功率半导体行业市场分析.docx

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1、功率半导体行业市场分析1多维市场持续推动，功率半导体稳健增长1.1 功率半导体介绍及分类功率半导体，又称电力电子器件或功率电子器件，是电子产业链中最核心的一类器件之一。能够实现电能转换和电路控制，在电路中主要起着功率转换、功率放大、功率开关、线路保护、逆变（直流转交流）和整流（交流转直流）等作用。功率半导体包括功率半导体分立器件（含模块）以及功率IC等。其中，功率半导体分立器件，按照器件结构划分，可分为二极管、晶闸管和晶体管等。图表2：各功率半导体市场份额占比SCMOSFETW二K)BT“七据研究数据，功率半导体分立器件中，以MOSFET和IGBT为代表的晶体管占比最大,约28.8%。从目前市

2、场需求来看,硅基MOSFET、硅基IGBT以及碳化硅为目前功率半导体分立器件的主力产品。本文也将重点围绕硅基MoSFET、IGBT和碳化硅等功率分立器件（含模块）展开分析和研究。MOSFET,具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、制造工艺简单和辐射强等优点，通常被用于放大电路或开关电路。MOSFET按照不同的工艺可分为平面型P1anarMOSFET、沟槽型TrenChM0SFET屏蔽栅Sgtmosfet和超级结SJMOSFET。按照导电沟道可分为N沟道和P沟道，即N-MOSFET和PMOSFETo按照栅极电压幅值可分为耗尽型和增强型。随着MOSFET技术和工艺不断成熟，成本将不断下调。中高端产品

3、也将逐渐向中低端产品下沉。比如TrenchMoSFET将从中端下沉至中低端，替代部分平面MOSFET的低端市场。SGTMOSFET将部分替代TrenchMOSFET的低压应用市场，从中高端下沉至中端。sgtmosfetSjmosfet和碳化硅mosfet或是mosfet未来三大主力产品。自上世纪70年代MOSFET诞生以来，从平面MOSFET发展到TrenchMOSFET,再到SGTMOSFET和SJMOSFET,再到当下火热的第三代宽禁带MOSFET（碳化硅、氮化线）,功率MOSFET的技术迭代方向主要围绕制程、设计（结构上变化）、工艺优化以及材料变更，以实现器件的高性能高频率、高功率和低损

4、耗等。IGBT俗称电力电子装置的“CPU”，是能源变换与传输的核心器件，由BJT和MoSFET组合而成，是一种全控型、电压驱动的功率半导体器件。IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。IGBT同时具有BJT和MOSFET的优点，即高输入阻抗、低导通压降、驱动功率小而饱和压降低等，IGBT与BJT或MOS管相比，其优势是它提供了一个比标准双极型晶体管更大的功率增益,以及更高的工作电压和更低的MOS管输入损耗。因此广泛应用于直流电压为6C）OV及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路和牵引传动等场景。S414:IGBT实物及IGBT单管、模块和IPM姓险比收一

5、MW.A-ftu-an局gmoocnRt4A4t4.tatRx：MGBTfft.IGBY*T1*HGBTyq.YUatMf.aRtt4Mt*.AiGtT*,MIGBT相比MOSFET,可在更高电压下持续工作，同时需要兼顾高功率密度、低损耗、高可靠性、散热好、低成本等因素。一颗高性能、高可靠性与低成本的IGBT芯片，不仅仅需要在设计端不断优化器件结构，对晶圆制造和封装也提高了更高的要求。1.2 中国功率半导体发展现状产品由低端逐步走向中高端，国产替代空间广阔。我国功率半导体产业仍处于起步阶段,总体呈现产业链完整、厂家多、发展迅速等特点。截止2023年4月，中国功率半导体相关企业已超320家。主要

6、分布在广东（130家）和江苏（56家）等东南沿海地区。国产功率半导体已在众多领域应用，特别是低端产品，如二极管、三极管、晶闸管、低压MoSFET（非车规）等，已初现“规模化效应、国产化率相对较高”等特点。在中高端领域，如SJMOSFET、IGBT、碳化硅等，特别是车规产品，由于起步晚、工艺相对复杂以及缺乏车规验证机会等问题，国内厂家依然在追随海外厂家技术发展路线。但近年来，市场逐渐从依赖进口向国内自给自足转变，国产替代潜力大。图表6:中国功率半导体发展路径2017年至今芯片进口金额持续处于高位，功率半导体市场空间足够大。据中国海关总署数据，2023年，中国进口集成电路6354.8亿个，同比增长

7、16.92%o全年进口金额累计为4325.54亿美元，同比增涨23.59%。中国为功率半导体消费大国，2023年中国功率半导体市场规模约为183亿美元，同比增长6.4%,预计2023年将进一步增长至191亿美元。国家和地方政策支持，加速国产替代进程。受益于国家和地方政府的鼓励政策，国内电动汽车与充电桩、光伏与储能等领域需求增长，功率半导体竞争格局有望被重塑国内功率半导体的国产化进程有望加速。1.3 功率半导体前景广阔，汽车、充电桩和光伏多轮驱动功率半导体应用前景广阔，几乎涵盖了所有电子产业链。以MOSFET、IGBT以及SiCMOSFET为代表的功率器件需求旺盛。根据性能不同，广泛应用于汽车、

8、充电桩、光伏发电、风力发电、消费电子、轨道交通、工业电机、储能、航空航天和军工等众多领域。图表9:功率半导体的不同应用据统计数据预测，至2025年，全球功率半导体分立器件和模块的市场规模将分别达到76亿美元和113亿美元。据中国产业信息网数据,2023年中国大陆地区IGBT市场规模预计达到290.8亿元，同比增长11.6%。据中国半导体器件行业现状深度分析与未来投资预测报告数据，2023年中国大陆地区MOSFET市场规模将达到396.2亿元（56.6亿美元，人民币兑美元汇率按照7计算），同比增长4.8%。以MOSFET为例，据统计预测，到2026年，全球MOSFET（包括分立器件和模块）市场总

9、规模预计将达到94.8亿美元，复合增长率达3.8%（2023年至2026年）。MOSFET汽车应用（电动汽车和汽车充电桩）占比居首位，高达33%,其中电动汽车和充电桩分别占比25%和8%0从耐压范围看，到2026年，低压MOSFET（0-40V）占总需求的39%,中压（41V-400V）占26%,高压（大于等于600V）广泛应用在220V系统中，占总需求的35%。同时，SiCMOSFET和GaNMOSFET市场渗透率在逐步提高。2023年以来，电动汽车、汽车充电桩和光伏逆变器可谓拉动功率半导体增长的三驾马车。电动汽车：电动汽车进一步渗透终端消费市场，带动功率器件和模块需求快速增长。特别是Me）

10、SFET和IGBT（包括单管及模组）的增长较为显著。据投研数据，2023年中国车规级IGBT市场规模为47.8亿元，预计到2025年，其将达到151.6亿元。据芯谋研究数据，2023年和2025年中国车规MOSFET的市场规模分别为73.5亿元（10.5亿美元，汇率按7计算）和122.5亿元（预测数据，17.5亿美元，汇率按7计算）。充电桩：受益于新能源汽车快速增长，与之配套的充电桩市场亦呈现快速发展态势。据亿渡数据预测，至2026年，中国充电设施市场规模将达2870.2亿元，2023年到2026年复合增长率高达37.83%o从直流充电桩相关零部件分解可以看出，充电机是充电桩的最核心部件，成本

11、占充电桩的50%以上，而功率半导体是充电机的最核心组成部分，成本占充电机的一半以上。图表15:充电桩成本分解光伏：据中国光伏行业协会数据，至2025年，中国新增光伏装机保守预测为90GW,同比增长10%。据数据预测，2025年中国光伏逆变器市场规模达196亿元。逆变器是光伏系统的心脏，中高压Me)SFET、IGBT及碳化硅等功率器件是光伏逆变器的核心，其决定着光伏逆变器的性能高低，进而直接影响光伏系统的稳定性、发电效率以及使用寿命。据研究数据，光伏逆变器主要由机械件、电感和半导体器件构成，分别占比27.6%、14.2%、11.8%。综上，在电动汽车、充电桩以及光伏逆变器等多轮驱动下，功率器件有

12、望稳健增长，为千亿赛道奠定坚实路基。2 .汽车电动化大势所趋，功率半导体深度受益汽车的百年史里，数次技术变革都极大的推动了汽车消费和汽车工业的发展，如发动机控制、自动变速、底盘、主被动安全、通信及多媒体影音等技术。虽然这些技术给汽车的驾驶感受和舒适性都带来了提升，但汽车能源供给方式、驾驶方式以及驱动方式都没有发生变化。如今,传统燃油车动力和传动系统将被电动车的大、小三电系统取代。自动驾驶、线控底盘、网联化和软件化，车、路和云端协同等赋予了汽车新的定义和生命力。汽车已不再单单是一个载客的交通工具，而是被定义为一个智能科技终端、可以在其中工作和休闲的第三移动空间。2.1 电动汽车加速渗透，IGBT

13、、MOSFET最先受益电动汽车作为新能源汽车的最重要载体和代表，是承载先进汽车科技的代名词，也逐渐成为消费者选择的主流。而中国已成为引领全球电动汽车技术发展的最大的新能源汽车产销市场。2016年中国电动汽车市场渗透率仅有1%。而在疫情等外界因素影响之下，2023年前三季度中国电动汽车市场渗透率已经达到24%,实现了飞跃式增长。图表19：2016至2023Q1Q3中国电动汽车渗透率走势（）302023年1-9月份，全球新能源汽车销量再创新高，达726万辆，同比增长67.56%。其中欧洲销售166万辆，同比增长6.68%；美国销量快速提升，达72万辆，同比增长59.67%；中国新能源汽车销量继续领

14、跑全球，销量达到400多万辆，同比增长110%。全球新能源汽车累计销量突破2500万辆。2023年112月份，中国新能源汽车销量共计688.7万辆，同比2023年增加1倍。可见，即使上半年疫情影响带来的供应链中断、动力电池上游原材料涨价以及多数汽车芯片依然紧缺的形势下，新能源汽车销售市场热情不减。如比亚迪增长最为显著，全年累计销售186.85万辆，同比增长152.5%,其中纯电车型销量突破91.1万辆。车载功率半导体稳健发展，离不开高压平台应用的助推。整车动力电池电压平台有望将逐渐从现有的400V升级到800V系统，以满足消费者对电动汽车的长续航、快速充电等期待，而这将对功率半导体的性能参数提

15、出了更高的要求，中高压功率器件如SJMOSFET、IGBT和碳化硅MOSFET将会在车端大量应用，其单车价值量有望继续提升。据半导体行业纵横数据，混动和纯电动汽车上功率半导体价值量分别占单车半导体总价值的40%和55%。据英飞凌统计数据，纯电动汽车半导体价值量预估在IOOo美元左右，而功率半导体达550-600美元左右。而车载功率半导体中最具代表的即IGBT和MOSFETo车规功率半导体需求强劲，电动化与高压化是两大重要推动力。随着汽车电动化、高压化逐步渗透，功率半导体在电动汽车上单车价值量有望进一步提高。在传统燃油车上，单车功率半导体价值量在71美元左右。且主要以中、低压MOSFET应用为主，比如在车门、车窗、座椅调节、后视镜、仪表、影音、HUD、自动启停、雨刷、天窗、转向ECU、制动ECU、安全气囊、空调电动水泵、座舱仪表灯、前后视大灯驱动等涉及电机等应用场景大量使用。MOSFET单车用量超100颗。比如单个转向ECU中使用数量达8颗。平均单价2-10元人民币不等。图表23：汽车EPS控制器硬件方案电动汽车包括纯电动，插电混动，混动（中混和强混）等。在此类汽车上，电机驱动、照明、热管理、电动汽车主驱逆变器、DC/DC、升压器和OBC（车载充电器）等产品将依据各自的工作功率大小，选择不同的功率半导体器件。高、中、低压硅基MOSFET、IGBT和SiCMOSFET