功率半导体分立器件行业前景

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1、功率半导体分立器件行业前景一、 半导体板块产业链半导体可以分为四类产品，分别是集成电路、光电子器件、分立器件和传感器。其中规模最大的是集成电路，达到2753亿美元，占半导体市场的81%。由于半导体产品中大部分是集成电路。半导体是一类材料的总称，集成电路是用半导体材料制成的电路的大型集合，芯片是由不同种类型的集成电路或者单一类型集成电路形成的产品。对应成大家好理解的日常用品，半导体各种做纸的纤维，集成电路是一沓子纸，芯片是书或者本子。集成电路（integratedcircuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块

2、或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母IC表示。芯片（chip）、或称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。半导体处于整个电子信息产业链的顶端，是各种电子终端产品得以运行的基础。被广泛的应用于PC，手机及平板电脑，消费电子，工业和汽车等终端市场。半导体产业链从上至下大致可以分为三个环节：IC设计、晶圆

3、制造和封装测试，另外还有相关配套行业，设备和材料。根据电路功能和性能要求，正确的选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案等。专业从事IC设计的公司也被称为DesignHouse，如Qualcomm（高通）、MTK（联发科）、AMD等，它们没有自己的晶圆厂。设计公司最终输出的是电路版图，交给制造厂商，通常把这类公司称为Fabless。二、 半导体行业发展情况半导体行业是电子信息产业的基础支撑，主要分为集成电路、分立器件、传感器和光电子器件等四大类，广泛应用于5G通信、计算机、云计算、大数据、物联网等下游终端应用市场，是现代经济社会中的战略性、基础性和先导性产业。自半导体核心元器件晶体管诞生以来

4、，半导体行业遵循着摩尔定律快速发展。2013年到2018年，全球半导体市场规模从3，056亿美元迅速提升至4，688亿美元，年均复合增长率达到893%。2019年，受国际贸易环境恶化导致市场信心不足等因素影响，全球半导体市场出现下跌。2020年，受益于疫情催生远程办公设备销量提振以及全球汽车产业复苏所推动的需求强劲反弹，全球半导体市场规模恢复增长态势。2021年，全球半导体市场规模进一步增长至4，743亿美元，发展态势良好。三、 半导体政策大基金一期主要投向半导体产业中游，包括制造、设计、封测的行业龙头企业，成效显著。2015年我国集成电路销售额为3610亿元，同比增197%，完成目标，201

5、6-2017年也维持了20%以上的增速，发展势头良好。同时我国在晶圆制造、特色工艺、晶圆封装与关键设备和材料等领域也取得了累累硕果，第一阶段的目标基本完成。大基金二期将更多投向上游和下游，瞄准设备、材料等薄弱环节的细分龙头企业。投资风格也更加灵活多变，不仅投资行业龙头企业，还会与龙头企业共同投资设立合资子公司。四、 半导体行业概况半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓、碳化硅等。半导体是信息产业发展的基石，是电子产品的核心组成。半导体产品可划分为集成电路、分立器件、其他器件等多类产品。其中集成电路是将基本的电路原件如晶体管、二极管、电阻、电容、电感

6、等制作在一个小型晶片上然后封装成的具有多功能的单元，实现对信息的处理、存储和转换。分立器件则是指具有单一功能的电路基本元件，主要实现电能的处理与变换，功率分立器件为分立器件类别的主导产品品类。根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）的数据，全球半导体市场在2016年至2018年期间保持较快速增长，但2018年下半年由于中美贸易摩擦出现增速放缓；2019年受国际贸易环境恶化影响，市场下滑较大。2020年度全球半导体市场逐渐回暖，并在2021年、2022年保持较快增长。我国半导体行业在国家相关政策支持、加速及资本推动等因素合力下，在半导体设计、晶圆制造及封装测试等技术上得到了快速发展，与发达国家的差

7、距不断缩小。根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）的数据，2021年度中国半导体市场规模为1，925亿美元，同比增长2706%，占全球市场超过三分之一，目前已成为全球最大的半导体产业市场。五、 功率分立器件行业概况根据功率半导体分立器件产业及标准化白皮书，功率半导体按器件集成度可以分为功率分立器件和功率IC两大类，其中功率分立器件主要包括晶闸管、功率二极管、晶体管等产品。我国半导体分立器件主要应用领域为通讯、消费电子、汽车电子、工业电子等。近年来受益于新能源汽车及充电桩、智能装备制造、物联网、光伏新能源等新兴应用的发展，国内半导体分立器件产业持续增长，行业呈现良好的发展态势。根据中国半导体协会

8、统计，2020年度我国半导体分立器件产业销售额达到2，96630亿元，预计2023年我国半导体分立器件产业销售额达到4，42770亿元，年增长率约为1410%，市场需求有望达到4，39320亿元。从中长期看，国内的半导体市场需求仍将呈现增长势头。六、 功率半导体行业发展情况和未来发展趋势（一）功率半导体行业下游市场持续增长1、家用电器行业以家用电器为代表的消费类电子行业是功率半导体器件供应的重要领域。随着全球对气候环境的持续关注，家用电器进入了节能降耗的时代。相对于传统的家电产品，变频类家用电器在能效、性能及智能控制等方面有明显的优势，主要应用于空调、微波炉、冰箱、热水器等大功耗电器。根据IH

9、S的数据，2017年全球家用电器的销量约711亿台，其中变频类家电数量为244亿台，占比为34%；预计到2022年全球家用电器的销量约902亿台，其中变频类家电数量将达到585亿台，占比也将提升至65%。根据英飞凌的统计，从非变频家电到变频类家电的升级迭代，单个家电产品中的半导体使用价值将从079美元增长至1067美元，使用价值的增加主要归功于应用更多的功率半导体，因此全球家用电器的变频化趋势将推动功率半导体在家电领域的发展。另外，随着物联网、5G等新一代技术应用，家电行业也出现智能化潮流，虽然传统家电品类增速放缓，但高端化、智能化的产品升级将成为家电行业发展的新趋势。根据IDC数据，2021

10、年全球智能家居设备市场相较2020年增长了117%，设备出货量超过895亿台；2021年中国智能家居设备市场出货量超过22亿台，同比增长92%。显示智能家居升级是2021年的主要增长动力。2、新能源汽车行业功率半导体是汽车电子的核心，无论是汽车引擎中的压力传感器，或者驱动系统中的转向、变速、制动，还是车灯、仪表盘等仪器的运作控制，都离不开功率半导体的使用。相对于传统燃油车，新能源汽车对功率半导体的使用量更大。根据StrategyAnalytics测算，传统燃油车功率半导体用量仅为71美元，48V轻混车型功率半导体价值量增值至90美元，而纯电车型的功率半导体用量增幅高达364%，大幅上涨至330

11、美元。新能源汽车消费近年来增长迅速。根据中国汽车工业协会统计，国内新能源汽车的总生产量从2016年的517万辆，增长至2021年的3545万辆，复合增长率达470%。另一方面，新能源汽车销量则从2016年的507万辆增长到了2021年的3521万辆，年复合增长率为473%。新能源汽车市场发展已从政策驱动转向市场拉动新发展阶段，呈现出市场规模、发展质量双提升的良好发展局面。作为新能源汽车不可缺少的配套设施，汽车充电桩也是推动功率半导体需求增长的重要动力之一。充电桩作为新能源汽车的配套设施，必将跟随新能源汽车发展而发展。中国电动汽车充电基础设施促进联盟数据显示，截至2021年底，我国公共及私人充电

12、桩保有量总计26170万台，同比增长7010%，我国随车配建充电桩增量达到5970万台，同比上涨3239%。2020年中美欧新能源汽车充电需求约为180亿千瓦时，预计到2030年，伴随新能源汽车渗透率的提升，新能源汽车充电需求将高达2，710亿千瓦时。2020年中美欧充电桩数量约为300万个，预计到2030年增长至4，000万个，年复合增速约30%。3、新能源行业功率半导体在以光伏发电、智能电网为代表的新能源领域也有较多应用。在发电过程中，由于太阳光强弱变化导致其产生的电流不具备稳定性，无法直接输送入电网中，因此需要功率半导体对电流进行整流、逆变等变换。在电流传输过程中，通常采用高压直流输电，

13、因而需要大功率晶闸管、大功率IGBT等功率器件。在进入家庭的过程中，需要将高压电压降低至家用电压，而功率半导体是电力电子变压的关键器件。此外，在风力发电等场景，同样需要使用大量的功率半导体。智能电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点。基于半导体技术与电力技术的融合，其增强了电网的灵活性和可靠性，是智能电网的先进控制和调节手段。传统的机械式控制手段，响应速度慢、不能频繁动作、控制功能离散，而大功率电力电子器件作为智能电网的核心部件具有更强、更快、更有效的功能特点，最终使得智能电网实现电力高效节能的传输。传统能源消耗已对地球环境造成诸多不可逆的破坏，因而新型能源的关注度持续提高。近年来新

14、能源市场发展快速，从全球范围来看，风能、太阳能发电快速稳定增长。全球风能理事会（GWEC）指出，2021年全球新增风电装机936GW，比2019年增加了53%，全球累计装机容量达8375GW。根据IRENA研究，2050年全球光伏累计装机量将达到14，000GW。2020年全球光伏累计装机量为725GW，由此推算20202050三十年间年复合增长率为104%。4、工业自动化行业工业自动化行业也是功率半导体应用的重要领域之一。功率半导体在工业领域，主要起到控制电压、电流和变频的作用。伴随国内制造业持续升级，以及海外工业水平的持续深化，高度的自动化与智能化将会是未来世界工业发展的核心所在，而功率半

15、导体则是实现工业自动化中不可缺少的核心元器件，从控制到加工，都离不开安全、高效的功率半导体器件。因此，全球范围内工业自动化的发展趋势将会增大对功率半导体的需求，从而持续扩大功率半导体的市场规模。（二）碳化硅器件发展趋势向好受限于硅材料的自身特性，传统硅基功率半导体器件已接近其物理极限，而以碳化硅为代表的第三代宽禁带半导体功率器件，凭借更高的电压等级、更快的开关速度、更强的高温承受能力、更低的损耗等优势，已逐步应用至新能源汽车、不间断电源、交流电机驱动器等领域。碳化硅二极管和碳化硅MOSFET作为技术相对成熟的两类碳化硅功率器件，已率先在下游应用领域替代硅基的功率器件。根据Omdia数据，202

16、0年及2021年全球碳化硅器件市场规模分别达到584亿美元、923亿美元，增速为5816%。根据Yole发布PowerSiC2022报告，到2027年碳化硅器件市场预计将超过70亿美元，比2021年的约10亿美元增长60亿美元。相比于硅基功率器件，目前碳化硅功率器件的生产成本相对较高，一定程度上阻碍了碳化硅功率器件的快速推广使用。受益于国内产业政策对第三代半导体材料的支持，近年来对第三代半导体材料产业链的资金投入不断增多。凭借规模效应带来的产业优势，碳化硅功率器件的成本有望在未来几年中有所下降，并将有利于碳化硅功率器件在更多下游应用领域中替代硅基的功率器件。七、 半导体材料景气持续，市场空间广

17、阔半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。无论从科技或经济发展的角度来看，半导体都至关重要。2010年以来，全球半导体行业从PC时代进入智能手机时代，成为全球创新最为活跃的领域，广泛应用于计算机、消费类电子、网络通信和汽车电子等核心领域。半导体产业主要由集成电路、光电子、分立器件和传感器组成，据WSTS世界半导体贸易统计组织预测，到2022年全球集成电路占比8422%，光电子器件、分立器件、传感器占比分别为741%、510%和326%。半导体工艺复杂，技术壁垒极高。芯片生产大体可分为硅片制造、芯片制造和封装测试三个流程。其中硅片制造包括提纯、拉单晶、磨外圆、切片、倒角、磨削、CMP

18、、外延生长等工艺，芯片制造包括清洗、沉积、氧化、光刻、刻蚀、掺杂、CMP、金属化等工艺，封装测试包括减薄、切割、贴片、引线键合、模塑、电镀、切筋成型、终测等工艺。整体而言，硅片制造和芯片制造两个环节技术壁垒极高。八、 功率半导体行业概况功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。功率半导体广泛应用于电子制造行业，传统应用领域包括消费电子、网络通信、电子设备等产业，随着社会经济的快速发展及技术工艺的不断进步，新能源汽车及充电桩、智能装备制造、物联网、新能源发电、轨道交通等新兴应用领域逐渐成为功率半导体的重要应用市场。根据功率半导体分立器件产业

19、及标准化白皮书，功率半导体按器件集成度可以分为功率分立器件和功率IC两大类，其中功率分立器件主要包括功率二极管、晶闸管、晶体管等产品。随着半导体材料的优化突破，新一代以碳化硅为材料的功率半导体分立器件已逐步实现产业化，并快速渗透进入应用市场。功率半导体的应用十分广阔，涉及电路控制和电能转换的产品均离不开功率半导体的使用。目前，功率半导体已广泛用于消费电子、工业控制、网络通信、电力能源、汽车电子、国防、航空航天等领域。近年来数字经济、人工智能、光伏能源、新能源汽车等产业的快速发展，均为功率半导体带来了新的需求增长点，其市场规模不断增长。根据Omdia和中信建投研究所的数据及预测，2020年全球功率半导体市场规模为452亿美元（主要包括功率器件、功率IC和功率模组），预计2024年将达到522亿美元。目前全球功率半导体市场仍主要被欧、美、日等国外品牌主导。中国的功率半导体行业在国家相关政策支持、加速及资本推动等因素合力下，近年来成为半导体行业快速发展的主要市场之一。在国家对半导体产业的政策扶持及资本驱动下，国内厂商在晶圆制造和封装测试等领域已取得重要突破，基本完成国内产业链布局。根据Omdia数据及预测，中国功率半导体市场预计2024年将达206亿美元，中国作为全球最大的功率半导体市场，发展前景十分广阔。