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国产替代蓄势待发,一文看懂中国功率半导体行业

作为半导体行业的重要细分领域,功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心。

功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子拓展至新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多细分方向,市场规模呈现稳健增长态势。

作为全球最大的功率半导体需求市场,中国占全球需求比例高达35%。在电动车、工业领域需求助推下,国内市场有望继续维持快速增长。

国元证券测算表示,到2025年国内功率半导体市场提供纯增量规模有望达到200亿元。

在国产替代方面,功率半导体追赶的技术难度相对较小,国内配套的产业链也更完整。

考虑到市场需求、技术难度等多方因素,功率半导体在可预见的将来有望成为国产替代进度最快的细分领域之一。

什么是功率半导体?

功率半导体属于半导体大行业中的一个重要细分领域,是电能转换和电路控制的核心器件,主要用于电子装置中电压和频率、直流交流转换等。器件核心是使用最小的输入控制功率保证输出功率的大小和时延。国产替代蓄势待发,一文看懂中国功率半导体行业

图片来源:国信证券

按集成度分类,功率半导体可分为功率IC和功率分立器件两个大类:前者是把控制电路和大功率器件都集成在同一块芯片上的高度集成电路;后者则主要包括二三极管、晶体管和晶闸管等,根据耐压、工作频率不同,各自适用于不同领域。

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图片来源:国信证券

晶体管是分立器件的主要组成部分,细分产品包括双极型晶体管、MOSFET(金属氧化物半导体场效晶体管)和IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。

MOSFET和IGBT由于产品性能优越,应用广泛,近年来市场规模增长较快,结构占比不断提升。IHS Markit预测认为,MOSFET和IGBT将是未来5年增长最强劲的半导体功率器件。

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图片来源:广发证券 工业、汽车占比最大,汽车增速最快

在应用场景方面,功率半导体目前主要应用领域包括六大方向:电动汽车、可再生能源发电、工业和自动化、储能、数据中心和服务器、消费类电子产品/白色家电。

国产替代蓄势待发,一文看懂中国功率半导体行业

在电动车领域,功率半导体组件为汽车的高扭矩电动机供电所需的转换器,用于降低电池电压的DC/DC转换器,用于电池充电器的附加类似组件,是电动汽车运行的关键。与传统汽车相比,电动车上的功率半导体价值增加了5倍之多。

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图片来源:汽车之家

而在工业领域,使用IGBT的变速驱动器越来越多地取代工业应用中的传统电机:其可以显著提高能效,精确控制工业电机,节约约20—30%的能源消耗。

在市场占比方面,WSTS统计显示,2014—2018年功率半导体的主要应用领域是工业、车用和消费电子。占比最大的是工业领域,2018年占比超过40%;其次是电动汽车领域,2018年占比达26.4%。国产替代蓄势待发,一文看懂中国功率半导体行业

图片来源:国元证券

除了市场占比外,汽车和工业领域功率半导体需求增速同样突出,年复合增长率分别达到8.2%和3.8%。Yole预测认为,到2023年,工业和新能源车领域功率半导体市场空间有望达到37亿美元,工业领域为25亿美元。

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图片来源:国元证券

400亿美元市场 中国需求超三成

全球市场方面,功率半导体市场规模呈现稳健增长态势。根据IHS Markit数据,2018年全球功率半导体市场规模约为391亿美元,预计至2021年市场规模将增长至441亿美元,年化增速为4.1%。国产替代蓄势待发,一文看懂中国功率半导体行业

图片来源:广发证券

而中国则是世界最大功率半导体消费市场。

IHS Markit数据显示,2018年中国市场需求规模达到138亿美元,增速为9.5%,占全球需求比例高达35%。市场普遍预计未来中国功率半导体将继续保持较高速度增长,2021年市场规模有望达到159亿美元,年复合增速达4.8%。

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图片来源:广发证券

在供应端方面,海外大厂依然在功率半导体供应方面占据主导地位。

WSTS数据显示,2018年全球排名前十功率半导体企业大多来自于美国、欧洲和日本,包括英飞凌, TI, NXP,日本瑞萨等。前十名厂商占有57%的市场份额。但相对于集成电路行业,功率半导体市场集中度较低,商业生态壁垒不高。

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图片来源:国信证券

在头部企业方面,目前市场占比最大的企业是英飞凌,约占19%左右。公司最重要的产品是MOSFET和IGBT。

英飞凌同样是MOSFET和IGBT细分市场的领先者,分别以27%和28%的市占率位居全球第一的位置。不同于二极管市场和晶体管市场的高度分散化,IGBT和MOSFET市场由于其技术门槛更高,具备更高的市场集中度。

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图片来源:国信证券

国内功率半导体供应方面,海外大厂同样占据主导地位:市场前五大供应商分别为英飞凌、安森美、德州仪器、高通和Dialog,合计市场份额为42%,英飞凌凭借14%的市占率位居首位。

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图片来源:广发证券

国产替代进度最快的细分领域之一?

海外巨头占据供应主导地位并不意味着国内功率半导体厂商完全没有机会。考虑到市场需求、技术难度等多方因素,功率半导体在可预见将来有望成为国产替代进度最快的细分领域之一 。

国元证券指出,相对于逻辑芯片,功率半导体追赶的技术难度相对较小,国内配套的产业链也更完整。

在行业属性方面,功率半导体不需要追赶摩尔定律(投资门槛较低),倚重制程工艺、封装设计和新材料迭代,整体趋向集成化、模块化。

同时国内产业链配套齐全,制造和封测环节处于国际先进,材料和设备刚需国产化难度低。设备可以采用国产或二手,新材料刚刚开始大规模产业化,国内外技术差距不大,容易赶超。

在政策方面,国务院此前已印发 《关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》,全面支持国内半导体行业。国产替代蓄势待发,一文看懂中国功率半导体行业

图片来源:国元证券

在市场需求、政策、人才、资金和技术多因素催化下,国内功率半导体行业未来3—5年有望进入黄金发展期。功率半导体在可预见将来有望成为国产替代进度最快的细分领域之一。

国元证券分析认为,目前国产功率器件在中低端产品上替代进度很快,未来将会持续向中、高端领域延伸。包括华微电子、士兰微等国内功率半导体领先者值得持续关注。

本文来自华尔街见闻,本文观点不代表信创笔记立场,若有侵权请联系删除。

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