2022年IGBT行業(yè)供需情況及發(fā)展趨勢分析

1、2022年IGBT行業(yè)供需情況及發(fā)展趨勢分析功率半導(dǎo)體市場規(guī)模穩(wěn)步增長，20202024 CAGR 預(yù)計(jì)約為 5%。根據(jù) IHS 統(tǒng)計(jì) 2018 年全球功率半導(dǎo)體市場約為 466 億美元，同比增長約 11%，其中功率 IC 市場約 256 億美元，功率分立器件及模組規(guī)模約 210 億美元。2019 年貿(mào)易摩擦干擾整體市場 收入略微下降至 454 億美元，2020 年受疫情對終端需求短期的影響，根據(jù) Omdia 的統(tǒng) 計(jì)及預(yù)測，全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模相對 2019 年同比下降 5%左右至 431 億美元，但 2021 年汽車、消費(fèi)類電子等抑制性需求釋放將帶動功率半導(dǎo)體市場整體迎來復(fù)蘇，預(yù) 計(jì)市場

2、整體收入反彈至 460 億美元，并在下游需求的持續(xù)帶動下，20202024 CAGR 約 5%左右。分立器件及模塊占整體市場約 46%，MOSFET、IGBT 為主要部分。我們根據(jù) Omdia， Maximize Market Research 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)梳理功率半導(dǎo)體市場結(jié)構(gòu)，2019 年功率分立器件及 模塊合計(jì)市場規(guī)模達(dá) 210 億美元，其中核心器件 MOSFET（含 Si、SiC、GaN 分立器件 及模組）及 IGBT（含分立器件、模塊及 IPM）分別為 84 億美元和 63 億美元。功率半導(dǎo)體下游應(yīng)用十分廣泛，汽車及工控為前兩大應(yīng)用領(lǐng)域。功率半導(dǎo)體幾乎應(yīng)用 于包括計(jì)算機(jī)領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)通信、消

3、費(fèi)類電子、工業(yè)控制等傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)及新能源汽車、 光伏發(fā)電等等各類電子制造業(yè)。根據(jù) Yole 統(tǒng)計(jì)，2019 年汽車及工業(yè)領(lǐng)域?yàn)榍皟纱髴?yīng)用 領(lǐng)域，各占據(jù) 29%的份額，其次為通訊、計(jì)算機(jī)等。中長期來看，新能源汽車、工業(yè) 自動化、可再生能源設(shè)施建設(shè)及新興消費(fèi)電子等領(lǐng)域?qū)⒊掷m(xù)驅(qū)動行業(yè)增長。圖：2019 年全球功率半導(dǎo)體下游應(yīng)用領(lǐng)域二極管賽道增速穩(wěn)健，中國市場需求占比較大。 根據(jù) IHS markit 數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 20192024 全球二極管市場規(guī)模將從 43.26 億美元增至 46.62 億美元，CAGR 1.51%； 20192024 中國二極管市場將從 14.39 億美元增至 15.54 億美元

4、， CAGR 1.55%。其 中，光伏二極管太陽能發(fā)電光伏組件，據(jù)測算 2020 中國市場規(guī)模約 114 億只（1Gw 光 伏電池組件需要光伏二極管約 30006000 萬只，取 4500 萬只測算；據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局， 2020 年中國并網(wǎng)太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約 253Gw，增長 24.1%）。高端二極管國產(chǎn)替代仍有較大空間，揚(yáng)杰科技二極管于國內(nèi)居領(lǐng)先地位。目前國際龍 頭企業(yè)仍占據(jù)中國高端二極管市場絕對地位；據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù)測算，20142018 年我 國半導(dǎo)體二極管出口單價(jià)大致在 0.040.05 美元的低位區(qū)間。當(dāng)前國產(chǎn)產(chǎn)品中，中大型 企業(yè)占據(jù) 50%份額，集中度較高。揚(yáng)杰科技擁有從芯片制造到封裝

5、測試全套生產(chǎn)工藝， 為國內(nèi)少數(shù)生產(chǎn)、制造全系列二極管、整流橋、分立器件芯片的規(guī)模企業(yè)之一。1. MOSFET：需求端全面爆發(fā)，供給端產(chǎn)能吃緊功率 MOSFET 為現(xiàn)代電源開關(guān)器件的優(yōu)先選擇，適用高頻低功率場景。功率 MOSFET 以其工作頻率較高、低開關(guān)損耗、低驅(qū)動損耗、高擊穿電壓、高電流等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用 于如 AC-DC、DC-DC 轉(zhuǎn)換器等開關(guān)穩(wěn)壓器及電機(jī)控制器，而由于功率 MOSFET 是多子 器件，導(dǎo)通損耗比較大，導(dǎo)通時(shí)器件壓降較大，不適用于大功率裝置。MOSFET 應(yīng)用場 景涵蓋消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)及外設(shè)設(shè)備、通信設(shè)備、汽車電子、工業(yè)電子設(shè)備等多領(lǐng)域。依據(jù)耐壓性能，MOSFET 可分為中

6、低壓和高壓。由于 MOSFET 應(yīng)用環(huán)境多樣且復(fù)雜， 性能及參數(shù)以環(huán)境而定，故種類和型號多樣，通?？梢愿鶕?jù)其耐壓性能分為中低壓 MOSFET（通常為600V），其中低壓應(yīng)用場景包含便 攜式消費(fèi)電子、DC-DC 轉(zhuǎn)換器、顯示、照明、適配器、通訊電源（高頻）、嵌入式系統(tǒng) 及工業(yè)領(lǐng)域等，高壓 MOS 應(yīng)用場景包含高壓開關(guān)電源、AC 適配器、汽車充電器、家電、 基站、高壓逆變器、電子鎮(zhèn)流器等。汽車電子、消費(fèi)電子和工業(yè)電子為 MOSFET 最大的下游應(yīng)用領(lǐng)域。全球來看，根據(jù) Yole，預(yù)計(jì)到 2022 年汽車應(yīng)用領(lǐng)域的需求將占總體需求市場的 22%，其次是計(jì)算機(jī)及 數(shù)據(jù)存儲 19%，工業(yè)領(lǐng)域 14%。而

7、國內(nèi)來看，汽車電子、工業(yè)控制、消費(fèi)電子也為前 三大需求市場。受益于新能源、新技術(shù)的應(yīng)用，功率 MOSFET下游最終產(chǎn)品的市場需求 保持良好的增長態(tài)勢，同時(shí)當(dāng)前新能源汽車/充電樁、智能裝備制造、物聯(lián)網(wǎng)、光伏新 能源等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω咝茈娮悠骷男枨笤黾?，將給 MOSFET提供巨大的市場機(jī)遇。中低壓 MOSFET 仍占據(jù) MOSFET 主要市場份額，工業(yè) 4.0、5G 以及數(shù)據(jù)中心驅(qū)動穩(wěn) 定增長。具體到低壓 MOSFET 來看，超過 50%的份額來自于工業(yè)領(lǐng)域需求，主要為如 電動工具、工業(yè)機(jī)器人等的設(shè)備電池驅(qū)動馬達(dá)，而 5G 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、數(shù)據(jù)中心等的建 設(shè)對高效、高頻供電電源的需求同樣帶動市場

8、增長，預(yù)計(jì) 2020-2027 年 CAGR 達(dá)約 4%。 我們認(rèn)為新能源汽車、工業(yè) 4.0 智能裝備建設(shè)以及 5G 基建同樣帶來高壓 MOSFET 的高 增長機(jī)遇。圖：LV MOSFET 市場需求結(jié)構(gòu)功率器件對制程要求不高，主要在 8 寸及 6 寸產(chǎn)線生產(chǎn)。在摩爾定律驅(qū)動下，芯片晶 圓尺寸由 6 寸8 寸12 寸演變。晶圓面積越大，所能生產(chǎn)的芯片就越多，可大幅降低 成本。但相比于 12 寸晶圓，8 英寸固定成本低、達(dá)到成本效益生產(chǎn)量要求較低、技術(shù) 成熟等特點(diǎn)被應(yīng)用于功率器件、MEMS、電源管理芯片等特色工藝芯片的制作，與12寸 形成互補(bǔ)。8 寸晶圓設(shè)備停產(chǎn)，限制產(chǎn)能釋放。8 寸晶圓廠始建于

9、1990 年， 2007 年全球 8 寸晶圓 代工廠數(shù)量達(dá)到頂峰 201 座，隨后 12 寸晶圓逐漸成熟，存儲，邏輯代工等產(chǎn)能紛紛遷 移至 12 寸晶圓。8 寸晶圓代工廠由于運(yùn)行時(shí)間過長，設(shè)備老舊，同時(shí) 12 寸晶圓廠資本 支出規(guī)模巨大，部分廠商逐漸關(guān)閉 8 寸晶圓廠，設(shè)備廠商也停止生產(chǎn) 8 寸設(shè)備。根據(jù) IC Insights 統(tǒng)計(jì)，2009-2017 年，全球共關(guān)閉了 100 座晶圓代工廠，其中 8 寸晶圓廠為 24 座，占比 24%，6 寸晶圓廠為 42 座，占比 42%。目前 8 寸設(shè)備主要來自二手市場，數(shù) 量極少且價(jià)格昂貴，設(shè)備的停產(chǎn)鉗制著 8 寸晶圓產(chǎn)能的釋放。新增產(chǎn)能以 12 寸

10、為主，8 寸晶圓代工廠產(chǎn)能近年無明顯擴(kuò)張。據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，全球半 導(dǎo)體制造商在 20212022 年將新建 29 座工廠（全部投產(chǎn)后，新增月產(chǎn)能 260 萬等效 8 寸片），其中 2021 年開建 19 座，2022 年再建 10 座。據(jù) SIA 預(yù)測，20202024，全球 8 寸晶圓產(chǎn)能增長僅 17%。據(jù) DIGITIMES 數(shù)據(jù)，20182021 年全球前十大晶圓代工廠 8 寸晶圓代工產(chǎn)能 CAGR 平均僅 4.2%。2. IGBT：為新能源汽車的核心，受益電動化趨勢IGBT 在功率半導(dǎo)體的份額及市場規(guī)模均將提升。據(jù) Yole 數(shù)據(jù)，20202026 全球 IGBT 市場將從 54

11、億美元增至 84 億美元，CAGR 7.5%。受汽車電動化推動，2026 年模組將 占 IGBT 市場 81%；且 2026 年超過 80%的市場將集中于 600V-1200V。IGBT 模塊市場 份額較大，系其在高壓下可提供增強(qiáng)的易控制性和效率。分立器件市場增長來源于低電 流應(yīng)用的消費(fèi)電子產(chǎn)品需求。據(jù) Yole，2018 年 IGBT 占全球功率器件市場規(guī)模約 27.5%， 到 2024 年，這一比重將提升至 28.1%。IGBT 為新能源汽車核心，是最有提升空間的部分。新能源汽車包含三大系統(tǒng)：電源、 電機(jī)、電控。電源幾乎占據(jù)整車成本的 50%，但受限于鋰電池技術(shù)條件，提升空間不 大。目前在

12、新能源汽車中，最有提升空間的當(dāng)屬電機(jī)驅(qū)動部分，電機(jī)的技術(shù)水平直接 影響整車的性能和成本，而電機(jī)驅(qū)動部分最核心的元件為 IGBT。IGBT 主要應(yīng)用在逆變 器中，成本約占整個(gè)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)成本的一半，作用是將高壓電池的直流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動 三相電機(jī)的交流電。此外 IGBT 在汽車充電樁、車載電控等也有至關(guān)重要的作用，在車 載空調(diào)控制系統(tǒng)、小功率直流/交流(DC/AC)逆變，也有使用小功率的 IGBT。從成本端看，IGBT 模塊單車價(jià)值量高。電控系統(tǒng)在整車成本中占比第二，而作為電控 的核心部件，IGBT 占據(jù)整個(gè)電控系統(tǒng)成本約 37%，如果加上充電系統(tǒng)中所用到的 IGBT （占充電柱成本約 20%），其

13、成本占比將會更高。在特斯拉的雙電機(jī)全驅(qū)動版車型 Model X 中，使用了 132 個(gè) IGBT 管，其中前電機(jī)有 36 個(gè)，后電機(jī)有 96 個(gè)，價(jià)值大約 在 650 美元。工業(yè)控制、白色家電、動車等領(lǐng)域，IGBT 同樣具備潛力。工控領(lǐng)域大量使用交直流電 動機(jī)，例如數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)、軋鋼機(jī)和礦山牽引、大型鼓風(fēng)機(jī)等都采用電力電子變 頻調(diào)速技術(shù)。其中 IGBT 在變頻器中擔(dān)任輸出驅(qū)動。根據(jù) ABI Research，2017 年全球工 業(yè)半導(dǎo)體市場為 490 億美元，2017-2022 年 CAGR 達(dá) 7.1%，增速僅次于汽車領(lǐng)域。未 來隨著中國產(chǎn)業(yè)的升級，對于工業(yè)控制的精度與功耗要求越來越高

14、，IGBT 擔(dān)任的作用 會更大。光伏等新能源領(lǐng)域迅速發(fā)展同樣具備推動力。近年來以風(fēng)能、太陽能等為代表的新能 源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用 IGBT 模塊，而 且 IGBT 模塊是逆變器的核心電子元器件，因此，未來新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展將會助推 IGBT 需求。IGBT 模塊還被廣泛應(yīng)用于軌交等領(lǐng)域。動車組最核心的部件之一是“牽引變流器”，它 負(fù)責(zé)將超高電流轉(zhuǎn)化為列車的動力，以 CRH3 為例，每輛列車裝有 4 臺牽引變流器，每 臺搭載了 32 個(gè) IGBT 模塊，則每輛列車搭載的 IGBT 模塊共計(jì) 128 個(gè)，這些 IGBT 模塊 合計(jì)為整個(gè)列車提供了約 10 兆瓦的功率。作為軌道交通牽引主流器件，3300 伏等級的 IGBT 器件在大功率電力機(jī)車、城市軌道交通領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，未來十年中國 軌道交通牽引市場每年將產(chǎn)生 10 到 20 萬只的 3300 伏等級 IGBT 模塊的需求量，據(jù)此 計(jì)算整個(gè)市場容量每年將為約 15 億人民幣。3. 海外供應(yīng)商領(lǐng)先，國產(chǎn)替代空間廣闊中國功率半導(dǎo)體市場雖已占世界功率半導(dǎo)體市場份額的 50%以上，