功率半导体分立器件

功率半导体分立器件行业分类 按照控制电路信号对器件的控制程度，功率半导体分立器件可分为不可控型、半控型和全控型。按照器件结 构，功率半导体分立器件可分为肖特基二极管、金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、快速晶 闸管和其他结构类型功率半导体分立器件。 按照控制电路信号对器件的控制程度 功率半导体 下游客户认证周期较长 功率半导体分立器件下游客户对功率半导体分立器件的性能、质量等审查严格且时间较长，通常在6个月至2年不等，认证周期较长。 功率半导体分立器件的稳定性和可靠性对下游产品品质有重要影响，下游客户对过功率半导体分立器件有严格的筛选和认证标准，功率半导体分立器件认证过程通常要经过样品监测、小批量试用、稳定性监测、 批量生产及体系审核等多轮环节，通过认证后还需通过定期考核，认证周期通常在6个月至2年不等，部分高认证要求产品认证周期可达数年，认证周期较长。 国产替代空间广阔 功率半导体分立器件需求量较高，本土厂商供给率较低，国产替代空间广阔。 近些年中国功率半导体分立器件行业发展迅速，但相较于国际领先水平仍有一定的差距，关键技术和高端产品仍依赖欧美企业。中国功率半导体分立器件行业下游应用行业的高速发展，对功率半导体分立器件需 求日益旺盛，若出现供不应求的情况，会影响企业功率半导体分立器件的生产以及下游应用领域的使用。 例如，中国IGBT供需缺口较大，2022年交期、价格以上涨为主，中国2021年IGBT需求量达1.32亿只，中 国IGBT产量仅0.258亿只，本土厂商供给率仅为19.55%，国产替代空间广阔。富昌电子2022年第四季度报告显示，IGBT厂商交期仍达50周。 萌芽期 1957年，美国通用电气公司(GE)研制出世界上第一只工业用普通晶闸管，标志着功率半导体分立器 件的诞生。1959年，第一个真正的紧凑型晶体管MOSFET问世。二十世纪70年代后期，门极可关断晶闸管GTO、电力双极型晶体管BJT、电力场效应晶体管功率MOSFET为代表的全控型器件迅速发 展，第二代功率器件应运而生。 1957年，美国通用电气公司研制出世界上第一只工业用普通晶闸管，标志着功率半导体分立器件的 诞生。二十世纪70年代后期，全控型器件迅速发展，第二代功率器件应运而生。 启动期 1981~1999 二十世纪80年代后期，绝缘栅双极晶体管集合了MOSFET的驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大的优点，成为现代电力电子技术的主要器件，在中低频大功率电源中占重要地位。二 十世纪90年代，智能功率模块使功率器件的发展向大功率、高频化、高效率跨向一大步。 二十世纪80年代后期，绝缘栅双极晶体管成为现代电力电子技术的主要器件，二十世纪90年代，智 能功率模块使功率器件的发展向大功率、高频化、高效率跨向一大步。 高速发展期 2000~2023 2000年后，华润微、华虹开始转型，开始研发MOSFET等功率器件，2010年左右，新洁能、捷捷微电等企业崛起，2017年左右，一批中国本土功率半导体分立器件企业上市，一些主业为二极管、品 闸管等产品的企业纷纷转型，生产价值更高的IGBT等器件，例如扬杰科技等企业，国产替代不断推进，功率半导体分立器件行业快速发展。 2010年左右，新洁能、捷捷微电等企业崛起，2017年左右，一些主业为二极管、品闸管等产品的企业纷纷转型，生产价值更高的IGBT等器件，国产替代不断推进，功率半导体分立器件行业快速发 展。 功率半导体分立器件产业链上游为原材料供应，原材料供应代表性参与方有华虹半导体、晶瑞股份等。产业链中游为功率半导体分立器件产生产制造，代表性参与方有扬杰科技、新洁能、台基股份等。产业链下游为功率 半导体分立器件应用领域，代表性参与方有华为、特斯拉、中兴等。 功率半导体分立器件产业链上游原材料在功率半导体分立器件营业成本中占比较高，占功率半导体分立器件营业成本60%-70%左右。产业链中游功率半导体分立器件企业主要经营模式主要有三种，分别为 IDM(Integrated Design and Manufacture，垂直整合制造）、Fabless（没有制造业务、只专注于设计的一种运作模式）和Foundry（专门负责生产、制造芯片），采用IDM模式的企业具有技术的内部整合优势，有利于 积累工艺经验，但对于企业的资本实力和技术实力要求较高，企业会在一定程度上承受经营利润波动的压力，采用Fabless经营模式的企业资金运用较为灵活，可迅速响应市场需求。目前IGBT与超结MOSFET功率半导体分立 器件产品需求快速增加，高附加值产品占比逐步提升。功率半导体分立器件产业链下游应用领域众多，新能源汽 车及相关产业或将成为功率半导体分立器件下游中最具发展潜力的需求市场。 上 产业链上游 生产制造端 原材料供应 上游厂商 厦门士兰集科微电子有限公司 華虹半導體有限公司 隆基绿能科技股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 产业链上游为原材料供应。功率半导体分立器件原材料主要为硅片，晶圆，光刻板，引线框架，宽禁 带材料碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)，其他辅助材料。原材料在功率半导体分立器件营业成本中占比较 高，占功率半导体分立器件营业成本约60%-70%，例如，2022年，新洁能直接材料价格为81,773.7万元，占营业成本的71.7%；苏州固锝原材料价格为62,433.9万元，占营业成本的62.9%。以原材料 硅片为例，2022年华虹半导体硅片占原材料成本的48%。生产功率半导体主要使用6英寸和8英寸硅片，微控制器使用8英寸硅片，逻辑芯片和存储芯片则需要12英寸硅片，随着半导体技术的发展和市 场需求的变化，硅片正逐渐向大尺寸趋势发展。 中 产业链中游 品牌端 功率半导体分立器件生产制造 中游厂商 上海芯导电子科技股份有限公司 扬州扬杰电子科技股份有限公司 无锡新洁能股份有限公司 查看全部 产业链中游说明 产业链中游为功率半导体分立器件生产。功率半导体分立器件企业主要经营模式主要有三种，分别为IDM、Fabless和Foundry。IDM是指设计、制造及封测等环节均涉及的经营模式，该模式具有技术 的内部整合优势，有利于积累工艺经验，但对于企业的资本实力和技术实力要求较高，企业会在一定 程度上承受经营利润波动的压力。Fabless指没有制造业务、只专注于设计的经营模式，采用该经营模式企业资金运用较为灵活，可迅速相应市场需求。Foundry是指专门负责生产制造的经营模式。 2021年，全球Fabless经营模式企业销售额增长36%，IDM营模式企业销售额增长21%，2011年至2021年，Fabless经营模式企业销售额增长了167.6%，从664亿美元增长至1,777亿美元，而IDM营 模式企业销售额仅增长了63%，从2,039亿美元增长至3,328亿美元。IGBT与超结MOSFET产品需求快速增加，高附加值产品占比提升。例如新洁能传统成熟工艺的沟槽型MOSFET的生产销售减少，超 结MOSFET、IGBT的生产销售增加。2022年，新洁能IGBT产品实现销售收入40,299万元，较2021年同比增长398.2%，销售占比由2021年的5.4%提升至2022年的22.3%；超结MOSFET产品实现销售 收入21,297.9万元，较2021年同比增长38.4%，销售占比由2021年的10.21%提升至2022年的11.8%；沟槽型MOSFET销售占比从2021年的45.14%降低至2022年的27.7%。 下 产业链下游 渠道端及终端客户 应用领域 渠道端 华为技术有限公司 特斯拉（上海）有限公司 三星（中国）投资有限公司 查看全部 产业链下游说明 产业链下游为功率半导体分立器件应用领域。功率半导体分立器件应用领域广泛，已从传统消费电 子、网络通信、工业控制等应用领域，拓展至新能源汽车、智能电网、新能源发电、轨道交通等新兴应用领域。从下游应用占比来看，MOSFET下游应用领域主要为消费电子、工业、通讯、汽车电子等 领域，在MOSFET广泛的应用分布中，汽车电子及充电桩占比约20%-30%，消费电子占比25%以上，工业领域约占15%。2020年，IGBT下游应用领域工业、家用电器领域占比为31%、24%。从行 业发展来看，新能源汽车及相关产业为功率半导体分立器件下游中最具发展潜力的需求市场，另外， 功率半导体分立器件行业规模 中国功率半导体分立器件行业市场规模 功率半导体分立器件行业规模 计算规则：中国功率半导体分立器件行业市场规模=(中国IGBT市场规模+中国MOSFET市场规模)/中国IGBT和 MOSFET在中国功率半导体分立器件中的占比 中国功率半导体分立器件市场规模整体呈上升趋势。2018年至2022年，中国功率半导体分立器件市场规模 由385.0亿元增长至732.7亿元，年复合增长率为17.5%；预计2027年中国过压防护器件市场规模有望达1,373.5 亿元，2023年至2027年市场规模年均复合增长率达13%。 功率半导体分立器件主要应用于手机、电脑等消费电子，工业控制，通信设备等领域。下游行业的快速发展是功率半导体分立器件市场增长的驱动力。（1）手机和电脑等设备功能复杂，涉及到较多数据交换及信号传 递，手机、电脑等设备也均需要通过适配器对其进行充电，在信号切换及开关，电源电压转换过程中均需要使用到功率半导体分立器件。5G进入商业化阶段引起智能手机、终端电子设备等消费电子的升级换代，从而带动中国功率半导体分立器件的市场需求上涨。2022年中国5G手机出货量的市场占比已超过80%。消费电子的快速发 展也推动了功率半导体分立器件行业的发展，基于消费电子产品制造技术的迭代发展以及移动互联网应用的普及，消费电子市场规模快速增长，消费者群体持续扩大，2021年全球消费电子产值达3,660亿美元。（2）在通 信设备、工业控制领域中，电源供电转换过程及信号的处理均需用到功率半导体分立器件，通信设备和工业控制领域的快速发展推动了功率半导体分立器件需求的增长，2021年全球通信设备（不含手机终端）产值达2,210亿 美元，2021年全球工业控制产值达2,590亿美元。 预计未来五年功率半导体分立器件行业规模将呈增长态势。一方面，除了消费电子、通信设备、工业控制等 领域，近年来，新能源汽车及充电系统、轨道交通、新能源发电等领域也逐渐成为功率半导体分立器件的新兴应用领域，这些领域的蓬勃发展将推动功率半导体分立器件市场的快速增长，例如，新能源电动汽车的电池、电 机、电控系统以及电空调驱动、车载充电器等电力电子装置都需要能够实现电能转换和控制的功率半导体分立器 件。2022年，新能源汽车产量和销量分别为705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.9%和93.4%。其中新能源乘用车产销分别完成671.6万辆和654.9万辆，同比分别增长97.8%和94.3%；新能源商用车产销分别完成34.2万 辆和33.8万辆，同比分别增长81.8%和78.9%。新能源汽车行业的快速发展对功率半导体分立器件市场规模的增加起到促进作用。另一方面，功率半导体器件行业是中国重点鼓励和支持的产业，为推动电力电子技术和产业的 发展，中国制订了一系列政策与法规引导、鼓励、支持功率半导体事业的发展，增强本土科技竞争力。随着“智能制造”和“新基建”等国家政策的深入推进，以及“碳达峰、碳中和”双碳策略的落实，功率半导体器件作为 中国实现电气化系统自主可控以及节能环保的核心零部件，有望在政策的护航之下驶入快车道。 政策名称 颁布主体 生效日期 影响 《鼓励外商投资产业目录（2022 国家发展改革委、商务部 2022-10 年版）》 将“新型电子元器件制造：片式元器件、敏感元器件及传感器、频率控制与选择元件”、“混合