功率半導(dǎo)體步入放量之年，汽車(chē)、充電樁和光伏成為產(chǎn)業(yè)增量“三駕馬車(chē)”
此外，今年2月下旬，日經(jīng)亞洲報(bào)道，東芝計(jì)劃到2024年將碳化硅功率半導(dǎo)體的產(chǎn)量增加3倍以上，到2026年增加10倍。而據(jù)日媒3月16日最新消息，東芝又宣布要增加SiC外延片生產(chǎn)環(huán)節(jié)，布局完成后將形成：外延設(shè)備+外延片+器件的垂直整合模式。
除了東芝，國(guó)內(nèi)外代表企業(yè)如英飛凌、安世半導(dǎo)體等也在通過(guò)適時(shí)的投資和研發(fā)來(lái)擴(kuò)大其功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)并提高競(jìng)爭(zhēng)力，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)在今年步入放量之年。
功率半導(dǎo)體前景廣闊，汽車(chē)、充電樁和光伏多輪驅(qū)動(dòng)
功率半導(dǎo)體應(yīng)用前景廣闊，幾乎涵蓋了所有電子產(chǎn)業(yè)鏈。以 MOSFET、IGBT 以 及 SiC MOSFET 為代表的功率器件需求旺盛。根據(jù)性能不同，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、充 電樁、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、消費(fèi)電子、軌道交通、工業(yè)電機(jī)、儲(chǔ)能、航空航天和軍 工等眾多領(lǐng)域。
據(jù) Yole 數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，至 2025 年，全球功率半導(dǎo)體分立器件和模塊的市場(chǎng)規(guī)模將 分別達(dá)到 76 億美元和 113 億美元。據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2023 年中國(guó)大陸地區(qū) IGBT 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到 290.8 億元，同比增長(zhǎng) 11.6%。據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體器件行業(yè)現(xiàn)狀 深度分析與未來(lái)投資預(yù)測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)，2023 年中國(guó)大陸地區(qū) MOSFET 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 到 396.2 億元（56.6 億美元，人民幣兌美元匯率按照 7 計(jì)算），同比增長(zhǎng) 4.8%。
以 MOSFET 為例，據(jù) Yole 預(yù)測(cè)，到 2026 年，全球 MOSFET（包括分立器件 和模塊）市場(chǎng)總規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到 94.8 億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 3.8%（2020 年至 2026 年）。 MOSFET 汽車(chē)應(yīng)用（電動(dòng)汽車(chē)和汽車(chē)充電樁）占比居首位，高達(dá) 33%，其中電 動(dòng)汽車(chē)和充電樁分別占比 25%和 8%。從耐壓范圍看，到 2026 年，低壓 MOSFET （0-40V）占總需求的 39%，中壓（41V-400V）占 26%，高壓（大于等于 600V）廣 泛應(yīng)用在 220V 系統(tǒng)中，占總需求的 35%。同時(shí)，SiC MOSFET 和 GaN MOSFET 市場(chǎng)滲透率在逐步提高。
2020 年以來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)、汽車(chē)充電樁和光伏逆變器可謂拉動(dòng)功率半導(dǎo)體增長(zhǎng)的三駕馬車(chē)。
電動(dòng)汽車(chē)： 電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)一步滲透終端消費(fèi)市場(chǎng)，帶動(dòng)功率器件和模塊需求快速 增長(zhǎng)。特別是 MOSFET 和 IGBT（包括單管及模組）的增長(zhǎng)較為顯著。據(jù)貝殼投 研數(shù)據(jù)，2021 年中國(guó)車(chē)規(guī)級(jí) IGBT 市場(chǎng)規(guī)模為 47.8 億元，預(yù)計(jì)到 2025 年，其 將達(dá)到 151.6 億元。據(jù)芯謀研究數(shù)據(jù)，2021 年和 2025 年中國(guó)車(chē)規(guī) MOSFET 的 市場(chǎng)規(guī)模分別為 73.5 億元（10.5 億美元，匯率按 7 計(jì)算）和 122.5 億元（預(yù)測(cè) 數(shù)據(jù)，17.5 億美元，匯率按 7 計(jì)算）。
充電樁： 受益于新能源汽車(chē)快速增長(zhǎng)，與之配套的充電樁市場(chǎng)亦呈現(xiàn)快速發(fā) 展態(tài)勢(shì)。據(jù)億渡數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，至 2026 年，中國(guó)充電設(shè)施市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 2870.2 億元，2022 年到 2026 年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 37.83%。從直流充電樁相關(guān)零部 件分解可以看出，充電機(jī)是充電樁的最核心部件，成本占充電樁的 50%以上， 而功率半導(dǎo)體是充電機(jī)的最核心組成部分，成本占充電機(jī)的一半以上。
光伏：據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，至 2025 年，中國(guó)新增光伏裝機(jī)保守預(yù)測(cè)為 90GW，同比增長(zhǎng) 10%。據(jù)未來(lái)智庫(kù)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2025 年中國(guó)光伏逆變器市場(chǎng) 規(guī)模達(dá) 196 億元。 逆變器是光伏系統(tǒng)的心臟，中高壓 MOSFET、IGBT 及碳化硅等功率器件是 光伏逆變器的核心，其決定著光伏逆變器的性能高低，進(jìn)而直接影響光伏系 統(tǒng)的穩(wěn)定性、發(fā)電效率以及使用壽命。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，光伏逆變器 主要由機(jī)械件、電感和半導(dǎo)體器件構(gòu)成，分別占比 27.6%、14.2%、11.8%。
綜上，在電動(dòng)汽車(chē)、充電樁以及光伏逆變器等多輪驅(qū)動(dòng)下，功率器件有望穩(wěn)健增 長(zhǎng)，為千億賽道奠定堅(jiān)實(shí)路基。
功率器件材料端演進(jìn) SiC、GaN成未來(lái)功率新趨勢(shì)
長(zhǎng)期來(lái)看，相比傳統(tǒng)Si基，寬禁帶材料（SiC、GaN）能在耐壓和開(kāi)關(guān)頻率上獲得更好的器件性能，未來(lái)將 逐步替代硅基器件成為高壓高頻應(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)主流。以電壓場(chǎng)景來(lái)分，0-300V 區(qū)間內(nèi)Si材料占據(jù)成本方面 優(yōu)勢(shì)，600V 以上的高壓區(qū)間內(nèi)SiC占據(jù)主要優(yōu)勢(shì)，300V-600V 區(qū)間則是GaN材料的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。
SiC器件相對(duì)于Si器件的優(yōu)勢(shì)主要來(lái)自：Si 10倍的耐壓，1/10的能量損耗、更容易實(shí)現(xiàn)小型化、更耐高溫工 作。目前SiC功率器件的種類(lèi)包括SiC 二極管、SiC MOSFET以及SiC模塊，其中SiC MOSFET模塊甚至能替代 硅基IGBT模塊的應(yīng)用區(qū)間。但由于襯底和外延的制造難度，SiC器件成本更高，在中高端場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)更明顯， 特別是需要高壓、高能量密度應(yīng)用場(chǎng)景，如充電樁、車(chē)載充電機(jī)及汽車(chē)電驅(qū)等。
GaN 器件相對(duì)于Si器件的優(yōu)勢(shì)來(lái)自：Si 10倍的開(kāi)關(guān)頻率，更適合高頻率應(yīng)用場(chǎng)景，但是在高壓高功率場(chǎng)景 不如 SiC。目前GaN功率器件主要以GaN晶體管為主，隨著成本的下降，GaN器件有望在中低功率領(lǐng)域替代二 極管、MOSFET 等硅基功率器件。
供不應(yīng)求，國(guó)產(chǎn)IGBT市場(chǎng)黃金期到來(lái)
2022年中國(guó)IGBT產(chǎn)業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期，在經(jīng)歷了2020年始的兩年汽車(chē)缺芯后，IGBT愈發(fā)緊俏，在2022年下半年，其甚至超越車(chē)用MCU，成為影響汽車(chē)擴(kuò)產(chǎn)的最大掣肘。
此后隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，IGBT成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展焦點(diǎn)。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)最新統(tǒng)計(jì)顯示，2022年中國(guó)新能源汽車(chē)持續(xù)爆發(fā)式增長(zhǎng)，產(chǎn)銷(xiāo)分別完成705.8萬(wàn)輛和688.7萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)96.9%和93.4%，連續(xù)8年保持全球第一。
IGBT作為新能源汽車(chē)核心零部件，需求量有增無(wú)減。今年IGBT芯片廠商英飛凌、意法半導(dǎo)體、安森美等交期不斷拉長(zhǎng)。業(yè)界2月預(yù)計(jì)，ST（意法半導(dǎo)體）、Microsemi（美高森美）、Infineon（英飛凌）、IXYS（艾賽斯）、Fairchild（仙童半導(dǎo)體）這5大品牌的IGBT Q1與2022年Q4的交期基本維持一致，交期依舊緊張，最長(zhǎng)為54周。
具體來(lái)看，在2023年第一季度中，ST的IGBT 貨期為47-52周，Microsemi的IGBT 貨期為42-52周，IXYS的IGBT 貨期為50-54周，Infineon的IGBT 貨期為39-50周，F(xiàn)airchild的IGBT 貨期為39-52周。不過(guò)，這5大品牌的貨期趨勢(shì)和價(jià)格趨勢(shì)都呈穩(wěn)定狀態(tài)，沒(méi)有上升的趨勢(shì)。
海外歐美電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)正處于高速增長(zhǎng)期，在英飛凌、意法半導(dǎo)體、安森美等大廠優(yōu)先保障本土供應(yīng)情況下，國(guó)產(chǎn)IGBT廠商在車(chē)載IGBT領(lǐng)域的替代進(jìn)程加速。
我國(guó)許多代表企業(yè)不斷加強(qiáng)IGBT技術(shù)研發(fā)，如2022年上半年，斯達(dá)半導(dǎo)公司基于第七代微溝槽Trench Field Stop技術(shù)研發(fā)出的新一代車(chē)規(guī)級(jí)650V/750V IGBT芯片通過(guò)客戶(hù)驗(yàn)證，在2022年下半年開(kāi)始批量供貨；士蘭微則在2022年順應(yīng)新能源發(fā)展潮流，通過(guò)定增融資切入車(chē)規(guī)級(jí)IGBT模塊以及SiC MOSFET領(lǐng)域，其推出的車(chē)規(guī)級(jí)IGBT等產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)證，并已批量交貨上車(chē)。
公開(kāi)資料顯示，自2021年底起，時(shí)代電氣、士蘭微和華虹半導(dǎo)體等廠商的IGBT產(chǎn)能相繼開(kāi)出，企業(yè)營(yíng)收也在攀升。同時(shí)，結(jié)合我國(guó)已經(jīng)公布2022年財(cái)報(bào)的各大企業(yè)數(shù)據(jù)看，營(yíng)收超過(guò)百億的功率器件企業(yè)有時(shí)代電氣（180.34億元）和華潤(rùn)微（100.60億元）。以?xún)衾麧?rùn)來(lái)看，華潤(rùn)微、時(shí)代電氣超過(guò)20億元。其中值得關(guān)注的是，在功率器件行業(yè)，多家企業(yè)雖然營(yíng)收較為靠后，但是凈利卻排名較高，比如揚(yáng)杰科技、斯達(dá)半導(dǎo)、捷捷微電、新潔能、芯導(dǎo)科技等，這些功率器件企業(yè)表現(xiàn)更強(qiáng)的盈利能力。
