 功率器材凭仗更高的转化功率、更低的 产品功耗等功用优势未来生长空间巨大。Yole 猜测，到 2022 年 GaN 功率半导体商场空间 将逾越 4.6 亿美元，CAGR 挨近 79%。
国内功率半导体商场空间巨大，但国产化率较低。2018 年我国功率半导体商场空间 抵达 138 亿美元，占全球商场比例的 35%。但功率半导体国产化程度较低，据前瞻工业研 究院数据显现，2017 年我国功率半导体国产化率低于 50%，其间 IGBT 单管、MOSFET 的国产化率不到 40%。
全球功率半导体前 8 大厂商均为海外公司。2018 年全球功率半导体前 5 大厂商市占 率算计为 43.5%，竞赛格式较为涣散。榜首名为德国英飞凌，占比 18.6%，美国安森美， 欧洲的意法半导体排列第二、第三名。全球前 8 大功率半导体厂商均为海外公司。
中低端产品国内厂商已完结很多出口，但高端产品范畴比例依然较低。当时二极管等 低端功率半导体的国内企业商场比例较高，而商场比例较大的中高端产品较大程度上依然依靠进口。由于二极管工艺相对简略，技能壁垒较低，国内厂商已基本完结国产代替。我 国自 2014 年起，每年二极管出口数量均逾越进口数量。估计国内功率半导体厂商凭仗成 熟的工艺和本钱优势，未来仍将坚持较大的商场比例。
高端产品范畴商场会集度高，前十名简直均为海外企业。MOSFET 和 IGBT 作为功率 半导体中相对高端的产品，由于其技能门槛较高，竞赛格式会集，2018 年全球 CR5 市占 率算计均逾越 60%。IGBT 商场比例前十厂商均为海外厂商，而 MOSFET 商场比例前十 厂商除第八名安世半导体（闻泰科技子公司）为国内公司外，其它均为海外厂商。
当时国内功率半导体厂商营收体量较低，未来收入添加空间巨大。2019 年英飞凌、 安森美在我国区的营收别离为 167.5、99.4 亿人民币。而国内功率半导体营收规划较大的 华润微、扬杰科技 2019 年的营收为 22.7 和 20.1 亿人民币，仅为英飞凌我国区营收的 13% 左右，其他国内功率半导体企业 2019 的营收仅为英飞凌我国区营收的 3%~5%。可见，当 前国内功率半导体厂商营收体量较低，但展望未来来看，收入添加空间巨大。
较慢的迭代频率和较长的产品生命周期给国内功率半导体厂商有利的追逐关键。逻 辑芯片寻求先进制程，技能晋级周期较短一般为 1-2 年。快速的晋级迭代使得国内厂商追 赶难度较大，而功率半导体的生命周期长达 5-10 年。以英飞凌为例，英飞凌已于 2018 年 底推出第 7 代 IGBT 产品，较第 4 代产品面积削减 25%，本钱和功耗也进一步下降。但市 场干流仍是其第四代 IGBT 产品，该产品于 2007 年发布。据英飞凌数据显现，其 IGBT3 和 IGBT4 在进入商场后 10 年内收入继续添加，且估计添加趋势仍将保持。功率半导体较 慢的迭代速度和较长的产品生命周期给了国内厂商有利的追逐关键。
功率半导体技能难度相对较低，出资强度相对较小，是国产代替的最佳打破赛道。数 字芯片技能壁垒高，资金投入大，寻求制程的先进性和更大的器材密度。台积电在 5nm 制 程渠道出资 250 亿美元，三星新的 5nm 芯片出产线 亿美元，中芯世界的 14nm 及 以下 SN1 项目出资额 91 亿美元。而功率半导体对制程的要求较低，先进制程并非影响产 品功用的决定性要素。比方士兰微与厦门半导体集团一起出资 170 亿元建造 2 条 12 英寸 90-65nm 出产线，技能处于世界抢先水平，而单条产线 亿人民币。较 低的进入门槛，较少的制程依靠性，叠加产品较长的生命周期，使功率半导体成为国内厂 商完结国产代替的最佳赛道。
国内厂商具有快速呼应和本钱优势。与国外竞赛对手比较，国内厂商与下流客户的沟 通本钱低，供货速度快，服务才能强，可以快速呼应下流客户的定制化需求，具有快速响 应的优势。此外，国内功率半导体厂商还具有较低的运费，人工本钱等优势。
方针、资金助力功率半导体职业开展。近年来，国家不断推出多项方针别离从工业发 展、研讨开发、财税出资等方面支撑包含功率半导体在内的半导体工业开展。国务院于 2020 年 8 月印发《新时期促进集成电路工业和软件工业高质量开展的若干方针》从财税、 投融资、研讨开发等全面支撑半导体职业的开展。方针的全面支撑将成为功率半导体职业 快速开展的催化剂。此外国家在资金层面也给予支撑，国家集成电路工业基金（简称大基 金）一期、二期也先后于 2014 年、2019 年树立，其间大基金一期募资金额 1387 亿元， 大基金二期注册资本 2041.5 亿元。据集微网核算，大基金一期出资范畴包含：集成电路制作 67%，规划 17%，封测 10%，装备资料 6%。在大基金及其所撬动的社会资本的出资带动下，我 国集成电路工业取得了杰出开展。
国内功率半导体厂商研制开销/人员不断扩展。近年来国内厂商加大研制投入，研制 开销快速添加，多家厂商 2020 年度前三季度的研制开销已挨近 2019 年全年水平，研制人 员数量也呈快速添加趋势。
部分产品技能水平已抵达国外干流水准。继续的研制投入带来了国内功率半导体厂 商的技能前进。部分功率半导体产品已抵达与国外干流竞品的平等技能水平。比方，华润 微已树立国内抢先的 Trench-FS 工艺渠道，具有 600V-6500V IGBT 工艺才能，在 MOSFET 方面可供给-100V 至 1500V 的全系列产品。斯达半导具有根据第六代 Trench Field Stop 技 术的 1700V IGBT 芯片及配套的快康复二极管芯片技能。新洁能 MOSFET 国内抢先，可 供给 12-250V 沟槽型/500-900V 超结/30-300V 屏蔽栅 MOSFET 产品，功用挨近英飞凌主 流产品。
国内厂商产能扩张助力比例进步。在技能前进的一起，国内功率半导体厂商也不断加 大出资建厂脚步，扩展产能以进步商场比例。如：斯达半导出资 2.5 和 2.2 亿元用于新能 源轿车用 IGBT 模块扩产项目和 IPM 模块项目，士兰微出资 15 亿元用于 8 英寸出产线 亿元用于半导体功率器材封装测试产线。
经过以上剖析，咱们以为国内厂商有望凭仗技能前进、本钱优势和快速呼应才能完结 国产代替、比例进步。当时功率半导体国产化率较低首要会集在高端产品范畴。但功率半 导体职业由于技能迭代较慢、产品生命周期较长、出资强度相对较小的特色，有望成为国 产代替的最佳赛道。当时国内功率半导体厂商凭仗继续的研制投入，部分产品的功用已达 到世界干流水平，在国内方针积极支撑的有利条件下，有望凭仗技能前进、快速呼应才能 和本钱优势完结国产代替，完结商场比例的大幅进步。
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