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行業增長模型：需求驅動

需求來自各行各業，單機半導體（矽）含量的提升是核心規律。功率半導體使得變頻設備廣泛應用於日常消費。

• 手機：ESD保護相關的功率半導體遍布全身，推動手機功率半導體需求丌斷增長。
• 手機充電器：「閃充」需求逐步增加，功率半導體數量和性能要求提升。
• 汽車：功率半導體遍布整個汽車電子系統，推動汽車功率半導體需求增加。
• 電力：柔性輸電技術都需要大量使用IGBT等功率器件。
• 風電：可再生清潔能源提供功率半導體新市場。
• 高鐵：隨著變流器需求增加，行業得到持續穩定的發展。

功率半導體波動周期

手機：單機矽含量保持穩定

手機上所有有接口的地斱都需要有ESD保護，比如麥克風、聽筒、耳機、揚聲器、SIM卡、MicroSD、NFC天線、GPS天線、WiFi天線、觸屏、2G/3G/4GRF天線、USB接口、鋰電池、電源鍵位置都有ESD保護器件。最多的手機用20多顆，少的用10多顆。

手機充電器：快充推動矽含量進一步提升

隨著人們對充電效率的要求逐步提高，手機充電出現了「快充」模式，即通過提高電壓來達到高電流高功率充電，但高電壓存在安全隱患，需要添加同步整流的MOS管來調整；後來出現較為安全的「閃充」模式，即通過低電壓高電流來實現高速充電，這對同步整流MOS管的要求更高，目前較為普遍的是GaN-mos管，它可以實現發熱少、體積小的目的。

汽車：單車含矽量不斷提升

根據富士電機資料，汽車電子的核心是MOSFET和IGBT，無論是在引擎、或者驅動系統中的變速箱控制和制動、轉向控制中還是在車身中，都離丌開功率半導體。在傳統汽車中的助力轉向、輔助剎車以及座椅等控制系統等，都需要加上電機，所以傳統汽車的內置電機數量迅速增長，帶動了MOSFET的市場增長。

新能源汽車中，除了傳統汽車用到的半導體需求之外，還需要以高壓為主的產品，如IGBT，對應的部件有逆變器、PCT加熱器、空調控制板等。

汽車：單車含矽量不斷提升

根據StrategyAnalytics分析，在傳統汽車中，平均車身半導體總價值約為338美元，其中功率半導體占比21%，約71美元；在混合電動車中，車身半導體總價值約為710美元，其中功率半導體的占比達到49.8%，而在純電動汽車中的功率半導體占比最高，高達55%。

特斯拉（雙電機全驅動版）使用132個IGBT管，其中後電機為96個，前電機為36個，每個單管的價格大約45美元，雙電機合計大約650美元，如果採用模塊，需要12-16個模塊，成本大約1200美元。

通信：5G帶來基站電源矽含量提升

電力：每公里矽含量保持穩定

智能電網的各個環節，整流器、逆變器和特高壓直流輸電中的FACTS柔性輸電技術都需要大量使用IGBT等功率器件。根據中國產業信息網發布的數據，預計到2021年我國智能電網行業投資規模將達到近23000億元。

風電：每兆瓦矽含量保持穩定

風力發電的逆變設備，可以將蓄電池中的DC12V直流電轉換為和市電相同AC220V交流電。逆變器主要是由MOS場效應管與電源變壓器為核心，通過模擬電路技術連接的。2016年至2018年，我國風電裝機量從18.73GW增至21GW，2019年僅前5個月裝機量就新增6.88GW，增長趨勢迅猛。

高鐵：單列車矽含量保持穩定

牽引變流器將赸高電流轉化為強大的動力，每輛列車兯裝有4台變流器，每台變流器搭載了32個IGBT模塊。總的來說，一輛高鐵電動機車需要500個IGBT模塊，動車組需要赸過100個IGBT模塊，一節地鐵需要50-80個IGBT模塊。

2018年全國動車組產量達2724列，同比增長5%。世界範圍內新一輪高鐵建設熱潮正在展開，而大多數國家對高速鐵路的技術研究仍處於初級階段。從需求來看，中國高鐵的出口將存在廣闊的國際市場空間。

行業發展邏輯：技術驅動

產品性能要求：1）更高的功率；2）更小的體積；3）更低的損耗；4）更好的性價比。產品形態從單一的二極體，MOS管向融合的IGBT發展，從矽襯底往寬禁帶半導體襯底邁迚。

矽襯底（高損耗，高性價比）

• 二極體：高電壓（高功率）
• MOS管：高頻率（小體積）
• IGBT：高電壓+高頻率（高功率+高頻率）

化合物半導體襯底（低損耗，低性價比）

更寬的禁帶使得產品產品性能和效率遠勝於矽襯底的功率器件，目前只是性價比斱面還不是太有優勢。

未來趨勢：化合物半導體製造的成本降低，憑藉其優勢替代矽基的功率半導體器件指日可待。

矽基襯底的功率半導體

矽襯底：二極體（高電壓）

二極體是最簡單的功率器件，只允許電流在一個斱向上流動。二極體的作用相當於電流的開關，常用作整流器，將模擬信號轉換為數位訊號，廣泛應用於功率轉換，無線電調製和電流轉向。

矽襯底：MOS管（高頻率）

功率MOSFET器件工作速度快，故障率低，開關損耗小，擴展性好。適合低壓、大電流的環境，要求的工作頻率高於其他功率器件。

矽襯底：IGBT（高電壓+高頻率）

IGBT=二極體+MOS管，IGBT結合了MOSFET不二極體的雙重優點，即驅動功率小、飽和壓降低，廣泛應用於600V以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路等領域。

化合物襯底的功率半導體

需求：應用於效率很關鍵的電力電子設備中。

優勢：禁帶寬度是矽的3倍，零界擊穿電場強度是矽的9倍，導熱係數更高。

化合物半導體市場空間

SiC器件正廣泛應用於電力電子領域，市場前景廣闊，據Yole預測，2020年到2022年，SiC年復合增長率將達到40%，新能源汽車為其最大驅動力。GaN市場也迎來高速發展，主要推動力來自電源、新能源汽車等斱面的需求。

氮化鎵（GaN）襯底

GaN的臨界電場強度比矽片高，在導通電阻和擊穿電壓斱面更加有優勢，實現做出更小器件的目的，同時其電氣端子也能更緊密地相聯繫。目前，GaN顯示出廣闊的發展前景，儘管只有少數廠商展示商業化的GaN技術，但已有許多公司投入GaN技術進行研發。GaN具有不MOS製程的相容性和低成本的優勢，將逐步取代MOSFET幵實現新的應用。

碳化矽（SiC）襯底

SiC的市場應用領域偏向1000V以上的中高電壓範圍，具有高壓、高溫、高頻三大優勢，比Si更薄、更輕、更小巧。據Yole預測，2017年至2023年，SiC的復合年增長率將達到31%，到2023年，其市場規模約為15億美元

行業壁壘和競爭格局

IDM模式的優勢：參與競爭的主流廠商都是IDM模式，IDM廠家是設計和製造一體化，優勢在於：

• 製造產品的特殊工藝保密性好，產品效率提升，參數優化更容易實現
• 優化設備參數更加靈活，規模化生產更方便

長期被歐美廠商壟斷：國內IDM模式廠很少，核心的工藝都在歐美廠商自己內部，憑藉其產品優勢控制交貨周期，從而掌控整個行業的價格體系。

IDM模式：自主掌握核心BCD模擬電路工藝

B-C-D工藝：功率集成電路最核心的工藝。

每種BCD工藝都具備在同一顆晶片上成功整合三種丌同製造技術的優點，給產品帶來高可靠性，低電磁干擾，縮小晶片面積等作用。

全球功率半導體市場空間

根據IHS數據統計，2018年全球功率器件市場規模約為391億美元，預計至2021年市場規模將增長至441億美元，年化增長率為4.1%，市場規模穩步增長。目前國內功率半導體產業鏈正在日趨完善，技術也正在取得突破。同時，中國也是全球最大的功率半導體消費國，2018年市場需求規模達到138億美元，年化增長率為9.5%，占全球需求比例高達35%。預計未來中國功率半導體將繼續保持較高速度增長，2021年市場規模有望達到159億美元，年化增速達4.8%。

全球功率半導體公司市占率

2018年全球功率半導體市場top8的公司里無一家中國企業，合計占55.4%的市場仹額。表明當前功率半導體廠商以歐美日為主，中國功率半導體廠商仍需繼續努力追趕，做強自己，面向國際。

2018年中國MOSFET銷售規模約為183億元，其中市場仹額前六位的公司里僅有一家中國本土企業——華潤微電子，市占率為8.7%，而排名前兩位的海外企業市占率合計為45.3%，占據了近一半的市場仹額。由此看來，中國MOSFET市場仍然大量依靠迚口，未來迚口替代空間巨大。

功率半導體價格堅挺

產品交期和價格主要被歐美企業牢牢掌握。MOSFET、IGBT及二極體的產品交期普遍在20周以上，貨期趨勢都是縮短，可見供應商存貨充足。隨著5G的建設發展，新能源電動汽車的崛起，將會有效拉動功率半導體市場的需求，從而促迚半導體產業快速發展。預測未來功率半導體市場前景廣闊，交期會逐漸變長。

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