2019年全球及中國功率半導(dǎo)體行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀與中國市場特點(diǎn)分析[圖]

    一、功率半導(dǎo)體產(chǎn)品及其應(yīng)用領(lǐng)域概述

    功率半導(dǎo)體器件（Power Semiconductor Device）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(jìn)行變換和控制，以實(shí)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(dǎo)體電子器件。

    從技術(shù)的角度來看，功率半導(dǎo)體與大規(guī)模集成電路是半導(dǎo)體技術(shù)（更具體說是微電子技術(shù)）中相互獨(dú)立平行發(fā)展又時(shí)有交叉的兩個(gè)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(yīng)用需要：大規(guī)模集成電路用于對信息進(jìn)行處理、存貯與轉(zhuǎn)換，而功率半導(dǎo)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(dǎo)體主要分為功率器件、功率IC。功率半導(dǎo)體和超大規(guī)模集成電路（VLSI）一起構(gòu)成了半導(dǎo)體的兩大分支。按照分立和集成的區(qū)別，功率半導(dǎo)體器件又可細(xì)分為功率分立器件和功率集成電路。

功率半導(dǎo)體產(chǎn)品分類

資料來源：智研咨詢整理

    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(gè)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(dǎo)體與驅(qū)動(dòng)電路、電源管理芯片等集成而來的模塊，主要應(yīng)用在小電流和低電壓的環(huán)境。各類型功率半導(dǎo)體產(chǎn)品特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域如下表所示：

功率半導(dǎo)體各項(xiàng)參數(shù)、特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ρ?/p>

資料來源：智研咨詢整理

    二、全球功率半導(dǎo)體市場概述

    1、功率半導(dǎo)體應(yīng)用范圍及其市場驅(qū)動(dòng)因素

    功率半導(dǎo)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(dǎo)體的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)電源開關(guān)和電力轉(zhuǎn)換的功能，來實(shí)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(dāng)今世界一切涉及發(fā)電、輸電、變電、 配電、用電、儲(chǔ)電的環(huán)節(jié)都離不開功率半導(dǎo)體。因此，功率半導(dǎo)體器件作為不可替代的基礎(chǔ)性產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)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(yīng)用領(lǐng)域起著無法替代的關(guān)鍵作用，被廣泛應(yīng)用于汽車、通信、消費(fèi)電子和工業(yè)領(lǐng)域。

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

各類型功率半導(dǎo)體具體應(yīng)用領(lǐng)域

資料來源：英飛凌、Yole

    行業(yè)的發(fā)展主要由需求驅(qū)動(dòng)，同時(shí)技術(shù)的發(fā)展在很大程度上促進(jìn)了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)張。功率半導(dǎo)體的應(yīng)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(kuò)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(dǎo)體器件已從傳統(tǒng)的工業(yè)控制和4C（通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)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(dǎo)體的發(fā)展使得變頻設(shè)備廣泛的應(yīng)用與日常的消費(fèi)，促進(jìn)了清潔能源、電力終端消費(fèi)、以及終端消費(fèi)電子的產(chǎn)品發(fā)展。

功率半導(dǎo)體下游各行業(yè)的的主要驅(qū)動(dòng)因素

資料來源：智研咨詢整理

    2、全球功率半導(dǎo)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(fèi)增加，電氣化，自動(dòng)化發(fā)展迅速，2014年全球功率半導(dǎo)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(jià)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(jì)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。

2014-2019年全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模走勢

資料來源：Yole、智研咨詢整理

    3、全球功率半導(dǎo)體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

    從全球的細(xì)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。

2019年全球功率半導(dǎo)體市場結(jié)構(gòu)

資料來源：智研咨詢整理

    從應(yīng)用領(lǐng)域來看，汽車領(lǐng)域是全球功率半導(dǎo)體最為主要的市場，其次是工業(yè)與消費(fèi)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(dǎo)體的需求規(guī)模占到總體規(guī)模的35.4%，消費(fèi)電子領(lǐng)域占比也保持較為穩(wěn)定的擴(kuò)張態(tài)勢，2019年占比達(dá)到了13.2%。

2019年全球功率半導(dǎo)體分行業(yè)市場規(guī)模占比

資料來源：智研咨詢整理

    4、功率半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展趨勢

    從功率半導(dǎo)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(jià)比四點(diǎn)，分別對應(yīng)新型功率半導(dǎo)體技術(shù)廣泛應(yīng)用和發(fā)展的四個(gè)階段。

功率半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展應(yīng)用階段及其主要技術(shù)方向

資料來源：智研咨詢整理

    近幾年來，隨著第三代化合物半導(dǎo)體迅速發(fā)展，SiC與GaN功率器件的應(yīng)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(dǎo)體具有更寬的禁寬，能夠適用于更高的功率要求，同時(shí)具有更好的導(dǎo)熱性能，因此以化合物半導(dǎo)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(jià)格相對較高，性價(jià)比較低，應(yīng)用受到了較大的限制。未來隨著化合物半導(dǎo)體的制造成本不斷降低，生產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)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(dǎo)體器件。

    三、中國功率半導(dǎo)體市場發(fā)展

    由于功率半導(dǎo)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(jìn)入壁壘，下游企業(yè)的供應(yīng)商的資質(zhì)、技術(shù)要求嚴(yán)格，同時(shí)嚴(yán)格的供應(yīng)商資質(zhì)認(rèn)定，以及基于長期合作而形成的穩(wěn)定客戶關(guān)系，對新進(jìn)入者形成較強(qiáng)的市場進(jìn)入壁壘。

    相對于發(fā)達(dá)國家，中國的功率半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展起步相對較晚，技術(shù)實(shí)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(dǎo)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(jìn)口。盡管中國已經(jīng)成為全球功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要市場，但中國功率半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)、制造能力還有待提高，特別是在新型材料半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，與國外領(lǐng)先企業(yè)仍存在較大差距。

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國功率半導(dǎo)體行業(yè)市場運(yùn)作模式及投資前景展望報(bào)告》指出：目前中國的功率半導(dǎo)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(dǎo)體市場，約為940.8億元。近幾年中國功率半導(dǎo)體市場規(guī)模的迅速增長主要是由于兩個(gè)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(jì)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(jìn)口成本，國內(nèi)進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格也保持相對穩(wěn)定的增長態(tài)勢。

2014-2019年中國功率半導(dǎo)體市場規(guī)模走勢

資料來源：智研咨詢整理

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

2019年中國功率半導(dǎo)體細(xì)分行業(yè)市場規(guī)模占比

資料來源：智研咨詢整理

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

中國功率半導(dǎo)體市場發(fā)展特點(diǎn)

資料來源：智研咨詢整理

    總體而言，中國的功率半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)出明顯的供需不匹配的特點(diǎn)，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(jìn)口。近幾年隨著行業(yè)的技術(shù)進(jìn)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(jìn)步，國產(chǎn)替代進(jìn)程加速。但在對成本要求更為嚴(yán)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(dǎo)體在功率器件中的應(yīng)用逐漸加速，目前化合物半導(dǎo)體在這一領(lǐng)域的應(yīng)用主要為SiC和GaN功率半導(dǎo)體器件，國際上出現(xiàn)該類商業(yè)化產(chǎn)品的時(shí)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(dǎo)體器件的主要供應(yīng)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(jìn)入了規(guī)?；a(chǎn)階段，技術(shù)實(shí)力在全球也處于先進(jìn)水平。近兩年了，SiC和GaN功率器件的投資項(xiàng)目逐漸增加，如聞泰科技車載GaN實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，三安光電的化合物半導(dǎo)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，投資建設(shè)包括但不限于碳化硅等化合物第三代半導(dǎo)體的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)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160億元。預(yù)計(jì)未來，在國內(nèi)龐大的市場需求以及國家政策的支持下，在這一領(lǐng)域有望實(shí)現(xiàn)彎道超車，促進(jìn)中國的功率半導(dǎo)體行業(yè)迅速發(fā)展。

    總的來看，隨著下游各行業(yè)的發(fā)展，中國的制造業(yè)在全球的競爭力持續(xù)增強(qiáng)，制造業(yè)產(chǎn)能持續(xù)向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，中國的功率半導(dǎo)體行業(yè)也有較為明顯的發(fā)展機(jī)遇，國產(chǎn)替代有望加速。在光電、軌道交通、電力電子、消費(fèi)電子領(lǐng)域有望更高速的進(jìn)口替代。