全球及中國功率半導體行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀與中國市場特點分析

全球及中國功率半導體行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀與中國市場特點分析

一、功率半導體產(chǎn)品及其應用領(lǐng)域概述

功率半導體器件（PowerSemiconductorDevice）也稱為電力電子器件，是用于對電流、電壓、頻率、相位、相數(shù)等進行變換和控制，以實現(xiàn)整流（AC/DC）、逆變（DC/AC）、斬波（DC/DC）、開關(guān)、放大等各種功能的半導體電子器件。

從技術(shù)的角度來看，功率半導體與大規(guī)模集成電路是半導體技術(shù)（更具體說是微電子技術(shù)）中相互獨立平行發(fā)展又時有交叉的兩個不同的專業(yè)領(lǐng)域，分別解決不同的專業(yè)技術(shù)問題，滿足不同的應用需要：大規(guī)模集成電路用于對信息進行處理、存貯與轉(zhuǎn)換，而功率半導體器件則是用于電源電路和功率控制電路的主體產(chǎn)品。

從產(chǎn)品類型來看，功率半導體主要分為功率器件、功率IC。功率半導體和超大規(guī)模集成電路（VLSI）一起構(gòu)成了半導體的兩大分支。按照分立和集成的區(qū)別，功率半導體器件又可細分為功率分立器件和功率集成電路。

其中功率器件主要包括二極管、晶體管、晶閘管三大類別，其中晶體管是分立器件中市場份額最大的種類。常見晶體管主要有BJT、IGBT和MOSFET。MOSFET和IGBT逐漸成為主流，而多個IGBT可以集成為IPM模塊，用于大電流和大電壓的環(huán)境。功率IC是由功率半導體與驅(qū)動電路、電源管理芯片等集成而來的模塊，主要應用在小電流和低電壓的環(huán)境。各類型功率半導體產(chǎn)品特點及其應用領(lǐng)域如下表所示：

二、全球功率半導體市場概述

1、功率半導體應用范圍及其市場驅(qū)動因素

功率半導體是電子裝置電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，本質(zhì)上，是通過利用半導體的單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)電源開關(guān)和電力轉(zhuǎn)換的功能，來實現(xiàn)變頻、變相、變壓、逆變、整流、增幅、開關(guān)等。

毫不夸張地說，當今世界一切涉及發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、儲電的環(huán)節(jié)都離不開功率半導體。因此，功率半導體器件作為不可替代的基礎(chǔ)性產(chǎn)品，廣泛應用于國民經(jīng)濟建設(shè)幾乎一切部門。尤其是在大功率、大電流、高頻高速、低噪聲等應用領(lǐng)域起著無法替代的關(guān)鍵作用，被廣泛應用于汽車、通信、消費電子和工業(yè)領(lǐng)域。

根據(jù)功率半導體開關(guān)功率、操作頻率的不同，其具體的應用領(lǐng)域也有較大的差別，具體如下圖所示：

行業(yè)的發(fā)展主要由需求驅(qū)動，同時技術(shù)的發(fā)展在很大程度上促進了產(chǎn)品的應用領(lǐng)域的擴張。功率半導體的應用范圍從傳統(tǒng)的輸配電，大功率、高電壓工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域不斷向終端的電子產(chǎn)品擴張。

隨著世界各國對節(jié)能減排的需求越來越迫切，功率半導體器件已從傳統(tǒng)的工業(yè)控制和4C（通信、計算機、消費電子、汽車）領(lǐng)域邁向新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等諸多產(chǎn)業(yè)。功率半導體的發(fā)展使得變頻設(shè)備廣泛的應用與日常的消費，促進了清潔能源、電力終端消費、以及終端消費電子的產(chǎn)品發(fā)展。

2、全球功率半導體市場規(guī)模走勢

近年來，隨著電子制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展，電力終端消費增加，電氣化，自動化發(fā)展迅速，2014年全球功率半導體市場規(guī)模僅為227億美元，2018年增長至363億美元。受益于折舊帶來的替換市場、電氣化程度加深帶來的新增市場以及供需格局帶來的價格增長，2016年—2018年全球功率器件市場增長迅速，2019年行業(yè)增長速度有較為明顯的放緩，主要受中美貿(mào)易戰(zhàn)，全球經(jīng)濟下行壓力增加，中國新能源汽車市場回落等諸多因素影響，全年市場規(guī)模約為382億美元。

3、全球功率半導體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

從全球的細分產(chǎn)品格局來看，功率IC是最大的市場，且近年來占比有所提升，其次是MOSFET，受IGBT替代影響，增長有所放緩；二極管占比總體穩(wěn)定，IGBT市場增長穩(wěn)定，占比持續(xù)提升。

從應用領(lǐng)域來看，汽車領(lǐng)域是全球功率半導體最為主要的市場，其次是工業(yè)與消費電子領(lǐng)域。近幾年來，由于新能源汽車的發(fā)展，汽車的電子化、智能化發(fā)展迅速，汽車領(lǐng)域的占比持續(xù)提升，2019年汽車行業(yè)對功率半導體的需求規(guī)模占到總體規(guī)模的35.4%，消費電子領(lǐng)域占比也保持較為穩(wěn)定的擴張態(tài)勢，2019年占比達到了13.2%。

4、功率半導體技術(shù)發(fā)展趨勢

從功率半導體的技術(shù)發(fā)展歷程和趨勢來看，產(chǎn)品的性能要求變化基本沒有太大的變化，主要體現(xiàn)為更高的功率、更小體積、更低的損耗與更好的性價比四點，分別對應新型功率半導體技術(shù)廣泛應用和發(fā)展的四個階段。

近幾年來，隨著第三代化合物半導體迅速發(fā)展，SiC與GaN功率器件的應用規(guī)模開始持續(xù)增長。相對于傳統(tǒng)的硅襯底，化合物半導體具有更寬的禁寬，能夠適用于更高的功率要求，同時具有更好的導熱性能，因此以化合物半導為襯底制作的功率器件具有更高的性能和效率。

但由于生產(chǎn)規(guī)模還相對較小，生產(chǎn)技術(shù)有待成熟，產(chǎn)品價格相對較高，性價比較低，應用受到了較大的限制。未來隨著化合物半導體的制造成本不斷降低，生產(chǎn)規(guī)模逐步擴大，行業(yè)的規(guī)模效益更加成熟，憑借其性能優(yōu)勢，有望取代硅基的功率半導體器件。

三、中國功率半導體市場發(fā)展

由于功率半導體是下游產(chǎn)品核心零部件，對產(chǎn)品質(zhì)量、使用年限、設(shè)備的安全性都有極為重要的影響，因此行業(yè)具有極高的進入壁壘，下游企業(yè)的供應商的資質(zhì)、技術(shù)要求嚴格，同時嚴格的供應商資質(zhì)認定，以及基于長期合作而形成的穩(wěn)定客戶關(guān)系，對新進入者形成較強的市場進入壁壘。

相對于發(fā)達國家，中國的功率半導體行業(yè)發(fā)展起步相對較晚，技術(shù)實力、產(chǎn)品穩(wěn)定性與行內(nèi)主要企業(yè)相比，仍然存在較大的差距，不能很好的滿足行業(yè)下游的市場需求。總體而言，目前中國功率半導體器件行業(yè)市場規(guī)模發(fā)展較快，但總量仍不能滿足需求，特別是中高檔產(chǎn)品仍一定程度依賴進口。盡管中國已經(jīng)成為全球功率半導體產(chǎn)業(yè)的重要市場，但中國功率半導體器件的設(shè)計、制造能力還有待提高，特別是在新型材料半導體器件領(lǐng)域，與國外領(lǐng)先企業(yè)仍存在較大差距。

《2020-2026年中國功率半導體行業(yè)市場運作模式及投資前景展望報告》指出：目前中國的功率半導體市場規(guī)模占全球市場規(guī)模35%左右，是全球最大的功率半導體市場，約為940.8億元。近幾年中國功率半導體市場規(guī)模的迅速增長主要是由于兩個方面，一方面是下游行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，行業(yè)需求增加，中高端產(chǎn)品需求持續(xù)上升，另一方面則是由于中國經(jīng)濟增速放緩，2014年之后，人民幣對美元的匯率持續(xù)走低，推高了進口成本，國內(nèi)進口產(chǎn)品價格也保持相對穩(wěn)定的增長態(tài)勢。

從應用領(lǐng)域來看，電力工業(yè)、消費電子、汽車、工業(yè)電源、通信等領(lǐng)域是我國功率半導體領(lǐng)域需求最大的幾個領(lǐng)域。電力工業(yè)占比約為15.26%,汽車領(lǐng)域占比達到了27.41%，相對于全球市場，仍有較大的提升空間。

從行業(yè)市場特點來看，目前中國功率半導體市場主要呈現(xiàn)出以下幾個特點：

總體而言，中國的功率半導體行業(yè)呈現(xiàn)出明顯的供需不匹配的特點，國內(nèi)以低端產(chǎn)品為主，國產(chǎn)替代缺口巨大，尤其是中高端MOSFET及IGBT器件中，90%依賴于進口。近幾年隨著行業(yè)的技術(shù)進步，在電力領(lǐng)域的中高端MOSFET，以及軌道交通領(lǐng)域的IGBT器件方面已經(jīng)取得了較為明顯的技術(shù)進步，國產(chǎn)替代進程加速。但在對成本要求更為嚴格的領(lǐng)域，仍有較大的不足。

此外值得注意的是，化合物半導體在功率器件中的應用逐漸加速，目前化合物半導體在這一領(lǐng)域的應用主要為SiC和GaN功率半導體器件，國際上出現(xiàn)該類商業(yè)化產(chǎn)品的時間較短，并受技術(shù)成熟度和成本的制約，尚處于市場開拓的初期階段，未廣泛普及。目前SiC和GaN電力半導體器件的主要供應商有科銳（Cree）、英飛凌、安森美、東芝、富士和三菱等企業(yè)。

中國的在SiC和GaN領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展相對較快，目前已經(jīng)形成了一定的競爭優(yōu)勢，部分企業(yè)也進入了規(guī)模化生產(chǎn)階段，技術(shù)實力在全球也處于先進水平。近兩年了，SiC和GaN功率器件的投資項目逐漸增加，如聞泰科技車載GaN實現(xiàn)量產(chǎn)，三安光電的化合物半導體代工，已完成部分GaN的產(chǎn)線布局，并決定在長沙投資半導體產(chǎn)業(yè)化項目，投資建設(shè)包括但不限于碳化硅等化合物第三代半導體的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目，包括長晶-襯底制作-外延生長-芯片制備-封裝產(chǎn)業(yè)鏈，投資總額160億