功率半導(dǎo)體賽道分析

1、請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分核心觀點(diǎn)1、行業(yè)總覽：千億賽道，成熟市場(chǎng)疊加新興純?cè)隽渴袌?chǎng)功率半導(dǎo)體用于所有電力電子領(lǐng)域，市場(chǎng)成熟穩(wěn)定且增速緩慢。行業(yè)發(fā)展主要依靠新興領(lǐng)域如新 能源汽車、可再生能源發(fā)電、變頻家電等帶來(lái)的巨大需求缺口。成熟市場(chǎng)規(guī)模：根據(jù)IHS Markit 數(shù)據(jù)顯示2018年全球功率器件市場(chǎng)規(guī)模為391億美元，中國(guó)功率市場(chǎng)規(guī)模為138億美元，全球占比35 。純?cè)隽渴袌?chǎng)規(guī)模：我們主要測(cè)算了國(guó)內(nèi)新能源汽車、充電樁、光伏和風(fēng)電四個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用 功率半導(dǎo)體市場(chǎng)空間。新能源汽車領(lǐng)域市場(chǎng)需求到2025年約160億元，2030年約275億元。公 共直流充電樁領(lǐng)域2020-2025年累計(jì)市場(chǎng)需求約

2、140億元，2025-2030年累計(jì)需求約400億元。光 伏領(lǐng)域2020-2025年累計(jì)市場(chǎng)需求約50億元，隨政策調(diào)整有望進(jìn)一步增長(zhǎng)。風(fēng)電領(lǐng)域2020-2024 年累計(jì)市場(chǎng)需求約30億元。整體看，國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)2025年四個(gè)領(lǐng)域提供純?cè)隽恳?guī)模預(yù)計(jì)達(dá) 200億元。根據(jù)Omdia數(shù)據(jù)顯示，2018年全球排名前十功率半導(dǎo)體企業(yè)來(lái)自于美國(guó)、歐洲和日本，合計(jì)市占率達(dá)60%。國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)自給率偏低，中高端功率MOSFET和IGBT自給率不足10%，國(guó)產(chǎn)替代空間巨大。2、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)一：不需要追趕摩爾定律，倚重制程工藝、封裝設(shè)計(jì)和新材料迭代，整體趨向集成 化、模塊化功率半導(dǎo)體整體進(jìn)步靠制程工藝、封

3、裝設(shè)計(jì)和新材料迭代。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：功率半導(dǎo)體電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 不需要像數(shù)字邏輯芯片在架構(gòu)、IP、指令集、設(shè)計(jì)流程、軟件工具等投入大量資本。制造環(huán)節(jié)： 因不需要追趕摩爾定律，產(chǎn)線對(duì)先進(jìn)設(shè)備依賴度不高，整體資本支出較小。封裝環(huán)節(jié)：可分為分 立器件封裝和模塊封裝，由于功率器件對(duì)可靠性要求非常高，需采用特殊設(shè)計(jì)和材料，后道加工 價(jià)值量占比達(dá)35%以上，遠(yuǎn)高于普通數(shù)字邏輯芯片的10%。提升性能和降低成本推動(dòng)晶片向集成化、小型化發(fā)展。根據(jù)Omdia預(yù)測(cè)，2020-2024年分立器件 市場(chǎng)增速為2.2%，而功率模塊市場(chǎng)增速為5.4%。新興市場(chǎng)使中高端產(chǎn)品如IGBT和功率MOSFET 需求變大。根據(jù)WSTS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

4、，全球功率MOSFET增速為7.6%，IGBT為8.9%。目前，根據(jù)在研項(xiàng)目和產(chǎn)品布局看，國(guó)內(nèi)企業(yè)開始向價(jià)值量更高的中高端產(chǎn)品轉(zhuǎn)型。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分核心觀點(diǎn)3、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)二：新能源與5G通信推動(dòng)第三代半導(dǎo)體興起新能源、5G等新興應(yīng)用加速第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)化需求，我國(guó)市場(chǎng)空間巨大且有望在該領(lǐng)域快 速縮短和海外龍頭差距。天時(shí)：第三代材料在高功率、高頻率應(yīng)用場(chǎng)景具有取代硅材潛力，行 業(yè)整體處于產(chǎn)業(yè)化起步階段。地利：受下游新能源車、5G、快充等新興市場(chǎng)需求以及潛在的硅 材替換市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，目前深入研究和產(chǎn)業(yè)化方向以SiC和GaN為主，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空間巨大。人和：第 三代半導(dǎo)體核心難點(diǎn)在材料

5、制備，其他環(huán)節(jié)可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化程度非常高，加持國(guó)家在政策和資金方 面大力支持。我們認(rèn)為該行業(yè)技術(shù)追趕速度更快、門檻準(zhǔn)入較低、國(guó)產(chǎn)化程度更高，中長(zhǎng)期給國(guó) 內(nèi)功率半導(dǎo)體企業(yè)、襯底材料供應(yīng)商帶來(lái)更多發(fā)展空間確定性更強(qiáng)。4、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)三：IDM模式更適合功率半導(dǎo)體行業(yè)，代工可以提供產(chǎn)能、工藝技術(shù)補(bǔ)充海外功率半導(dǎo)體龍頭企業(yè)都采用IDM模式，國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體行業(yè)商業(yè)模式以IDM為主，設(shè)計(jì)+代工 為輔。目前，國(guó)內(nèi)IDM企業(yè)（如士蘭微）和代工企業(yè)（如中芯紹興）都在積極擴(kuò)充產(chǎn)能和升級(jí)產(chǎn) 線，從4/6寸升級(jí)到6/8寸甚至更高，整體追趕國(guó)際主流水平。產(chǎn)能擴(kuò)充可以認(rèn)為公司技術(shù)儲(chǔ)備和 產(chǎn)品性能已經(jīng)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平，后續(xù)

6、通過開拓客戶和搶占市場(chǎng)份額實(shí)現(xiàn)營(yíng)收增長(zhǎng)。IDM與代工并行符合國(guó)內(nèi)行業(yè)格局現(xiàn)狀，雙模式運(yùn)行并不沖突，有效利用我國(guó)產(chǎn)能資源，實(shí)現(xiàn)優(yōu) 勢(shì)互補(bǔ)。IDM模式可以提高產(chǎn)品毛利并建立技術(shù)壁壘。我國(guó)特色工藝和封裝技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水 平，工藝技術(shù)和產(chǎn)能部署完善。功率半導(dǎo)體企業(yè)與代工企業(yè)長(zhǎng)期合作，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能補(bǔ)充和獲得 工藝技術(shù)支持。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分核心觀點(diǎn)總市值歸母凈利潤(rùn)PE凈資產(chǎn)PB營(yíng)業(yè)總收入PS公司代碼公司名稱（百萬(wàn)元） 2019A2020E2021E2019A2020E2021E2020H12020E2020H12020E2019A2020E2019A2020E600745聞泰科技1517

7、8312543586427969.2742.3335.4722821252186.656.0241578682103.652.23688396華潤(rùn)微63058401717910157.3587.9269.2711047108665.715.805743656910.989.60300373揚(yáng)杰科技2004622531739189.0363.2651.24276229307.266.84200724959.998.03300623捷捷微電1601519025331784.4363.2150.51232131996.905.0167486723.7618.47603290斯達(dá)半導(dǎo)277761351

8、79240205.32155.15115.951057119026.2923.3477997835.6428.404投資建議推薦綜合實(shí)力強(qiáng)勁的全球標(biāo)準(zhǔn)器件龍頭聞泰科技（600745）；代工與IDM模式并行，擁有國(guó)內(nèi)最全面的功率 器件產(chǎn)品線龍頭華潤(rùn)微（688396）；國(guó)內(nèi)功率器件領(lǐng)軍企業(yè)揚(yáng)杰科技（300373）；國(guó)內(nèi)晶閘管龍頭捷捷微電（300623）；國(guó)內(nèi)IGBT模塊龍頭斯達(dá)半導(dǎo)（603290）；同時(shí)建議關(guān)注：通過產(chǎn)品組合調(diào)整，向中高端進(jìn)軍的老牌功率IDM龍頭華微電子（600360）；化合物半導(dǎo)體代工龍頭三安光電（600703）；大功率器件優(yōu)質(zhì)公司臺(tái)基股份（300046）；產(chǎn)品線豐富的IDM龍頭

9、士蘭微（600460）；高壓、大功率晶閘管龍頭派瑞股份（300831）。 風(fēng)險(xiǎn)提示外部沖擊風(fēng)險(xiǎn)；研發(fā)進(jìn)展不及預(yù)期；產(chǎn)線建設(shè)進(jìn)展不及預(yù)期；下游需求不及預(yù)期；客戶認(rèn)證不及預(yù)期。表：重點(diǎn)公司盈利預(yù)測(cè)（百萬(wàn)元）資料來(lái)源：數(shù)據(jù)更新至2020年9月16日收盤價(jià)，國(guó)元證券研究中心請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分核心圖表1：功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈投資標(biāo)的匯總晶圓制造設(shè)計(jì)器件/模塊封測(cè)中車時(shí)代電氣（3898.HK)比亞迪（002594.SZ）立昂微（605358.SH）士蘭微（600460.SH)聞泰科技（600745.SH）蘇州固锝（002079.SZ）華微電子（600360.SH）揚(yáng)杰科技（300373.SH）派

10、瑞股份（300831.SH）捷捷微電（300623.SZ）臺(tái)基股份（300046.SZ）燕東微電子（未上市）華潤(rùn)微（688396.SH）立昂微（605358.SH）瑞能半導(dǎo)體（未上市）斯達(dá)半導(dǎo)（688290.SH） 賽晶電力電子（0580.HK) 南京銀茂（未上市）江蘇宏微（未上市）東微半導(dǎo)體（未上市） 中科君芯（未上市） 無(wú)錫新潔能（未上市）華虹半導(dǎo)體（1347.HK) 中芯國(guó)際（688981.SH） 上海先進(jìn)（退市）深圳方正微（未上市） 三安光電（600703.SH） 華潤(rùn)微（688396.SH）中車永電（未上市） 西安愛帕克（未上市） 威海新佳（未上市）長(zhǎng)電科技（600584.SH） 通

11、富微電（002156.SZ） 華天科技（002185.SZ）晶圓制造 設(shè)計(jì)封測(cè)設(shè)計(jì)+封測(cè) IDM5請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分核心圖表2：國(guó)產(chǎn)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體 行業(yè)發(fā)展催化劑發(fā)展路徑市場(chǎng)：市場(chǎng)成熟需求量巨大應(yīng)用范圍廣產(chǎn)品：壽命長(zhǎng)、迭代慢、利潤(rùn)較低難點(diǎn)在制程和封裝 工藝不遵循摩爾定律資本投入中等，人 才與技術(shù)是核心行業(yè)特點(diǎn)市場(chǎng)需求：5G、新能源車打開需求上升空間，且最大的市 場(chǎng)在中國(guó)政策：十四五、國(guó)務(wù)院印發(fā)若干政策等全面支持 國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展人才：側(cè)面受益于中美摩擦導(dǎo)致的人才回流，半導(dǎo)體概念深化有望改善基礎(chǔ)教育認(rèn)知 資金：功率半導(dǎo)體不參與先進(jìn)制程競(jìng)技，投資門檻略 低于邏

12、輯電路，產(chǎn)能拓展容易技術(shù)：國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈配套齊全，制造和封測(cè)環(huán)節(jié)處于國(guó) 際先進(jìn)，材料和設(shè)備剛需國(guó)產(chǎn)化難度低。設(shè)備 可以采用國(guó)產(chǎn)或二手，新材料剛剛開始大規(guī)模 產(chǎn)業(yè)化，國(guó)內(nèi)外技術(shù)差距不大，容易趕超設(shè)備、材料產(chǎn)業(yè)化IDM企業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張，代工+ 設(shè)計(jì)長(zhǎng)期合作，代工+IDM 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能補(bǔ)充產(chǎn)品從低端向高端延伸，1） 二極管門檻低，已實(shí)現(xiàn)出口超過進(jìn)口；2）MOSFET逐 漸從中低壓向中高壓領(lǐng)域 拓展；3）IGBT是目前重點(diǎn) 研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方向，差距 較大；4）第三代材料國(guó)內(nèi) 起步晚，但是追趕速度快提升產(chǎn)品性能，品牌知名 度，獲得客戶認(rèn)證，實(shí)現(xiàn) 市場(chǎng)份額擴(kuò)張?jiān)谑袌?chǎng)需求、政策、人才、資金和技術(shù)多因素催化下，國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)

13、體行業(yè)未來(lái)3-5年有望進(jìn)入 黃金發(fā)展期。無(wú)論是從技術(shù)追趕難度、產(chǎn)業(yè)化布局進(jìn)度、外部因素沖擊等多角度分析，功率半 導(dǎo)體都是未來(lái)可預(yù)見的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)度最快的細(xì)分領(lǐng)域之一。在外部環(huán)境沖擊相對(duì)較小的情況下，技術(shù)差距縮短+產(chǎn)能擴(kuò)張為進(jìn)口替代趨勢(shì)保駕護(hù)航。目前國(guó)產(chǎn)功率器件在中低端產(chǎn)品上替代進(jìn)度很快，未來(lái)將會(huì)持續(xù)向中、高端領(lǐng)域延伸。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分核心圖表3：國(guó)內(nèi)功率器件制造產(chǎn)能分布表：國(guó)內(nèi)可用于功率器件制造的晶圓線產(chǎn)能（2019年）公司名稱產(chǎn)業(yè)鏈模式產(chǎn)能分布安世半導(dǎo)體IDM德國(guó)835千片/月，英國(guó)624千片/月（八寸當(dāng)量）吉林華微電子IDM吉林：480千片/月，5130千片/月，665千片/

14、月，880千片/月（一期），820千片/月（二期規(guī)劃）華潤(rùn)微電子IDM重慶：850千片/月（兩年擴(kuò)到70千片/月），12產(chǎn)線規(guī)劃；無(wú)錫：6206千片/月，861千片/月?lián)P州揚(yáng)杰科技IDM41000千片/月，670-80千片/月（規(guī)劃擴(kuò)產(chǎn)）蘇州固锝電子IDM3線，4線杭州士蘭微IDM士蘭集成5/6220千片/月，士蘭集昕845千片/月，士蘭明鎵化合物4/6產(chǎn)能爬坡，廈門士蘭集科1280千片/月（兩 期規(guī)劃產(chǎn)能80千片/月，一期在建）中車時(shí)代電氣IDM6 SiC5千片/月，8IGBT50千片/月深圳比亞迪IDM寧波：6IGBT 100千片/月吉林瑞能半導(dǎo)體IDM542千片/月，620千片/月蘇州捷

15、捷微電IDMIPO前：458千片/月；IPO：功率半導(dǎo)體435千片/月，防護(hù)器件440千片/月；定增：電力電子芯片650千片/月， 電子元器件芯片4125千片/月（在建）北京燕東微電子IDM420千片/月，630千片/月，850千片/月（產(chǎn)能爬坡）臺(tái)基股份IDM1-6原有產(chǎn)能，620千片/月（改擴(kuò)建）立昂微電子IDM立昂東芯：6射頻10千片/月；立昂微：6MOSFET35千片/月，6二極管50千片/月中環(huán)股份IDM天津：60.35微米功率半導(dǎo)體器件35千片/月深愛半導(dǎo)體IDM原始：540千片/月；新增：原445千片/月產(chǎn)線升級(jí)成5；640千片/月萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體IDM重慶：1220千片/月（產(chǎn)能爬坡

16、），1250千片/月（二期規(guī)劃）上海先進(jìn)/積塔半導(dǎo)體制造漕河涇廠：5、6、865千片/月（8等效晶圓）；臨港廠：860千片/月，1250千片/月，6SiC5千片/月（在建）深圳方正微制造660千片/月（未來(lái)擴(kuò)產(chǎn)至80千片/月）中芯紹興制造上海/深圳：825千片/月；紹興：840千片/月（規(guī)劃產(chǎn)能842.5千片/月，2023年總產(chǎn)能擴(kuò)至100千片/月）華虹半導(dǎo)體制造上海：8“ 180千片/月；無(wú)錫：12”40千片/月（產(chǎn)能爬坡）資料來(lái)源：公司公告，國(guó)元證券研究中心請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分核心圖表4：國(guó)內(nèi)第三代材料的產(chǎn)業(yè)鏈布局英諾賽科珠海100-650V GaN Power已投產(chǎn)蘇州GaN

17、-On-SiC建設(shè)中世紀(jì)金光北京SiCSBD、SiCMOS、SiC功率模塊已投產(chǎn)合肥SiCSBD、SiCMOS、SiC功率模塊2020 3月簽約上海SiC電子電力芯片已簽約表：中國(guó)SiC、GaN器件及模塊生產(chǎn)布局情況公司地點(diǎn)產(chǎn)品項(xiàng)目情況三安光電 SiC二極管廈門已投產(chǎn)長(zhǎng)沙 GaN-On-SiC Power SiC二極管建設(shè)中SiC MOS士蘭明鎵廈門GaN器件已投產(chǎn)華潤(rùn)微電子重慶8英寸硅基氮化鎵器件研發(fā)中無(wú)錫已投產(chǎn) SiC JBS 600-1200V SiC MOS海威華芯成都已投產(chǎn) 0.5-0.25微米GaN HEMTGaN-On-SiC Power中科鋼研南通SiC電子電力芯片建設(shè)中耐威科

18、技青島GaN微波器件、GaN功率器件2019 11月簽約泰科天潤(rùn)北京600-1200V SiC SBD已投產(chǎn)瀏陽(yáng)6英寸SiC晶圓線建設(shè)中積塔半導(dǎo)體上海SiC器件已投產(chǎn)大連芯冠大連GaN電子電力器件已投產(chǎn)芯光潤(rùn)澤廈門SiC SBD、SiC MOS、SiC IPM已投產(chǎn)中車時(shí)代半導(dǎo)體株洲SiC SBD、SiC MOS已投產(chǎn)基本半導(dǎo)體深圳已投產(chǎn) SiC SBD、SiC MOS全SiC功率模塊國(guó)基南方南京、揚(yáng)州SiC SBD、SiC MOS已投產(chǎn)江蘇能華張家港GaN HEMT、GaN SBD已投產(chǎn)揚(yáng)杰電子揚(yáng)州SiC SBD、SiC JBS已投產(chǎn)蘇州能冠昆山GaN HEMT、GaN RF PA已投產(chǎn)中晶

19、半導(dǎo)體東莞GaN 器件已投產(chǎn)中鴻新晶濟(jì)南SiC器件、GaN RF、GaN Power已簽約富能半導(dǎo)體濟(jì)南SiC功率器件2019年封頂瑞能半導(dǎo)體吉林660-1200V SiC二極管已投產(chǎn)SiC功率模塊已投產(chǎn)嘉興斯達(dá)嘉興資料來(lái)源：公司公告，中國(guó)半導(dǎo)體論壇，國(guó)元證券研究中心請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分目錄功率半導(dǎo)體應(yīng)用及分類功率半導(dǎo)體市場(chǎng)概況與競(jìng)爭(zhēng)格局行業(yè)趨勢(shì)一：不需追趕摩爾定律，倚重制程工藝、封裝設(shè)計(jì)和新材料迭代，整體趨向集成化、模塊化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要像數(shù)字邏輯芯片投入大量資本制造環(huán)節(jié)：不需要追趕摩爾定律，產(chǎn)線對(duì)先進(jìn)設(shè)備依賴度不高封裝環(huán)節(jié)：對(duì)可靠性要求高，價(jià)值量占比顯著提高行業(yè)趨

20、勢(shì)二：新能源與5G通信推動(dòng)第三代半導(dǎo)體興起行業(yè)趨勢(shì)三：商業(yè)模式以IDM是主，代工提供產(chǎn)能補(bǔ)充和工藝技術(shù)支持增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力新能源汽車和充電樁可再生能源發(fā)電工業(yè)控制和變頻家電投資建議與風(fēng)險(xiǎn)提示9請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分電子裝置的核心，電力電子行業(yè)的CPU1功率器件原理介紹功率 半導(dǎo) 體轉(zhuǎn) 換電源 輸入負(fù)載 輸出控制電路直流/交流直流/交流資料來(lái)源：國(guó)元證券研究中心功率器件特指轉(zhuǎn)換并控制電力的功率半導(dǎo)體器件。電力轉(zhuǎn)換包括轉(zhuǎn)換一個(gè)或多個(gè)電壓、電流或頻 率；功率控制指控制輸入和輸出的功率大小。電力轉(zhuǎn)換核心目標(biāo)是提高能量轉(zhuǎn)換率、減少功率損耗。關(guān)斷時(shí)沒有漏電，導(dǎo)通時(shí)沒有電壓損失， 在開關(guān)切換時(shí)沒有功率損

21、耗。電力控制核心是使用最小的輸入控制功率保證輸出功率的大小和時(shí) 延。圖：功率器件原理10請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分11根據(jù)集成度可將功率半導(dǎo)體分為功率IC和功率器件半導(dǎo)體分立器件傳感器功率器件二極管晶體管MOSFET雙極型晶體管晶閘管小信號(hào)集成電路模擬IC功率ICAC/DCDC/DC電源管理IC驅(qū)動(dòng)IC放大器比較器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換IC數(shù)字IC轉(zhuǎn)換口IC資料來(lái)源：華潤(rùn)微招股書，國(guó)元證券研究中心2功率器件在半導(dǎo)體行業(yè)所處位置功率半導(dǎo)體按集成度可分為功率IC和功率分立器件兩個(gè)大類，其中功率器件又可分為二極管、晶體管和晶閘管。 晶體管根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和制程不同又可分為IGBT、MOSFET、雙極型晶體管等。

22、不同功率半導(dǎo)體器件，其承受電 壓、電流容量、阻抗能力、體積大小等特性也會(huì)不同，實(shí)際使用中，需要根據(jù)不同領(lǐng)域、不同需求來(lái)選用合適 的器件。圖：半導(dǎo)體器件分類光電子IGBT請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分12功率半導(dǎo)體應(yīng)用范圍極其廣泛資料來(lái)源：Yole，英飛凌，國(guó)元證券研究中心3功率半導(dǎo)體應(yīng)用范圍功率半導(dǎo)體下游應(yīng)用廣泛，基本上涉及到電力系統(tǒng)的地方都會(huì)使用功率器件。下游應(yīng)用領(lǐng)域主要可分為幾大部分： 消費(fèi)電子、新能源汽車、可再生能源發(fā)電及電網(wǎng)、軌道交通、白色家電、工業(yè)控制，市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)健增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。 基于不同應(yīng)用場(chǎng)景所對(duì)應(yīng)的功率和頻率，人們選擇使用相應(yīng)的功率器件和基材。圖：功率半導(dǎo)體應(yīng)用范圍GaN M

23、OSFET107SiC MOSFET請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分13功率器件逐漸向高性能、可控化、集成化方向發(fā)展資料來(lái)源： Yole，Semikron，電子工程世界，國(guó)元證券研究中心4功率半導(dǎo)體發(fā)展功率半導(dǎo)體器件從早期簡(jiǎn)單的二極管逐漸向高性能、集成化方向發(fā)展，從結(jié)構(gòu)和等效電路圖看，為滿足更廣泛 的應(yīng)用需求和復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，器件設(shè)計(jì)及制造難度逐漸提高。圖：功率半導(dǎo)體分立器件及模塊結(jié)構(gòu)原理圖1980s IGBT1970s MOSFETPNPN1960s 晶閘管1950s 二極管1980s IGBT模塊1990s IPM模塊請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分功率器件逐漸向高性能、可控化、集成化方向

24、發(fā)展分類方式子類特點(diǎn)應(yīng)用14控制類型全控型 半控型 不可控型三端器件，可控制開關(guān) 三端器件，無(wú)法控制斷開 兩端器件，不可控開關(guān)BJT、GTO、IGBT晶閘管 二極管載流子類型MOSFET單極型多極型三極管、晶閘管混合型開關(guān)頻率較高，但隨著耐壓的提高通態(tài)損耗較大，常用于功 率較低的變換器上通態(tài)壓降低、阻斷電壓高、電流容量大、開關(guān)頻率一般不高輸入輸出通道耐壓高、電流密度大、導(dǎo)通壓降低，控制通道 輸入阻抗高、響應(yīng)速度快IGBT、IGCT半導(dǎo)體材料Si、GeGaAs、InP常用功率半導(dǎo)體材料 大功率光電器件、射頻器件SiC、GaN常用硅基材料，1.1eV禁帶寬度和非常穩(wěn)定物理化學(xué)性能 更大的禁帶寬度和

25、電子遷移率更大的禁帶寬度、飽和漂移速度、臨界擊穿電壓，適合大功 率、高溫、高頻、抗輻照應(yīng)用場(chǎng)合光電、微波通信集成度分立器件 模組 功率IC電路中最基本的元件將分立器件的芯片組合并重新組合絕緣 由電容、晶體管、其他分立器件組成的模擬IC最早出現(xiàn)的基礎(chǔ)元件 初步集成化尺寸縮小實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步集成化資料來(lái)源：公開資料整理，國(guó)元證券研究中心5功率半導(dǎo)體多維度分類及特點(diǎn)介紹功率半導(dǎo)體可根據(jù)對(duì)電路信號(hào)的可控程度分為全控型、半控型及不可控型；按載流子類型分為單 極型、多極型和混合型。隨著技術(shù)進(jìn)步以及更高的性能需求，又可以按所用材料分為硅基、第二 代及第三代化合物襯底；按集成度分為分立器件、模組和功率IC。表：功率

26、半導(dǎo)體多種分類請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分功率器件種類繁多，根據(jù)不同的特性應(yīng)用于不同領(lǐng)域15功率半導(dǎo)體常用器件類型優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)應(yīng)用領(lǐng)域 器件功率分立器件功率二極管結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，工作可靠電壓電流容量小，開關(guān)頻率不高工業(yè)和電力系統(tǒng)晶閘管承受電壓和電流容量在所有器件中最高電路結(jié)構(gòu)上必須設(shè)置關(guān)斷電路，使電路 結(jié)構(gòu)變復(fù)雜、增加成本、限制在較高頻 率下的應(yīng)用。IGBT開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖 電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入 阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小開關(guān)速度低于電力MOSFET，電壓、電流 容量不及GTO計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi) 電子、汽車電子為代 表的4C行業(yè)GTR耐壓高，電流大，開關(guān)特性

27、好，通流能 力強(qiáng)，飽和壓降低開關(guān)速度低，電流驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng)功率 大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存在二次擊穿問題GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場(chǎng)合， 具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng)電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖 電流大，開關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū) 動(dòng)電路復(fù)雜，開關(guān)頻率低MOSFET開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好， 所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作 頻率高，不存在二次擊穿問題電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置功率IC體積小、重量輕、引出線和焊接點(diǎn)少、 可靠性高、性能好、成本低，便于大規(guī) 模生產(chǎn)電流容量小，耐壓低，一般只適用于功 率不超過10kW的電力電子裝置電子

28、產(chǎn)品功率模組功率半導(dǎo)體模塊可根據(jù)封裝的元器件的 不同，實(shí)現(xiàn)不同功能成本高，對(duì)散熱、可靠性等需求高，封 裝結(jié)構(gòu)需特殊設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品6功率半導(dǎo)體器件性能對(duì)比功率器件種類較多，根據(jù)不同的器件特性分別應(yīng)用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。二極管晶閘管等傳統(tǒng)器件雖然是不可控或 半可控器件，但優(yōu)點(diǎn)是成本低，生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，在大量中低端領(lǐng)域還是大量使用。IGBT、MOSFET等器件 更多應(yīng)用于高壓高可靠性領(lǐng)域，器件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜并且生產(chǎn)工藝門檻高，成本相對(duì)較高，在軌道交通、汽車等領(lǐng) 域廣泛使用。表：功率半導(dǎo)體性能對(duì)比資料來(lái)源：電子發(fā)燒友，國(guó)元證券研究中心請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分目錄功率半導(dǎo)體應(yīng)用及分類功率半導(dǎo)體市場(chǎng)概

29、況與競(jìng)爭(zhēng)格局行業(yè)趨勢(shì)一：不需追趕摩爾定律，倚重制程工藝、封裝設(shè)計(jì)和新材料迭代，整體趨向集成化、模塊化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要像數(shù)字邏輯芯片投入大量資本制造環(huán)節(jié)：不需要追趕摩爾定律，產(chǎn)線對(duì)先進(jìn)設(shè)備依賴度不高封裝環(huán)節(jié)：對(duì)可靠性要求高，價(jià)值量占比顯著提高行業(yè)趨勢(shì)二：新能源與5G通信推動(dòng)第三代半導(dǎo)體興起行業(yè)趨勢(shì)三：商業(yè)模式以IDM是主，代工提供產(chǎn)能補(bǔ)充和工藝技術(shù)支持增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力新能源汽車和充電樁可再生能源發(fā)電工業(yè)控制和變頻家電投資建議與風(fēng)險(xiǎn)提示16請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模大概為400億美元資料來(lái)源：WSTS，IHS Markit，國(guó)元證券研究中心4%1全球功率半導(dǎo)體市

30、場(chǎng)規(guī)模2018年全球功率半導(dǎo)體整體市場(chǎng)規(guī)模大概為400億美元，分立器件和模塊合計(jì)占比45%，份額長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。分 立器件及模塊（包括IGBT模塊、IPM智能模塊）市場(chǎng)規(guī)模合計(jì)約180億美元，其中占比最大的是MOSFET和 IGBT，市場(chǎng)規(guī)模分別為74億美元和54億美元。IGBT又可以細(xì)分為分立器件、模塊和IPM。圖：2018年功率半導(dǎo)體細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模估計(jì)功率半導(dǎo)體 400億美元功 率 IC 220億美元分立器件 128億美元模組 52億美元IGBT54億美元二極管 36億美元MOSFET74億美元BJT7億美元晶閘管 9億美元IGBT分立器件 11億美元IGBT模塊 28億美元IPM模塊 15億

31、美元55%32%13%功率器件及模組 180億美元41%1730%20%5%21%52%27%請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)占全球總市場(chǎng)的1/3資料來(lái)源：華潤(rùn)微招股書，IHS，國(guó)元證券研究中心30%31%32%33%34%35%36%37%50045040035030025020015010050020142015201620172018201920202021圖：全球及中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模（億美元）及增速全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模全球市場(chǎng)占比資料來(lái)源：Omdia，國(guó)元證券研究中心2441596305010015020025030035020172018

32、20192020E2021E2022E2023E2024E圖：全球功率半導(dǎo)體細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模（億美元）及預(yù)期增速功率IC分立器件模組2全球和中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模近年來(lái)，功率半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域已從工業(yè)控制和消費(fèi)電子拓展至新能源、智能電網(wǎng)、變頻家電等新市場(chǎng)，市場(chǎng)規(guī) 模呈現(xiàn)穩(wěn)健增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。根據(jù)IHS Markit數(shù)據(jù)顯示，2018年全球功率器件市場(chǎng)規(guī)模約為391億美元，預(yù)計(jì)至 2021年 增長(zhǎng)至441億美元。目前國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈正在日趨完善，中國(guó)作為全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)，2018年 市場(chǎng)需求規(guī)模達(dá)到138億美元，占全球需求比例達(dá) 35%，2021年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到159億美元。根據(jù)Omdia數(shù)據(jù)

33、顯示，功率半導(dǎo)體細(xì)分市場(chǎng)中功率IC占比超過50%，預(yù)計(jì)未來(lái)增速為6.6%；分立器件占比約35%，增速為2.2%；模組占比15%，增速為5.4%。18請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分中國(guó)功率MOSFET和IGBT市場(chǎng)增速遠(yuǎn)高于全球總市場(chǎng)193全球和中國(guó)Bipolar、MOSFET、IGBT市場(chǎng)規(guī)模21.1027.9263.0967.879.660%10%20%30%40%9080706050403020100201620172018中國(guó)功率MOSFET市場(chǎng)規(guī)模全球功率MOSFET市場(chǎng)規(guī)模 全球市場(chǎng)占比CAGR=1524.27資料來(lái)源：華潤(rùn)微招股書，WSTS，國(guó)元證券研究中心圖：全球及中國(guó)功率MO

34、SFET市場(chǎng)規(guī)模（億美元）資料來(lái)源：GGII，國(guó)元證券研究中心圖：全球及中國(guó)IGBT市場(chǎng)規(guī)模（億美元）14.9317.0620.8122.1434.2140.5746.9748.3640%41%42%43%44%45%46%47%01020304050602016201720182019中國(guó)IGBT市場(chǎng)規(guī)模全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模全球市場(chǎng)占比CAGR=14資料來(lái)源：WSTS，國(guó)元證券研究中心圖：全球Bipolar、MOSFET和IGBT市場(chǎng)規(guī)模（億美元）及增速功率器件及模組市場(chǎng)中，MOSFET、IGBT和雙極 晶體管是最主要的三個(gè)細(xì)分市場(chǎng)，合計(jì)占比超過 90%。其中隨著新應(yīng)用的推動(dòng)，MOSFET和

35、IGBT 發(fā)展迅速。我國(guó)MOSFET和IGBT行業(yè)增速遠(yuǎn)高于世界水平。 全球功率MOSFET市場(chǎng)增速為7.6%，中國(guó)增速為 15% ；全球IGBT 市場(chǎng)增速為8.9%， 中國(guó)增速為 14%。0204060801002016201720182019E2020F2021FBipolarMOSFETIGBTCAGR=7.6CAGR=8.9CAGR=2.0請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分20工業(yè)、汽車和消費(fèi)類占比最大，汽車領(lǐng)域增速最快資料來(lái)源：WSTS，拓墣產(chǎn)業(yè)研究，國(guó)元證券研究中心19.7%20.2%22.3%24.6%26.4%33.6%32.1%39.4%41.7%40.6%20%10%0%30

36、%60%50%40%70%201420152016201720184全球功率半導(dǎo)體終端應(yīng)用占比根據(jù)WSTS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014-2018年功率分立器件和模塊終端應(yīng)用主力是工業(yè)、車用和消費(fèi)電子。 占比最大的是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，占比超過40%。其次是電動(dòng)汽車領(lǐng)域功率半導(dǎo)體占比大幅上升， 2018年達(dá)26.4%。圖：2014-2018年全球功率器分立器件及模塊終端應(yīng)用占比變化消費(fèi)電子電動(dòng)車計(jì)算機(jī)工業(yè)通訊100%90%80%請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用預(yù)計(jì)未來(lái)增速最快圖：IGBT及MOSFET在不同應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模（十億美元）資料來(lái)源：Yole，國(guó)元證券研究中心整理圖：不同應(yīng)用領(lǐng)域增速

37、預(yù)測(cè)1.4%3.8%1.9%2.3%8.2%2.8%0%1%2%3%4%5%資料來(lái)源：Yole，國(guó)元證券研究中心整理6%7%8%9%消費(fèi)工業(yè)計(jì)算與存儲(chǔ)家電新能源車其他1.401.522.002.501.351.510.700.802.303.702.683.160.00.51.01.52.02.53.03.54.020172023消費(fèi)工業(yè)計(jì)算與存儲(chǔ)家電新能源車其他5功率MOSFET、IGBT在不同領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模及增速根據(jù)Yole預(yù)測(cè)，目前使用功率半導(dǎo)體最主要的兩個(gè)領(lǐng)域是新能源車和工業(yè)，2023年新能源車領(lǐng)域IGBT和MOSFET市 場(chǎng)空間有望達(dá)到37億美元，工業(yè)領(lǐng)域?yàn)?5億美元。得益于工業(yè)自動(dòng)化

38、中伺服電機(jī)變頻器，可再生能源光伏逆變器和風(fēng)電變流器，以及電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)用逆變器及充 電樁相關(guān)設(shè)施的蓬勃發(fā)展，汽車和工業(yè)市場(chǎng)將成為功率半導(dǎo)體行業(yè)增速最快的兩個(gè)領(lǐng)域，年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到8.2 和3.8 。全球市場(chǎng)被海外龍頭壟斷，國(guó)內(nèi)入圍公司占比尚小6全球功率細(xì)分市場(chǎng)排名圖：2018年全球功率IC市場(chǎng)排名圖：2018年全球功率MOSFET市場(chǎng)排名資料來(lái)源：Omdia，英飛凌，國(guó)元證券研究中心圖：2018年全球功率分立器件及模塊市場(chǎng)排名由于國(guó)際廠商起步更早，并且通過行業(yè)間的 相互整合，已發(fā)展成規(guī)模體量巨大的國(guó)際巨 頭，占據(jù)市場(chǎng)主要份額。在功率分立器件及 模塊方面，英飛凌連續(xù)15年獨(dú)占鰲頭，占據(jù) 全球近

39、20 的市場(chǎng)份額。功率MOSFET方面， 國(guó)內(nèi)僅聞泰科技通過收購(gòu)前恩智浦的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn) 品事業(yè)部安世半導(dǎo)體而入圍前十，占比3.8。2.60%3.30%3.60%4.50%4.50%4.80%5.40%8.90%19.90%2.50%0%5%10%15%20%25%英飛凌 安森美意法半導(dǎo)體三菱 威世 東芝富士電機(jī)瑞薩 羅姆賽米控0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%德州儀器 英飛凌 高通 ADI意法半導(dǎo)體安森美Dialog恩智浦 美信 瑞薩0%請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分資料來(lái)源：Omdia，英飛凌，國(guó)元證券研究中心資料來(lái)源：Omdia，英飛凌，國(guó)元證券研究中心225%10%15%20

40、%25%30%威世A&O安世半導(dǎo)體羅姆 微芯英飛凌安森美意法半導(dǎo)體東芝 瑞薩電子全球市場(chǎng)被海外龍頭壟斷，國(guó)內(nèi)入圍公司占比尚小6全球功率細(xì)分市場(chǎng)排名圖：2018年全球IGBT模塊市場(chǎng)排名圖：2018年全球智能功率模塊IPM市場(chǎng)排名圖：2018年全球IGBT分立器件市場(chǎng)排名在IGBT分立器件及模組領(lǐng)域，仍以英飛凌等 海外龍頭為首，國(guó)內(nèi)斯達(dá)半導(dǎo)在IGBT模塊領(lǐng) 域排第八，市場(chǎng)占比2.2 。智能功率模塊IPM廣泛用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，三菱電機(jī)領(lǐng)先全球， 國(guó)內(nèi)公司吉林華微電子處在第十的位置，市 場(chǎng)占比0.5 。0%5%10%15%20%25%資料來(lái)源：Omdia，英飛凌，國(guó)元證券研究中心30%35%40%英飛凌

41、 安森美 富士電機(jī)力特 意法半導(dǎo)體三菱 瑞薩 美格納 東芝 微芯0%5%10%15%20%25%30%35%40%英飛凌三菱 富士電機(jī) 賽米控 威科日立 丹佛斯 斯達(dá)半導(dǎo)東芝安森美0%請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分資料來(lái)源：Omdia，英飛凌，國(guó)元證券研究中心資料來(lái)源：Omdia，英飛凌，國(guó)元證券研究中心235%10%15%20%25%30%35%意法半導(dǎo)體 羅姆半導(dǎo)體微芯 吉林華微電子三墾三菱 安森美 英飛凌 富士電機(jī) 賽米控請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分目錄功率半導(dǎo)體應(yīng)用及分類功率半導(dǎo)體市場(chǎng)概況與競(jìng)爭(zhēng)格局行業(yè)趨勢(shì)一：不需追趕摩爾定律，倚重制程工藝、封裝設(shè)計(jì)和新材料迭代，整體趨向集成化、

42、模塊化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要像數(shù)字邏輯芯片投入大量資本制造環(huán)節(jié)：不需要追趕摩爾定律，產(chǎn)線對(duì)先進(jìn)設(shè)備依賴度不高封裝環(huán)節(jié)：對(duì)可靠性要求高，價(jià)值量占比顯著提高行業(yè)趨勢(shì)二：新能源與5G通信推動(dòng)第三代半導(dǎo)體興起行業(yè)趨勢(shì)三：商業(yè)模式以IDM是主，代工提供產(chǎn)能補(bǔ)充和工藝技術(shù)支持增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力新能源汽車和充電樁可再生能源發(fā)電工業(yè)控制和變頻家電投資建議與風(fēng)險(xiǎn)提示24請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈全景圖1功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈晶圓(寬禁帶材料襯底）光刻膠引線框架輔助材料芯片設(shè)計(jì)晶圓制造晶圓測(cè)試封裝成品測(cè)試產(chǎn)品定義掩膜制造薄膜沉積分立器件模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)曝光光刻劃片貼片電路設(shè)計(jì)顯影刻蝕粘片加裝襯底版圖設(shè)

43、計(jì)刻蝕去膠清洗鍵合加裝基板樣品驗(yàn)證離子注入塑封引線鍵合試生產(chǎn)CVD/摻雜切筋導(dǎo)熱層量產(chǎn)擴(kuò)散塑封消費(fèi)電子 工業(yè)控制 軌道交通 新能源(風(fēng)電、光伏、智能電網(wǎng)、新能源車)25請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)難度較低，多采用IDM模式延長(zhǎng)價(jià)值鏈2圖：邏輯IC、模擬IC和分立器件成本結(jié)構(gòu)圖：不同產(chǎn)品各環(huán)節(jié)價(jià)值量占比資料來(lái)源：英飛凌，國(guó)元證券研究中心整理功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)功率半導(dǎo)體的核心環(huán)節(jié)不在于設(shè)計(jì)，而是在于材料選擇、晶圓制造、封裝和模組集成。鑒于功率半導(dǎo)體的長(zhǎng)壽命、 高穩(wěn)定性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)難點(diǎn)更多的是需要結(jié)合材料的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)單個(gè)器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)、調(diào)整和性能改良。 由于功率半導(dǎo)體電路簡(jiǎn)

44、單，且對(duì)運(yùn)算功能要求大幅度降低。因此在IC設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)構(gòu)成了大量附加值的控制芯片架構(gòu)、 IP、指令集、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)軟件工具等環(huán)節(jié)并不參與功率半導(dǎo)體的利潤(rùn)分配。功率器件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的核心技術(shù)壁壘在基于系統(tǒng)know-how能力為客戶開發(fā)定制化產(chǎn)品。同一類型的功率器件，不同下游場(chǎng)景應(yīng)用對(duì)應(yīng)著不同的功率和頻率需求。下游應(yīng)用也會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)品定位等原因?qū)β拾雽?dǎo)體的功率、頻率、 功耗等指標(biāo)產(chǎn)生不同的需求。因此，在同一種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，通過差異化參數(shù)調(diào)整，先滿足客戶基礎(chǔ)指標(biāo)要求，然 后再實(shí)現(xiàn)功耗與成本的最優(yōu)解。10%15%10%15%35%40%75%50%50%0%20%40%60%80%100%邏輯模擬資料來(lái)源：麥肯

45、錫，國(guó)元證券研究中心整理分立器件測(cè)試組裝前道20%原材料折舊8%折舊人力、使用、維護(hù)2%材料測(cè)試成本10%10%組裝成本前道后道IP模塊應(yīng)用及系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)流程軟件IDM工藝和制造水平拉開差距Fabless+Foundry具體功能實(shí)現(xiàn)拉開差距請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分制造工藝是實(shí)現(xiàn)器件性能提升和尺寸縮小的核心圖：晶圓尺寸和晶片厚度變化趨勢(shì)資料來(lái)源：英飛凌，國(guó)元證券研究中心整理圖：各代IGBT產(chǎn)品功率密度變化資料來(lái)源：英飛凌，國(guó)元證券研究中心整理3功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈制造環(huán)節(jié)功率分立器件前道加工價(jià)值占比40%以上，制造難點(diǎn)在于晶圓減薄、溝槽工藝、應(yīng)力控制、高劑量離子注入和 激光退火等。功率器件龍

46、頭英飛凌技術(shù)演進(jìn)方向是提高晶圓尺寸和增加功率密度：1）目前功率器件制造商多使 用8英寸以下晶圓產(chǎn)線，英飛凌的12英寸產(chǎn)線可以大幅降低制造成本；2）提高器件功率密度可以更好的應(yīng)用于 高壓大電流場(chǎng)景，同時(shí)提高產(chǎn)品價(jià)值量。IGBT制造中重點(diǎn)和難點(diǎn)在晶圓減薄，減薄工藝可以提高電源效率，實(shí)現(xiàn)更好地散熱。當(dāng)電流流過半導(dǎo)體器件時(shí)， 各層介質(zhì)厚度增加會(huì)導(dǎo)致飽和電壓增加和開關(guān)損耗增加，導(dǎo)致能量損失和發(fā)熱，影響器件性能。預(yù)計(jì)到2020年 末，1200伏IGBT產(chǎn)品的晶片厚度將達(dá)到70微米。更薄的晶片、晶體管設(shè)計(jì)改進(jìn)和更高的結(jié)溫使得功率密度進(jìn)一 步提高變得可能。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分制造工藝是實(shí)現(xiàn)器件性能

47、提升和尺寸縮小的核心序號(hào)特點(diǎn)芯片面積（相對(duì)值）工藝線寬（微米）通態(tài)飽和壓降（伏）關(guān)斷時(shí)間（微秒）功率損耗（相對(duì)值）斷態(tài)電壓（伏）出現(xiàn)時(shí)間1平面穿通型（PT）100530.510060019882改進(jìn)的平面穿通型（PT）5652.80.37460019903溝槽型（Trench）40320.2551120019924非穿通型（NPT）3111.50.2539330019975電場(chǎng)截止型（FS）270.51.30.1933450020026溝槽型電場(chǎng)-截止型240.510.152965002003（FS-Trench）3功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈制造環(huán)節(jié)表：IGBT產(chǎn)品迭代性能比較資料來(lái)源：斯達(dá)半導(dǎo)，國(guó)元證

48、券研究中心圖：各代IGBT器件結(jié)構(gòu)資料來(lái)源：Yole，國(guó)元證券研究中心整理圖：不同電壓IGBT產(chǎn)品晶片厚度變化趨勢(shì)資料來(lái)源：英飛凌，國(guó)元證券研究中心整理請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分采用溝槽型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)晶片尺寸縮小和性能提升3功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈制造環(huán)節(jié)IGBT技術(shù)迭代中，為了進(jìn)一步提高功率密度和縮小芯片尺寸，開始引用溝槽結(jié)構(gòu)，減少器件水 平方向 的尺寸，配合減薄工藝實(shí)現(xiàn)器件縱向的厚度縮小。Mask1：定義邊界，移除相應(yīng)區(qū) 域的場(chǎng)氧層Mask2：離子注入形成深P+,利 用氧化層作為掩模離子注入形 成深P基區(qū) Mask3：離子注入形成N+發(fā)射區(qū)Mask4:反應(yīng)離子刻蝕（RIE）刻 蝕溝槽, 柵氧化層

49、生長(zhǎng), 通過 CVD工藝沉淀多晶硅Mask5:進(jìn)行多晶硅刻蝕（減 ?。?利用LPCVD工藝在多晶硅 表面沉積電介質(zhì)以隔離金屬P+P+N+發(fā)射區(qū)P基區(qū)N場(chǎng)氧化層Mask6:刻蝕電介質(zhì)形成接觸孔 窗口。影響IGBT良率。Mask7:金屬鋁沉淀形成發(fā)射極NP+P+NP+P+P基區(qū)N+發(fā)射區(qū)多晶硅二氧化硅或其他電介質(zhì)材料源極金屬平面型IGBT溝槽型IGBT請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分國(guó)內(nèi)企業(yè)在積極擴(kuò)充產(chǎn)能，產(chǎn)線多向大尺寸規(guī)劃30公司名稱產(chǎn)業(yè)鏈模式產(chǎn)能分布安世半導(dǎo)體IDM德國(guó)835千片/月，英國(guó)624千片/月（八寸當(dāng)量）吉林華微電子IDM吉林：480千片/月，5130千片/月，665千片/月，880

50、千片/月（一期），820千片/月（二期規(guī)劃）華潤(rùn)微電子IDM重慶：850千片/月（兩年擴(kuò)到70千片/月），12產(chǎn)線規(guī)劃；無(wú)錫：6206千片/月，861千片/月?lián)P州揚(yáng)杰科技IDM41000千片/月，670-80千片/月（規(guī)劃擴(kuò)產(chǎn)）蘇州固锝電子IDM3線，4線杭州士蘭微IDM士蘭集成5/6220千片/月，士蘭集昕845千片/月，士蘭明鎵化合物4/6產(chǎn)能爬坡，廈門士蘭集科1280千片/月（兩 期規(guī)劃產(chǎn)能80千片/月，一期在建）蘇州捷捷微電IDMIPO前：458千片/月；IPO：功率半導(dǎo)體435千片/月，防護(hù)器件440千片/月；定增：電力電子芯片650千片/月， 電子元器件芯片4125千片/月（在建）

51、北京燕東微電子IDM420千片/月，630千片/月，850千片/月（產(chǎn)能爬坡）臺(tái)基股份IDM1-6原有產(chǎn)能，620千片/月（改擴(kuò)建）立昂微電子IDM立昂東芯：6射頻10千片/月；立昂微：6MOSFET35千片/月，6二極管50千片/月中環(huán)股份IDM天津：60.35微米功率半導(dǎo)體器件35千片/月深愛半導(dǎo)體IDM原始：540千片/月；新增：原445千片/月產(chǎn)線升級(jí)成5；640千片/月萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體IDM重慶：1220千片/月（產(chǎn)能爬坡），1250千片/月（二期規(guī)劃）上海先進(jìn)/積塔半導(dǎo)體制造漕河涇廠：5、6、865千片/月（8等效晶圓）；臨港廠：860千片/月，1250千片/月，6SiC5千片/月（在建

52、）深圳方正微制造660千片/月（未來(lái)擴(kuò)產(chǎn)至80千片/月）中芯紹興制造上海/深圳：825千片/月；紹興：840千片/月（規(guī)劃產(chǎn)能842.5千片/月，2023年總產(chǎn)能擴(kuò)至100千片/月）華虹半導(dǎo)體制造上海：8“ 180千片/月；無(wú)錫：12”40千片/月（產(chǎn)能爬坡）中車時(shí)代電氣IDM6 SiC5千片/月，8IGBT50千片/月深圳比亞迪IDM寧波：6IGBT 100千片/月吉林瑞能半導(dǎo)體IDM542千片/月，620千片/月資料來(lái)源：公司公告，國(guó)元證券研究中心3功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)內(nèi)功率器件制造產(chǎn)能分布國(guó)內(nèi)主要功率器件制造產(chǎn)能多以4-6英寸線為主，生產(chǎn)的產(chǎn)品多以二極管、MOSFET為主。為了迎合國(guó)內(nèi)快速

53、增 長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，新增的在建及規(guī)劃產(chǎn)線多以6以上英寸晶圓為主流，對(duì)應(yīng)產(chǎn)品則是IGBT和MOSFET。我國(guó)除IDM模式外，以中芯和華虹為主的特色工藝產(chǎn)線部署相對(duì)完善，可以為Fabless企業(yè)或產(chǎn)能不足的IDM企 業(yè)提供額外產(chǎn)能補(bǔ)充。表：國(guó)內(nèi)可用于功率器件制造的晶圓線產(chǎn)能（2019年）請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分分立器件小型化是趨勢(shì)，封裝市場(chǎng)增速較慢資料來(lái)源：Yole，國(guó)元證券研究中心整理4功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈封裝及模塊分立器件后道價(jià)值量占比約35%，發(fā)展趨勢(shì)是向小型化、高功率、高能量效率演進(jìn)。分立器件 行業(yè)是非常成熟的，行業(yè)特點(diǎn)和需求是低成本、大量可選擇產(chǎn)品供應(yīng)商、經(jīng)驗(yàn)證高度標(biāo)準(zhǔn)化的 產(chǎn)品和技術(shù)

54、，包括封裝技術(shù)。封裝市場(chǎng)增長(zhǎng)和規(guī)模是有多個(gè)變量影響的，包括需求演變、晶片 尺寸、封裝類型和互聯(lián)方式，大趨勢(shì)是晶片尺寸縮小。根據(jù)Yole預(yù)測(cè)，分立器件封裝市場(chǎng)2018-2024年CAGR為1.1 ，預(yù)計(jì)2024年達(dá)37億美元。封裝技術(shù) 演進(jìn)主要反映在電氣互聯(lián)方面，Cu-Clip鍵合逐漸取代傳統(tǒng)的引線和鋁條帶鍵合，封裝互聯(lián)市場(chǎng) 復(fù)合增速預(yù)計(jì)為2.5 。圖：功率分立器件封裝尺寸逐年下降圖：全球分立器件封裝市場(chǎng)規(guī)模（十億美元）及增速-cm封裝 尺寸2000年前20002010資料來(lái)源：Yole，國(guó)元證券研究中心整理2020-100mm-10mm01234520182019202020212022202

55、32024請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分高性能需求帶動(dòng)模塊設(shè)計(jì)和高級(jí)封裝技術(shù)發(fā)展資料來(lái)源：Yole，國(guó)元證券研究中心4功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈封裝及模塊根據(jù)做工范圍和功能集成兩個(gè)維度可以將功率半導(dǎo)體封裝形式劃分成不同細(xì)分種類。中、高功率應(yīng)用場(chǎng)景更傾 向于使用模塊，封裝工藝和結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，因?yàn)樾枰獙?shí)現(xiàn)多元件電氣互聯(lián)，同時(shí)要考慮高溫失效和散熱問題；低 功率分立器件封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，逐漸向嵌入式封裝技術(shù)過渡；功能集成度較高的功率IC和IPM因?yàn)槌叽缧　⒐β?小，封裝難度較低。工業(yè)領(lǐng)域仍是功率模塊主要應(yīng)用，新能源車領(lǐng)域興起是功率器件模塊化趨勢(shì)主要驅(qū)動(dòng)力， 同時(shí)也會(huì)推動(dòng)先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展。圖：功率半導(dǎo)體封裝技術(shù)劃分

56、功能 集成多少嵌入式封裝小器件散熱弱半導(dǎo)體嵌入在PCB板上IPM小器件小功率一體化：IGBT，二極管， 驅(qū)動(dòng)控制6合1功率模塊大器件中等功率6個(gè)IGBT和二極管2合1 & 單只功率模塊中等功率2個(gè)或1個(gè)IGBT與二極管一起封裝用于電動(dòng)車或混動(dòng)車分立器件封裝小器件中等功率一 體 化 ：MOSFET， IGBT，或IGBT與二極管kW范圍10s kW范圍100s kW范圍單功率模塊大器件大功率一個(gè)IGBT和二極管幾個(gè)芯片共同處理 電流MW范圍工業(yè)、能源與軌道交通級(jí)應(yīng)用家用與消費(fèi)級(jí)應(yīng)用功率IC封裝新封裝趨勢(shì)請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分33三菱產(chǎn)品六片式封裝散熱片厚銅箔熱擴(kuò)散層直接基板冷卻聚對(duì)二甲

57、苯材料條帶鍵合銀粉燒結(jié)P i n - Fin 基板資料來(lái)源：Yole，國(guó)元證券研究中心2014 2018 20202025 （ 中博世產(chǎn)品熱沉新等 設(shè)功 計(jì)率）模模壓封裝雙面焊接低電感引線框架的廣泛使用包膠注塑銀粉燒結(jié)薄膜燒結(jié)、金燒 結(jié)、導(dǎo)電膠、草 酸銀納米粉末陶瓷熱沉塊球焊塊（ 高新功材率料模）4功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈封裝及模塊功率模塊后道加工價(jià)值量占比超過40%，封裝及組裝是功率模塊最核心的環(huán)節(jié)。功率模塊的封裝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 可分為兩個(gè)方向：1）高功率模塊的材料創(chuàng)新：因?yàn)槟K通常工作環(huán)境是高壓、大電流、高溫，最常見失效原因 是熱循環(huán)。熱膨脹系數(shù)失配導(dǎo)致層間分離，高溫有可能是填充凝膠失效。因此使用新

58、材料提高模塊可靠性是未 來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向。2）中等功率模塊的設(shè)計(jì)創(chuàng)新：因?yàn)橹械凸β誓K多應(yīng)用于家電、工控等場(chǎng)景，工作環(huán)境相 對(duì)溫和，通過不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)降低成本是未來(lái)的發(fā)展方向。圖：功率模塊封裝設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)封裝技術(shù)是功率模塊的核心，重點(diǎn)依靠設(shè)計(jì)和材料創(chuàng)新請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分因?yàn)楣β势骷庋b價(jià)值占比較高，需權(quán)衡可靠性和成本資料來(lái)源：Yole，國(guó)元證券研究中心導(dǎo)熱油 脂鋁引線縫合硅膠封 裝裸片焊 接氧化鋁 陶瓷DBC基板AMB基底雙面散 熱膜壓成 型Al條帶 鍵合銅引線 鍵合Pin-fin 基板PCM引線框氮化硅 陶瓷微孔道冷卻Ag燒結(jié)球焊聚對(duì)二 甲苯 氮化鋁 陶瓷金合金 焊接成熟起步研

59、發(fā)可靠性4功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈封裝及模塊功率半導(dǎo)體制造商在追求電氣、熱力和機(jī)械性能的最佳配置時(shí)，必須考慮封裝可靠性和成本問題。不同于邏輯 或模擬IC，功率器件有著工作環(huán)境極端、可靠性要求高、替換周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，封裝技術(shù)在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域起著 舉足輕重的作用。目前主流封裝技術(shù)看，功率模塊加裝基板是一種標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)（約占70%80%），直接覆銅 工藝DBC是一種應(yīng)用最廣泛的封裝工藝，缺點(diǎn)是模塊因使用覆銅陶瓷基板等材料導(dǎo)致成本較高，封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 較復(fù)雜。一些新興封裝技術(shù)和材料選擇，如在那些必須考慮尺寸、重量和集成的產(chǎn)業(yè)會(huì)采用層抑制技術(shù)；汽車產(chǎn)業(yè)采用 擾流柱(Pin-Fin)的直接冷卻基板逐漸成為主流；雙面冷卻

60、型功率模塊設(shè)計(jì)需要使用環(huán)氧樹脂封裝材料和無(wú)引線 鍵合互聯(lián)等。隨著SiC和GaN寬禁帶器件的興起，標(biāo)準(zhǔn)硅膠和環(huán)氧樹脂在高溫度方面性能有限，使用新材料如聚 對(duì)二甲苯等。圖：功率器件封裝技術(shù)發(fā)展主要考慮成本與可靠性成本請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分目錄功率半導(dǎo)體應(yīng)用及分類功率半導(dǎo)體市場(chǎng)概況與競(jìng)爭(zhēng)格局行業(yè)趨勢(shì)一：不需追趕摩爾定律，倚重制程工藝、封裝設(shè)計(jì)和新材料迭代，整體趨向集成化、模塊化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要像數(shù)字邏輯芯片投入大量資本制造環(huán)節(jié)：不需要追趕摩爾定律，產(chǎn)線對(duì)先進(jìn)設(shè)備依賴度不高封裝環(huán)節(jié)：對(duì)可靠性要求高，價(jià)值量占比顯著提高行業(yè)趨勢(shì)二：新能源與5G通信推動(dòng)第三代半導(dǎo)體興起行業(yè)趨勢(shì)三：商