功率半導(dǎo)體就像人體的血液循環(huán)系統(tǒng)，將調(diào)整后的電能輸送到對應(yīng)的用電終端。作為電力電子領(lǐng)域的重要組成部分，近年來隨著光伏、電動汽車的快速發(fā)展，功率半導(dǎo)體的價值日益凸顯。
功率半導(dǎo)體技術(shù)主要應(yīng)用于電力轉(zhuǎn)換、傳輸、可再生能源集成、電車充電等多個領(lǐng)域，根據(jù)Yole的預(yù)測，隨著工業(yè)自動化、通信技術(shù)、光伏、電動汽車等滲透率不斷提升，功率器件或?qū)⒕S持長期增長，預(yù)計到2026年，全球功率市場將達(dá)到262.74億美元，CAGR為6.9%。另據(jù) Straits Research測算，受益于AI浪潮下消費電子產(chǎn)品的持續(xù)擴(kuò)張，到2030年，全球功率半導(dǎo)體的市場規(guī)模將達(dá)到550億美元。
全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模預(yù)測
數(shù)據(jù)來源：Straits Research
功率IC占大頭，MOSFET、IGBT地位穩(wěn)固
從功率半導(dǎo)體的市場結(jié)構(gòu)來看，功率半導(dǎo)體可分為功率器件和功率IC兩大類，目前在國內(nèi)功率半導(dǎo)體市場中，占最大比重的是功率IC（54.3%），而在功率器件領(lǐng)域，應(yīng)用較為廣泛的包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、整流二極管等，占比分別為16.4%、14.8%、12.4%（數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院）。
汽車是功率半導(dǎo)體下游最主要的應(yīng)用市場，占比超過30%（數(shù)據(jù)來源：Omdia)，近年來在新能源車、光伏、風(fēng)電等清潔能源需求的持續(xù)推動下，以MOSFET、IGBT為代表的功率器件需求旺盛，以 IGBT為例，根據(jù)IHS Markit預(yù)測，到2023年我國IGBT市場規(guī)模將達(dá)到290.8億元，增長空間巨大。
我國主要功率器件市場規(guī)模及增速
數(shù)據(jù)來源：思瀚產(chǎn)業(yè)研究院、中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)、華福證券研究所
另據(jù)Yole預(yù)測，到2028年功率器件將以MOSFET、IGBT、SiC為主導(dǎo)，三者市場份額分別為30%、23%、19%。
功率半導(dǎo)體發(fā)展前景：新材料、新模式
功率半導(dǎo)體自誕生以來，就從基材的迭代、微溝槽結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、先進(jìn)封裝、大尺寸晶圓的應(yīng)用等多個方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，隨著功率半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，硅基和碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體材料在電力電子領(lǐng)域中逐漸嶄露頭角。
硅是傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體器件的主要材料，例如硅整流二極管和硅IGBT，硅功率半導(dǎo)體器件具有成熟的制造工藝、相對較低的制造成本以及優(yōu)良的可靠性等優(yōu)勢。但隨著電力系統(tǒng)對更高效能量轉(zhuǎn)換和更緊湊設(shè)備需求的增加，硅功率半導(dǎo)體的一些缺點比如較高的導(dǎo)通損耗和受限的工作溫度范圍等也日益顯現(xiàn)。
近年來，以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等材料為代表的化合物半導(dǎo)體因其寬禁帶、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場等優(yōu)異的性能而備受關(guān)注，其中碳化硅功率器件受下游新能源汽車等行業(yè)需求拉動，市場規(guī)模增速較快。目前，碳化硅整流二極管和碳化硅MOSFET等器件已在電力電子領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。IHS預(yù)計，到2027年碳化硅功率器件的全球市場規(guī)模將超過100億美元，10年復(fù)合增速有望趨近40%。
資料來源：馭勢資本
在功率半導(dǎo)體的設(shè)計制造環(huán)節(jié)，目前國際頭部的功率半導(dǎo)體玩家多數(shù)是以“IDM”模式或“IDM加委外代工混合模式”為主，而我國IDM與Fabless的界限相對模糊，國內(nèi)國內(nèi)Fabless選擇與頭部Foundry深度合作，形成了我國獨有的特色工藝模式。國信證券認(rèn)為，短期內(nèi)我國特色工藝產(chǎn)能增速將高于IDM的產(chǎn)能增速，與IDM的差異化競爭或不顯著。
國產(chǎn)替代空間大，部分領(lǐng)域已取得階段性突破
當(dāng)前，我國功率半導(dǎo)體仍處于初期發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)鏈完整、廠家多、發(fā)展勢頭迅猛，但在器件的生產(chǎn)制造和關(guān)鍵產(chǎn)品需求方面依然存在巨大的缺口，海外依存度仍較高。根據(jù)Omdia統(tǒng)計顯示，全球功率半導(dǎo)體接近60%的份額由海外廠商所壟斷，而我國目前占據(jù)了全球約36%的功率半導(dǎo)體需求，是最大的單一市場，國產(chǎn)替代空間廣闊。
