2020年功率半導(dǎo)體行業(yè)研究報(bào)告

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1、2020年功率半導(dǎo)體行業(yè)研究報(bào)告 導(dǎo)語(yǔ) 功率半導(dǎo)體當(dāng)前主要由8寸晶圓生 產(chǎn)線(xiàn)制造，功率半導(dǎo)體等產(chǎn)品的旺盛需求拉動(dòng) 8 寸晶圓廠(chǎng)的產(chǎn)能緊俏，聯(lián)電、 世界先進(jìn)等廠(chǎng)商開(kāi)工率保持在接近甚至超過(guò) 100%的較高水平，8 寸晶圓也迎 來(lái)漲價(jià)趨勢(shì)。 1. 下游需求旺盛，多領(lǐng)域增量顯著 功率半導(dǎo)體廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)的發(fā)電端、傳輸端和用電端。未來(lái)的主要增量來(lái)自：1）發(fā)電端：新能 源發(fā)電的興起對(duì)電能轉(zhuǎn)換需求更大，功率半導(dǎo)體可用作 AC/DC、DC/AC 轉(zhuǎn)換器，輸出穩(wěn)定高質(zhì)電 能到電網(wǎng)。2）用電端：新能源汽車(chē)帶來(lái)巨大增量市場(chǎng)；物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算的發(fā)展對(duì)計(jì)算、存儲(chǔ)提出 了更高的要求，云、霧數(shù)據(jù)中心的

2、擴(kuò)容帶來(lái)了更大的電力需求；工業(yè)自動(dòng)化使用機(jī)器代替人力，電 力供應(yīng)、功率轉(zhuǎn)換需求亦顯著增加；用電設(shè)備的升級(jí)，如家電變頻化、工業(yè)電機(jī)變頻化、快充興起 也為市場(chǎng)整體貢獻(xiàn)了顯著增量。 從應(yīng)用領(lǐng)域占比來(lái)看，汽車(chē)是全球功率半導(dǎo)體最為主要的市場(chǎng)，其次是工業(yè)與消費(fèi)電子領(lǐng)域，根據(jù) 智研咨詢(xún)的數(shù)據(jù)，2019 年汽車(chē)、消費(fèi)電子、工業(yè)占比分別為 35%、13%和 27%。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面， 2019 年汽車(chē)、消費(fèi)電子、工業(yè)電源應(yīng)用占比分別為 27%、23%和 19%。 1.1 電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域：汽車(chē)電動(dòng)化為主要?jiǎng)幽? 汽車(chē)：電動(dòng)化趨勢(shì)帶動(dòng)汽車(chē)功率半導(dǎo)體量?jī)r(jià)齊升 高電壓、功率需求帶動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)功率半導(dǎo)體價(jià)值

3、量提升。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)中，電氣系統(tǒng)電源通常來(lái) 源 12V 蓄電池，功率管理、轉(zhuǎn)換需求在 10kW 以下，低價(jià)值量的低壓低功率器件即可滿(mǎn)足需求， 單車(chē)功率半導(dǎo)體總成本約在 71 美元左右。而混合動(dòng)力/電動(dòng)車(chē)集成了高壓動(dòng)力電池（通常 144V 或 336V），電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為 20-150kW。更高的電壓、功率需求帶動(dòng)整車(chē)主流器件類(lèi)型從低壓 MOSFET、二極管/整流橋轉(zhuǎn)向 IGBT 模塊、SiC 以及 SJ MOSFET，單車(chē)功率半導(dǎo)體價(jià)值量也因此 提升，根據(jù)英飛凌的數(shù)據(jù)，BEV-純電動(dòng)車(chē)中新增功率半導(dǎo)體成本達(dá) 350 美元，是傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的 近 5 倍。 l 低速電動(dòng)車(chē)/電動(dòng)自行車(chē)：鉛

4、酸電池向鋰電池升級(jí)帶來(lái)功率半導(dǎo)體巨大需求增量 低速電動(dòng)車(chē)鋰電池優(yōu)勢(shì)明顯，未來(lái)新國(guó)標(biāo)的出臺(tái)有望加速鋰電池滲透率提升。與鉛酸電池對(duì)比來(lái) 看，鋰電池的能量密度是鉛酸蓄電池的 2 倍以上，電池重量和充電時(shí)間不足鉛酸蓄電池的 1/2，理 論循環(huán)壽命更是可以達(dá)到鉛酸蓄電池的 3 倍以上，且隨著鋰電池技術(shù)的逐步成熟，成本端優(yōu)勢(shì)也 有望逐步顯現(xiàn)，成為低速電動(dòng)車(chē)電池升級(jí)趨勢(shì)。新國(guó)標(biāo)有望成為重要催化劑，目前低速電動(dòng)車(chē)新國(guó)標(biāo)正在向社會(huì)征求意見(jiàn)，預(yù)計(jì) 2021 年推出，屆時(shí)低速電動(dòng)車(chē)的國(guó)標(biāo)將從推薦性變?yōu)閺?qiáng)制性，推動(dòng) 鉛酸電池向鋰電池轉(zhuǎn)化。 低速電動(dòng)車(chē)鋰電池滲透率提升推動(dòng)功率半導(dǎo)體用量大幅提升。低速電動(dòng)車(chē)方

5、面，非鋰電電動(dòng)車(chē)控制 電路板上用到十幾個(gè) MOSFET，加入鋰電保護(hù)還需要用到二十幾個(gè)。根據(jù) EVTank 的預(yù)測(cè)和我們 的測(cè)算，我國(guó)低速電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量在 2022 年有望達(dá)到 500 萬(wàn)輛，鋰電池滲透率在悲觀(guān)、中性和樂(lè)觀(guān)的 情況下分別有望達(dá)到 30%、50%、70%，對(duì)應(yīng) MOSFET 需求分別為 1.13、1.38 和 1.63 億顆，相 較 2019 年分別提升為原來(lái)的 2.7、3.1 和 3.5 倍。 電動(dòng)自行車(chē)迎新國(guó)標(biāo)換購(gòu)潮，鋰電保護(hù)需求大幅拉動(dòng)功率半導(dǎo)體需求。2018 年 5 月，《電動(dòng)自行 車(chē)安全技術(shù)規(guī)范》強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 17761-2018）發(fā)布，并于 2019 年

6、 4 月 15 日起強(qiáng)制執(zhí)行。一方面，新國(guó)標(biāo)極大拉動(dòng)了換購(gòu)需求：截至 2018 年末，國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車(chē)的保有量超過(guò) 2.5 億輛， 絕大部分為新國(guó)標(biāo)推出之前生產(chǎn)和銷(xiāo)售，假設(shè)其中 90%不符合新國(guó)標(biāo)的要求，則存量的換購(gòu)需求 為 2.25 億輛，按保守估計(jì)，假設(shè)該部分換購(gòu)需求有 50%在 2022-2024 年期間實(shí)際發(fā)生換購(gòu)，則年 均新增約 4,000 萬(wàn)輛左右的換購(gòu)需求，總需求達(dá)到 7000 萬(wàn)輛以上，將比 2019 年的產(chǎn)量增長(zhǎng)一倍以上。另一方面，新國(guó)標(biāo)推動(dòng)鋰電池滲透率提升，新國(guó)標(biāo)下的整車(chē)重量要控制在 55kg 以下，重量 更輕、能量密度更高的鋰電池將成為電動(dòng)車(chē)企業(yè)的主流選擇，根據(jù) ZDC 互

7、聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)調(diào)研中心的數(shù) 據(jù)，鋰電滲透率已于 2013 年的 6.7%提升至 2019 年的 13.2%，新國(guó)標(biāo)出臺(tái)后預(yù)計(jì)加速提升。因 此，新國(guó)標(biāo)的實(shí)施催生了巨大的新增市場(chǎng)需求，加入鋰電保護(hù)的電動(dòng)自行車(chē)也將產(chǎn)生大量額外的 MOSFET 需求，成為 MOSFET 市場(chǎng)重要驅(qū)動(dòng)因素。 充電樁：快充需求不斷提升，單樁功率半導(dǎo)體價(jià)值量顯著增加 功率半導(dǎo)體是充電樁的重要組成部分，充電模塊中，PFC 整流和 DC/DC 變換器會(huì)應(yīng)用到 IGBT、 SJ 或 SiC MOSFET 等器件。目前 150kW 及以下功率充電樁目前主流采用 Si 基 IGBT 方案，每 10kW IGBT 模組所需功率

8、半導(dǎo)體價(jià)值為 20 美元，SiC 解決方案成本為 Si IGBT 的 5 倍，達(dá)到每 10kW 100 美元。 受新能源汽車(chē)銷(xiāo)量快速增長(zhǎng)和快充需求帶動(dòng)，充電樁功率半導(dǎo)體市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。受新能源汽車(chē)銷(xiāo) 量快速增長(zhǎng)的電動(dòng)，充電樁市場(chǎng)將保持旺盛的需求。大功率快充樁占比將逐步提升，帶動(dòng)充電樁平 均價(jià)值量提升：一方面，大城市停車(chē)位緊張，對(duì)于大功率公共充電是剛需；另一方面，高速公路充 電對(duì)時(shí)效性要求更高，對(duì)大功率快速充電亦是剛需。目前，充電設(shè)施企業(yè)已在北京、深圳、南京等 地建起了大功率示范站，北京未來(lái)科技城示范站充電功率最高已達(dá) 360kW。根據(jù)英飛凌的預(yù)測(cè)，2020 至 2023 年，全球充電樁

9、功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 將達(dá)到 10.4%，至 2023 年，整體市場(chǎng) 規(guī)模有望達(dá)到 1.3 億美元。 1.2 泛工業(yè)領(lǐng)域：多因素共同驅(qū)動(dòng)成長(zhǎng) 工業(yè)具體下游較為復(fù)雜，我們以全球功率半導(dǎo)體龍頭廠(chǎng)商英飛凌 2018 年中國(guó)區(qū) IPC 業(yè)務(wù)（工業(yè)功 率控制）的收入拆分為指引對(duì)該領(lǐng)域下游分布和驅(qū)動(dòng)力做一個(gè)概觀(guān)的了解。根據(jù)英飛凌披露的數(shù)據(jù)， 我們可以看到，家電、工業(yè)驅(qū)動(dòng)及供電、新能源應(yīng)用為主要應(yīng)用下游，而家電變頻化、工業(yè)自動(dòng)化、 新能源發(fā)電的發(fā)展成為主要驅(qū)動(dòng)力。 新能源發(fā)電：電力穩(wěn)定及轉(zhuǎn)換需求驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體用量提升 相比于傳統(tǒng)燃煤發(fā)電，新能源發(fā)電由于電力穩(wěn)定以及轉(zhuǎn)換需求，

10、增加了整流/匯流和逆變的環(huán)節(jié)， 這兩個(gè)環(huán)節(jié)均大量應(yīng)用功率半導(dǎo)體，功率半導(dǎo)體需求因此顯著提升。 新能源功率半導(dǎo)體用量方面，以光伏發(fā)電為例，逆變器方面，采用集中式逆變器其中功率半導(dǎo)體成 本為 2000-3000 歐元/MW，而組串式功率半導(dǎo)體成本為 2500-5000 歐元/MW，電池接線(xiàn)盒方面， 1MW 的光伏組件將消耗 1 萬(wàn)元的光伏二極管。 新能源發(fā)電市場(chǎng)有望持續(xù)增長(zhǎng)，為功率半導(dǎo)體帶來(lái)增量。一方面，能源需求的提升和 CO2 排放量 下降的需求促使新能源興起；另一方面，新能源發(fā)電成本越來(lái)越低，根據(jù) Financial Times 的統(tǒng)計(jì)， 中國(guó)大部分地區(qū)已達(dá)到或接近（<5%）市電平

11、價(jià)，成為新能源發(fā)電市場(chǎng)增長(zhǎng)的催化劑。根據(jù) IHS 等 機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，全球光伏和風(fēng)電裝機(jī)量將分別從 2018 年的 103GW 和 50GW 增長(zhǎng)至 2023 年的 160GW 和 67GW，為新能源功率半導(dǎo)體增添重要成長(zhǎng)動(dòng)能。 工業(yè)自動(dòng)化：中國(guó)制造 2025 戰(zhàn)略推動(dòng)工業(yè)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng) 國(guó)務(wù)院《中國(guó)制造 2025》戰(zhàn)略規(guī)劃，提出了未來(lái)發(fā)展的十大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，其中包括了機(jī)器人、 數(shù)控機(jī)床、電力裝備等方向，明確了智能制造、工業(yè)強(qiáng)基、高端裝備創(chuàng)新等五項(xiàng)重大工程，為工業(yè) 半導(dǎo)體帶來(lái)持續(xù)的增長(zhǎng)動(dòng)能。根據(jù)安森美半導(dǎo)體的數(shù)據(jù)，人力制造向機(jī)器人制造升級(jí)將帶來(lái)單機(jī) 250 美元的功率半導(dǎo)體增量，交流

12、感應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)向可變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)升級(jí)亦會(huì)帶來(lái)單機(jī) 40 美元的功 率半導(dǎo)體增量。 普通焊接設(shè)備向逆變焊接設(shè)備升級(jí)也增加了功率半導(dǎo)體的用量。逆變焊接設(shè)備更加節(jié)能高效，未來(lái) 有望持續(xù)滲透。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2017 年，我國(guó)逆變焊接產(chǎn)品市場(chǎng)容量為 242 億元，在整 體電弧焊接產(chǎn)品市場(chǎng)中滲透率為 56%，仍有廣闊滲透空間。 家電：變頻化趨勢(shì)帶動(dòng)功率半導(dǎo)體用量提升 家電變頻化趨勢(shì)為功率半導(dǎo)體帶來(lái)巨大增量市場(chǎng)。變頻家電擁有節(jié)能，低噪音等優(yōu)勢(shì)：變頻空調(diào)其 壓縮機(jī)不會(huì)頻繁開(kāi)啟，整體節(jié)能達(dá)到 15%-30%的效果，變頻洗衣機(jī)高速脫水時(shí)電機(jī)嘯聲可比定頻 洗衣機(jī)減少 10 至 20 分貝，變頻冰

13、箱的速凍能力比普通冰箱提高 20%。因此，變頻家電滲透率迅 速將持續(xù)快速提升，有望從 2019 年的 57%提升至 2023 年的 88%。從 IPM 和二極管、MOSFET、 IGBT 等功率半導(dǎo)體的用量來(lái)看，變頻家電功率半導(dǎo)體價(jià)值相比普通家電增長(zhǎng) 12 倍以上。受益于 上述驅(qū)動(dòng)，全球家電功率半導(dǎo)體規(guī)模有望從 2019 年的 41 億美元增長(zhǎng)至 2023 年的 70 億美元，4 年 CAGR 在 14%以上。 1.3 消費(fèi)電子：快充興起帶動(dòng)用量提升 快充興起帶動(dòng) MOSFET 需求提升。快充通過(guò)提高電壓來(lái)達(dá)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

14、來(lái)調(diào)整，增加了 MOS 管的用量；后來(lái)出現(xiàn)較為安全的“閃充” 模式，即通過(guò)低電壓高電流來(lái)實(shí)現(xiàn)高速充電，對(duì)同步整流 MOS 管提出了更高的要求，發(fā)熱少、體 積小的 GaN-MOS 管成為主流。預(yù)計(jì) 2022 年快充占比將達(dá)到 21%，整個(gè)充電器市場(chǎng)規(guī)模將近 130 億美元，為 MOS 管市場(chǎng)帶來(lái)顯著增量。 快充的采用需要配備更多的 ESD 靜電保護(hù)器件。移動(dòng)電子設(shè)備熱插拔行為或客戶(hù)本身所產(chǎn)生的靜 電放電會(huì)對(duì)設(shè)備造成干擾，ESD 靜電保護(hù)器件能夠在靜電放電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，在納秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)迅 速將浪涌電壓瞬間抑制住，保護(hù)移動(dòng)設(shè)備電路不受靜電放電影響。ESD 靜電保護(hù)器件一般采用高 性能 TVS

15、 管（瞬態(tài)抑制二極管）。用量方面，未采用快充的手機(jī)用量在 10 個(gè)以上，主要應(yīng)用于麥 克風(fēng)、SIM 卡、WIFI/GPS/RF 天線(xiàn)、USB 接口等位置，充電接口所需 ESD 數(shù)量為 1 顆甚至不采 用。快充的采用需要更多的 ESD 器件，需要分別在手機(jī)充電接口端、充電線(xiàn)兩端增加一顆 ESD 芯 片，充電器部分至少增加 2 顆 ESD 芯片。因此，快充的采用帶來(lái)了至少 5 顆的 ESD 芯片增量， 相比于原來(lái) 10 顆左右的用量增加幅度達(dá)到了 50%。 CPU 與 GPU 的算力提高使推動(dòng) MOSFET 用量增加。PC 是 MOSFET 重要的應(yīng)用市場(chǎng)，多相供 電電路中每一相都至少需

16、要上下橋兩個(gè) MOSFET，隨著 CPU、GPU 運(yùn)算能力的上升，電源相數(shù) 隨之提升，以英偉達(dá)領(lǐng)先產(chǎn)品 NVIDIA TITAN RTX 為例，其中搭載的 iMOS DrMOS 電源高達(dá) 13 相，遠(yuǎn)高于五年前主流的 4-6 相供電，對(duì)應(yīng) MOSFET 的用量提升了 1 倍以上。 1.4 通信/存儲(chǔ)計(jì)算領(lǐng)域：5G 建設(shè)拉動(dòng)需求增長(zhǎng) 5G 建設(shè)對(duì)功率半導(dǎo)體需求的拉動(dòng)來(lái)自四個(gè)部分： 1） 5G 基站相比 4G 更為密集，功率更大，帶來(lái)更多的電源供應(yīng)需求?；緮?shù)量方面，5G 通信頻 譜分布在高頻段，信號(hào)衰減更快，覆蓋能力大幅減弱，相比于 4G，通信信號(hào)覆蓋相同的區(qū)域， 5G 基站的數(shù)量

17、將大幅增加。據(jù)戰(zhàn)新 PCB 產(chǎn)業(yè)研究所調(diào)查，目前 4G 基站的密度約為 500 米 一個(gè)，郊區(qū) 1.5 公里，農(nóng)村 5 公里左右。5G 覆蓋城市中心區(qū)域大概需要 200-300 米一個(gè) 5G 基站，郊區(qū)大概 500 米-1 公里左右 1 個(gè) 5G 基站，農(nóng)村需要 1.5-2.5 公里一個(gè) 5G 基站，總體 基站數(shù)量需求是 4G 的 2-3 倍?；竟β史矫?，根據(jù)華為公布的數(shù)據(jù)顯示，5G 基站功率較 4G 基站提升幅度達(dá)到 68%。更高的覆蓋密度、更大的功率需求都對(duì)電源相關(guān)功率半導(dǎo)體器件產(chǎn) 生了更大的需求。 2） Missive MIMO 技術(shù)的采用使得基站射頻端需要 4 倍于原來(lái)的功

18、率半導(dǎo)體。Massive MIMO 指 的是發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)，信號(hào)可以通過(guò)發(fā)射端與接收端的多 個(gè)天線(xiàn)發(fā)送和接收，在不增加頻譜資源和天線(xiàn)發(fā)送功率的情況下，提升系統(tǒng)信道容量和信號(hào)覆 蓋范圍。根據(jù)英飛凌的統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng) MIMO 天線(xiàn)需要的功率半導(dǎo)體價(jià)值大約為 25 美元，而過(guò)渡 為 Massvie MIMO 天線(xiàn)陣列后，所需的功率半導(dǎo)體價(jià)值增加至 100 美元，達(dá)到原來(lái)的 4 倍。 3） 5G 時(shí)代數(shù)據(jù)量大幅增加，云計(jì)算中心擴(kuò)容帶動(dòng)功率半導(dǎo)體用量提升。一方面，5G 具備更高 的速率，其理論上能提供最高 10Gbps 的峰值傳輸速率，相比于 4G 100Mbps 的

19、峰值速率提 升了 100 倍，使得蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸承載的數(shù)據(jù)量變大。另一方面，5G 大連接的特性推動(dòng)了物聯(lián) 網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展，眾多物聯(lián)網(wǎng)終端均是數(shù)據(jù)的提供者。數(shù)據(jù)量的快速提升創(chuàng)造了巨大的數(shù)據(jù)運(yùn)算 需求，推動(dòng)了云計(jì)算中心的擴(kuò)容，整體運(yùn)算功率提升，增加了功率半導(dǎo)體的應(yīng)用需求。 4） 霧計(jì)算中心的出現(xiàn)帶來(lái)全新增量市場(chǎng)。與云計(jì)算相比，霧計(jì)算所采用的架構(gòu)呈分布式，更接近 網(wǎng)絡(luò)邊緣。霧計(jì)算將數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用程序集中在網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備中，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及處理 更依賴(lài)本地設(shè)備，本地運(yùn)算設(shè)備的增加帶動(dòng) MOSFET 等功率半導(dǎo)體用量提升。 1.5 第三代半導(dǎo)體進(jìn)一步打開(kāi)成長(zhǎng)空間 第三代半導(dǎo)體材料 SiC/GaN 具

20、備高功率密度、低能耗、抗高溫等特性，在高壓、高頻率、高溫等 工作環(huán)境優(yōu)勢(shì)顯著，SiC/GaN 功率器件憑借其優(yōu)良性能有望在新能源汽車(chē)、快充、新能源發(fā)電、工 業(yè)等高頻、高壓市場(chǎng)中獲得廣泛應(yīng)用，并助推功率半導(dǎo)體高頻、高功率演進(jìn)。 新能源汽車(chē)應(yīng)用中，SiC 功率半導(dǎo)體相比于 Si 基器件可實(shí)現(xiàn)輕量化和高效率。SiC 功率半導(dǎo)體可 應(yīng)用于 DC/AC 逆變器、DC/DC 轉(zhuǎn)換器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和車(chē)載充電器（OBC）等核心部件。在 DC/AC 逆變器的設(shè)計(jì)中，SiC 模組代替 Si 模組能夠顯著降低逆變器的重量和尺寸，同時(shí)做到節(jié)能；有數(shù) 據(jù)表明，在相近的功率等級(jí)下，SiC 模組逆變器相比 Si 基

21、模組逆變器重量可降低 6kg，尺寸可降 低 43%，同時(shí)開(kāi)關(guān)損耗降低 75%。目前，根據(jù)英飛凌的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，SiC 在電動(dòng)汽車(chē)中滲透率約為 3%，預(yù)計(jì)到 2025 年可以達(dá)到 20%，增長(zhǎng)近 6 倍。 快充領(lǐng)域，GaN 可集成外圍驅(qū)動(dòng)，減小整體體積。傳統(tǒng)的硅器件是垂直結(jié)構(gòu)，不能集成外圍驅(qū)動(dòng)；GaN 功率器件是平面架構(gòu)，可以集成外圍驅(qū)動(dòng)和控制電路，將 IC 體積做小，顯著降低成本。 受益 SiC/GaN 器件技術(shù)成熟&成本下降，SiC/GaN 器件有望加速滲透。以 SiC MOSFET 為例， 其 50%-60%的成本來(lái)源于 SiC 晶圓。加工技術(shù)的成熟將帶動(dòng) SiC/GaN 器件平均

22、晶圓成本下降， 以英飛凌的冷切技術(shù)為例，采用冷切技術(shù)可以將原本 300μm 的切口損失將至 0，材料的利用效率 提升一倍以上，顯著降低平均晶圓成本。根據(jù) Omida 的預(yù)測(cè)，150mm SiC 晶圓價(jià)格有望從 2017 年的近 1200 美元降至 2025 年的接近 700 美元。隨著 SiC/GaN 器件成本的不斷下降，其有望在 新能源汽車(chē)、快充等市場(chǎng)中獲得廣泛應(yīng)用，根據(jù) Yole 的預(yù)測(cè)，2023 年 SiC、GaN 電力電子器件 的市場(chǎng)規(guī)模將分別增長(zhǎng)至 14 億和 3.7 億美元，市場(chǎng)滲透率分別達(dá)到 3.75%和 1%。 功率半導(dǎo)體整體市場(chǎng)規(guī)模：受益于以上所有需求的驅(qū)動(dòng)

23、，根據(jù) Omdia 的預(yù)測(cè)，全球功率半導(dǎo)體市 場(chǎng)規(guī)模有望從 2020 年的 430 億美元增長(zhǎng)至 2024 年的 520 億美元以上，CAGR 約為 5.1%。 2. 國(guó)產(chǎn)替代有望驅(qū)動(dòng)國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商高增長(zhǎng) 雖然根據(jù) Omdia 的預(yù)測(cè)，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)整體增速較為平穩(wěn)，并不出彩，但是我們認(rèn)為，市場(chǎng)整 體的增速對(duì)于國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體公司的業(yè)績(jī)參考意義較弱，細(xì)分市場(chǎng)的高增速和國(guó)產(chǎn)替代的進(jìn)程將 驅(qū)動(dòng)行業(yè)內(nèi)公司業(yè)績(jī)處于高增長(zhǎng)。 2.1 國(guó)產(chǎn)化率低，替代空間廣 國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體近千億市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)化率不足 50%。根據(jù) IHS 的統(tǒng)計(jì)，2019 年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng) 規(guī)模為 404 億美元，其中，中國(guó)市場(chǎng)

24、規(guī)模為 144 億美元，占全球市場(chǎng)約 36%的份額。而從國(guó)產(chǎn)化 情況來(lái)看，在 2017 年，功率半導(dǎo)體主要器件國(guó)產(chǎn)化率均未超過(guò) 50%，IGBT 模組、MOSFET、晶 閘管、整流器的國(guó)產(chǎn)化率更是只有 30%多，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。 高端產(chǎn)品市場(chǎng)集中度更高，國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)下國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有望呈現(xiàn)向龍頭集聚的特征。從全球器件及 模組整體市場(chǎng)格局來(lái)看，目前，功率半導(dǎo)體分立器件和模組行業(yè)依然為全球市場(chǎng)歐美所主導(dǎo)，尚無(wú) 國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商進(jìn)入前十之列，且整體競(jìng)爭(zhēng)格局較為分散，CR5 僅 38%。從高端產(chǎn)品 IGBT、功率 MOSFET 來(lái)看，由于 IGBT 和 MOSFET 市場(chǎng)技術(shù)門(mén)檻更高，行業(yè)集中度也更高，

25、2018 年 CR5 均超過(guò) 50%， 且龍頭份額占比顯著高于器件及模組整體市場(chǎng)，MOSFET 和 IGBT 龍頭廠(chǎng)商份額占比分別達(dá)到 27.7%、34.4%，顯著高于整體市場(chǎng)的 15%。受益于國(guó)產(chǎn)替代，頭部國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商市場(chǎng)份額有望持續(xù)提 升，重塑行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局。 國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商收入體量低，業(yè)績(jī)彈性大。從收入體量來(lái)看，海外功率半導(dǎo)體領(lǐng)先廠(chǎng)商英飛凌和安森美 2019 年收入規(guī)模在大概 600 億和 400 億元人民幣，而國(guó)內(nèi)收入規(guī)模領(lǐng)先的功率半導(dǎo)體代工廠(chǎng)華虹 半導(dǎo)體和 IDM 廠(chǎng)商華潤(rùn)微 2019 年收入規(guī)模在 60 億元上下，相較海外廠(chǎng)商具有較大差距。但差距 也意味著機(jī)會(huì)，功率半導(dǎo)體下游

26、的汽車(chē)、工控、家電等領(lǐng)域細(xì)分市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，國(guó)內(nèi)諸如華潤(rùn)微等 廠(chǎng)商已開(kāi)始積極布局家電、工控和汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用，斯達(dá)半導(dǎo)的 IGBT 產(chǎn)品已在汽車(chē)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng) 用。在細(xì)分市場(chǎng)高增速和國(guó)產(chǎn)替代浪潮的帶動(dòng)下，國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的功率半導(dǎo)體企業(yè)有望獲得巨大的 業(yè)績(jī)彈性，迎來(lái)黃金的發(fā)展時(shí)期。 2.2 技術(shù)更迭慢、產(chǎn)品生命周期長(zhǎng)、制程難度低 功率半導(dǎo)體技術(shù)更迭慢。功率半導(dǎo)體分立器件的技術(shù)迭代主要通過(guò)結(jié)構(gòu)升級(jí)、制程縮小、工藝進(jìn)步 以及材料更迭。由于功率半導(dǎo)體并不追求邏輯運(yùn)算能力，同時(shí)要考慮不同結(jié)構(gòu)、工藝的成本，因此 與數(shù)字芯片相比，功率半導(dǎo)體在結(jié)構(gòu)、制程、工藝上的迭代速度相對(duì)較慢。 功率半導(dǎo)體產(chǎn)

27、品生命周期長(zhǎng)。以英飛凌 IGBT 產(chǎn)品為例，該產(chǎn)品已升級(jí)至第七代，但誕生于 2007 年的 IGBT4 仍是目前使用最廣泛的 IGBT 芯片技術(shù)，電壓范圍 600V，1200V，1700V 的各種應(yīng)用 中都可以見(jiàn)到它的身影，更早誕生于 2000 年的 IGBT3 在 3300V，4500V，6500V 等高壓領(lǐng)域依 然占主導(dǎo)地位。 從產(chǎn)品導(dǎo)入市場(chǎng)后的收入變化情況來(lái)看，IGBT3 和 IGBT4 在產(chǎn)品導(dǎo)入的前 10 年收入均呈現(xiàn)顯著 的上升態(tài)勢(shì)，同時(shí)，英飛凌預(yù)計(jì)該兩款產(chǎn)品在未來(lái)貢獻(xiàn)的收入將依然呈現(xiàn)穩(wěn)步提升的態(tài)勢(shì)。 中國(guó)企業(yè)較容易實(shí)現(xiàn)技術(shù)追趕。相對(duì)較長(zhǎng)的產(chǎn)品生命周期給予技術(shù)落

28、后于國(guó)際巨頭的中國(guó)企業(yè)提 供了較長(zhǎng)的追趕期，更容易實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。在邏輯芯片領(lǐng)域，技術(shù)節(jié)點(diǎn)的升級(jí)周期基本為 1-2 年， 技術(shù)落后廠(chǎng)商的技術(shù)追趕期更短，更容易處于長(zhǎng)期落后的狀態(tài)。 功率半導(dǎo)體制程相對(duì)邏輯 IC 工藝技術(shù)難度低，國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商易突破。數(shù)字芯片主要為 CMOS 工藝， 追逐高端制程，先進(jìn)工藝投入巨大，臺(tái)積電在 5nm 節(jié)點(diǎn)投資 250 億美元發(fā)展 5nm 制程，2020 年 量產(chǎn)，根據(jù)公開(kāi)市場(chǎng)數(shù)據(jù)，3nm 芯片的設(shè)計(jì)費(fèi)用約達(dá) 5-15 億美元，興建一條 3nm 產(chǎn)線(xiàn)的成本約 為 150-200 億美元，前期研發(fā)投入巨大，資金壁壘很高。功率半導(dǎo)體采用非尺寸依賴(lài)的特色工藝 （More

29、 than Moore），產(chǎn)品性能與應(yīng)用場(chǎng)景密切相關(guān)，先進(jìn)制程并不是影響特色工藝產(chǎn)品性能的決定性因素，意法半導(dǎo)體最先進(jìn)的 BCD 工藝也只是 65nm，國(guó)內(nèi)士蘭微總投資 170 億元建設(shè)兩條 12 英寸 90—65nm 的特色工藝芯片生產(chǎn)線(xiàn)，該產(chǎn)線(xiàn)尺寸和制程都處于先進(jìn)水平，單條產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)成 本約為 100 億元，相比只有信息半導(dǎo)體 3nm 的 1/10。和邏輯 IC 7nm、5nm 工藝相比，功率半導(dǎo) 體研發(fā)成本和技術(shù)難度較低，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商已逐漸布局 12 寸 100nm 以下工藝產(chǎn)線(xiàn)，國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體 廠(chǎng)商作為后來(lái)者有望居上。 過(guò)去數(shù)十年，功率半導(dǎo)體以 IDM 業(yè)務(wù)模式為主，工藝是 IDM

30、 廠(chǎng)商的一個(gè)差異化方式，近年來(lái)，功率半導(dǎo)體的 IDM 廠(chǎng)商開(kāi)始加大晶圓制程的外包，英飛凌計(jì)劃功率半導(dǎo)體的外包比例提升至 15%。 2.3 生態(tài)要求低 相比邏輯芯片，功率半導(dǎo)體對(duì)生態(tài)的要求較低，不需要底層架構(gòu)、操作系統(tǒng)的支持，較容易協(xié)調(diào)產(chǎn) 業(yè)鏈生態(tài)，只需做好自身產(chǎn)品，滿(mǎn)足下游客戶(hù)的需求。 3. 國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商布局完善，中高端產(chǎn)品持續(xù)取得突破 國(guó)內(nèi)企業(yè)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈全環(huán)節(jié)覆蓋。依托于國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)以及政策資本的助力，國(guó)內(nèi)孕育了一批功 率半導(dǎo)體廠(chǎng)商，涵蓋各器件的設(shè)計(jì)、制造、封裝環(huán)節(jié)，已形成相對(duì)完善的上下游產(chǎn)業(yè)鏈，在各器件 領(lǐng)域相繼涌現(xiàn)了一部分行業(yè)龍頭。揚(yáng)杰科技在二極管領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位；捷捷微電

31、在晶閘管領(lǐng)域處 于行業(yè)龍頭地位；功率 MOSFET 領(lǐng)域較為領(lǐng)先的有華潤(rùn)微、聞泰科技（收購(gòu)安世半導(dǎo)體）、士蘭 微；斯達(dá)半導(dǎo)為國(guó)內(nèi) IGBT 龍頭，中車(chē)時(shí)代電氣、比亞迪在 IGBT 領(lǐng)域也獲得了廣泛認(rèn)可。代工方 面，國(guó)內(nèi)中芯國(guó)際、華虹半導(dǎo)體均有充分的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累。 3.1 產(chǎn)能：布局完善，充分支撐國(guó)產(chǎn)替代 國(guó)內(nèi)產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)充足。目前中國(guó)主要功率半導(dǎo)體廠(chǎng)商在境內(nèi)共有 29 條功率半導(dǎo)體產(chǎn)線(xiàn)，6 條在建及 擬建產(chǎn)線(xiàn)。投產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)中，晶圓尺寸以 8 寸、6 寸及 6 寸以下產(chǎn)能為主，12 寸產(chǎn)線(xiàn)方面，華虹半導(dǎo) 體擁有一條爬坡產(chǎn)線(xiàn)，華潤(rùn)微和聞泰科技各擬建一條，士蘭微規(guī)劃投資 170 億元建設(shè) 2

32、條 12 英寸 產(chǎn)線(xiàn)。建設(shè)充分的產(chǎn)能能夠充分支撐下游需求的快速增長(zhǎng)，為國(guó)產(chǎn)替代建立良好的基礎(chǔ)。 12 寸產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)長(zhǎng)期有望提升廠(chǎng)商盈利能力。根據(jù)英飛凌的數(shù)據(jù)，成熟的 12 寸生產(chǎn)工藝晶圓尺寸 是 8 寸片 2.25 倍，晶圓價(jià)格是 8 寸片的 2.8 倍，設(shè)備成本是 8 寸片的 1.7 倍，員工費(fèi)用是 8 寸片 的 0.8 倍，其他費(fèi)用是 8 寸片的 1.5 倍，整體計(jì)算下來(lái)，在特定條件下，用成熟 12 寸片生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品單位成本僅為 8 寸片的 70%-80%。隨著國(guó)內(nèi) 12 寸產(chǎn)線(xiàn)的建設(shè)和功率半導(dǎo) 體器件在 12 寸片上生產(chǎn)工藝逐步成熟，具備 12 寸片生產(chǎn)能力的廠(chǎng)商盈利能

33、力有望提升。 3.2 技術(shù)：中高端產(chǎn)品持續(xù)突破 從器件來(lái)看，低端領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，高端領(lǐng)域不斷突圍： 二極管、晶閘管等領(lǐng)域率先實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。低端功率半導(dǎo)體產(chǎn)品門(mén)檻較低，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替 代。以功率二極管為例，從 2014 年開(kāi)始，中國(guó)大陸的二極管及相關(guān)產(chǎn)品就呈現(xiàn)出口量超過(guò)進(jìn)口量的走勢(shì)。晶閘管領(lǐng)域，目前捷捷微電晶閘管產(chǎn)品市場(chǎng)份額占國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品（進(jìn)口替代部分）接近 50%。 國(guó)內(nèi)中低端 MOSFET 份額有望提升，中高端領(lǐng)域持續(xù)突破。消費(fèi)電子領(lǐng)域中低壓 MOSFET 的技 術(shù)壁壘較低，核心競(jìng)爭(zhēng)力在于廠(chǎng)商的成本控制能力，國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商在成本端占優(yōu)，迫于國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商的競(jìng)爭(zhēng)， 部分國(guó)

34、際大廠(chǎng)逐步退出部分中低端產(chǎn)能，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商中低端產(chǎn)品市場(chǎng)份額有望提升。在中高端 MOSFET 領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商研發(fā)及量產(chǎn)進(jìn)度不斷加快：華潤(rùn)微已經(jīng)可以提供提供-100V 至 1500V 范 圍內(nèi)低、中、高壓全系列 MOSFET 產(chǎn)品，同時(shí)積極調(diào)研汽車(chē)電子與工控市場(chǎng)客戶(hù)需求，進(jìn)行新品 立項(xiàng)開(kāi)發(fā)，客戶(hù)送樣與量產(chǎn)供應(yīng)；聞泰科技 2019 年推出了針對(duì) 5G 電信基礎(chǔ)設(shè)施的高耐用的功率 MOSFET 產(chǎn)品，又在 2020 上半年推出了尺寸縮小 36％、RDS（on）最低的超微型 MOSFET 和 采用堅(jiān)固材料、更節(jié)省空間的 LFPAK56 封裝的 P 溝道 MOSFET。 IGBT 已實(shí)現(xiàn)部分高端領(lǐng)域突圍，

35、規(guī)模有望不斷拓展。在大功率高電壓領(lǐng)域，中車(chē)時(shí)代電氣目前已 實(shí)現(xiàn) 650V-6500V IGBT 全電壓范圍覆蓋，在軌道交通、智能電網(wǎng)、新能源汽車(chē)等多個(gè)高端領(lǐng)域得 到認(rèn)可和應(yīng)用；車(chē)用領(lǐng)域，比亞迪擁有車(chē)用 IGBT 完整產(chǎn)業(yè)鏈，于 18 年底發(fā)布了 IGBT 4.0 技術(shù) （相當(dāng)于國(guó)際第五代），4 月底其位于長(zhǎng)沙的英寸晶圓生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)工建設(shè)。斯達(dá)半導(dǎo)在 2018 年全球 IGBT 模塊市場(chǎng)中所占份額約為 2.2%，其于 2019 年底已量產(chǎn)成功 1- 6 代所有型號(hào)的 IGBT 芯片， 第 7 代和華虹聯(lián)合研發(fā)中。據(jù)蓋世汽車(chē)和斯達(dá)半導(dǎo)數(shù)據(jù)，2019 年英飛凌為國(guó)內(nèi)電動(dòng)乘用車(chē)市場(chǎng)供應(yīng) 62.8 萬(wàn)套 I

36、GBT 模塊，比亞迪供應(yīng)了 19.4 萬(wàn)套，斯達(dá)半導(dǎo)車(chē)規(guī)級(jí) IGBT 模塊合計(jì)配套超過(guò) 16 萬(wàn)輛新能源汽車(chē)，公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示我國(guó) 2019 年新能源汽車(chē)銷(xiāo)量為 120.6 萬(wàn)輛，比亞迪、斯達(dá)半導(dǎo)市 占率分別為 16%、13%。隨著國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商設(shè)計(jì)能力提升、產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)以及下游車(chē)廠(chǎng)的認(rèn)證，國(guó)內(nèi)車(chē)規(guī)級(jí) IGBT 市占率將不斷提升。 積極布局第三代半導(dǎo)體器件，部分產(chǎn)品已批量出貨。GaN 領(lǐng)域，聞泰科技子公司安世 2019 年發(fā) 布了 650V 的 GaN 功率器件，主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、數(shù)據(jù)中心和高端電源等，在車(chē)載 OBC 領(lǐng)域 全球領(lǐng)先，并批量出貨。SiC 領(lǐng)域，揚(yáng)杰 2016 年定增募資 1.5

37、億，用于 SiC 芯片、器件研發(fā)，目 前自主封裝的 SiC-SBD 及 SiC-JBS 產(chǎn)品正逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；華潤(rùn)微則已完成 6 英寸 SiC JBS 工藝 平臺(tái)和生產(chǎn)線(xiàn)的建立，自主開(kāi)發(fā)完成第一代 JBS 產(chǎn)品，并交客戶(hù)試用，未來(lái)還將形成系列化的 MOSFET 器件產(chǎn)品。代工領(lǐng)域，三安光電 2018 年已經(jīng)完成了商業(yè)版本的 6 英寸碳化硅(SiC)晶圓 制造技術(shù)的全部工藝鑒定試驗(yàn)，預(yù)計(jì) 2021 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。IDM 廠(chǎng)商中車(chē)時(shí)代電氣 6 英寸 SiC 器件生 產(chǎn)線(xiàn)成功通線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈貫通。 投資建議 受益于國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)和部分細(xì)分市場(chǎng)的高增速，國(guó)內(nèi)功率產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)先公司盈利有望快速提升。我

38、 們看好國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，建議關(guān)注華潤(rùn)微、聞泰科技、 華虹半導(dǎo)體、斯達(dá)半導(dǎo)： 華潤(rùn)微：國(guó)內(nèi) IDM 巨頭，產(chǎn)品線(xiàn)齊全 公司采用 IDM 模式，是目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品線(xiàn)最為全面的功率器件廠(chǎng)商，產(chǎn)品主要包括 MOSFET、 IGBT、SBD、FRD 等，主要應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)控制、新能源、汽車(chē)電子等領(lǐng)域。2020 年上 半年，公司產(chǎn)品與方案業(yè)務(wù)（功率器件業(yè)務(wù)為主）實(shí)現(xiàn)收入 13.69 億元，其中功率器件業(yè)務(wù)同比 增長(zhǎng) 22%以上。公司在 MOSFET 產(chǎn)品方面優(yōu)勢(shì)顯著，是國(guó)內(nèi)少數(shù)能夠提供 -100V 至 1500V 范 圍內(nèi)低、中、高壓全系列 MOSFET 產(chǎn)品的企業(yè)，也是目前國(guó)內(nèi)擁有全部 MO

39、SFET 主流器件結(jié)構(gòu) 研發(fā)和制造能力的主要企業(yè)。IGBT 產(chǎn)品方面，公司已建立國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的 Trench-FS 工藝平臺(tái)，并具備 600V-6500V IGBT 工藝能力，2020H1 IGBT 產(chǎn)品收入同比增長(zhǎng)近 50%。同時(shí)公司 1200V 和 650V 工業(yè)級(jí) SiC 肖特基二極管系列產(chǎn)品也已在上半年投入市場(chǎng)。 聞泰科技：汽車(chē)功率半導(dǎo)體巨頭，與 ODM 業(yè)務(wù)協(xié)同 聞泰科技通過(guò)安世半導(dǎo)體（原屬 NXP）從事功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。2019 年安世半導(dǎo)體營(yíng)收約 100 億 元，其中，汽車(chē)業(yè)務(wù)占比超過(guò) 40%，凈利潤(rùn)為 12.6 億元。安世是全球第九大功率分立器件廠(chǎng)商，并在汽車(chē)功率 MOSFET

40、和小信號(hào) MOSFET 器件等細(xì)分市場(chǎng)位居全球前三大。安世擁有 10000 多種產(chǎn)品，年產(chǎn)銷(xiāo)功率器件超過(guò) 900 億件。被聞泰收購(gòu)以后，安世有望加速拓展國(guó)內(nèi)客 戶(hù)，疊加新能源車(chē)對(duì)功率半導(dǎo)體需求旺盛，業(yè)績(jī)有望迎來(lái)高速增長(zhǎng)期。安世提前布局化合物半導(dǎo) 體，已經(jīng)推出全新高壓 GaN FET，化合物半導(dǎo)體功率器件有望打開(kāi)安世長(zhǎng)期成長(zhǎng)空間。聞泰的 ODM 業(yè)務(wù)方面，也不斷開(kāi)拓優(yōu)質(zhì)客戶(hù)，迎來(lái) 5G 手機(jī)量?jī)r(jià)齊升。 華虹半導(dǎo)體：功率半導(dǎo)體代工巨頭，受益于 8 寸廠(chǎng)產(chǎn)能緊俏 華虹半導(dǎo)體是中國(guó)大陸第二大晶圓廠(chǎng)，在上海有 3 座 8 寸廠(chǎng)，在無(wú)錫有 1 座 12 寸廠(chǎng)，合計(jì)月產(chǎn) 能約 20 萬(wàn) 8 寸片。公司通

41、過(guò)在成熟節(jié)點(diǎn)打造差異化技術(shù)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)盈利，在功率器件、分立器 件、存儲(chǔ)等領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。 斯達(dá)半導(dǎo)(603290，未評(píng)級(jí))：公司專(zhuān)注 IGBT 模塊研發(fā)設(shè)計(jì)及封裝，與上海華宏和上海先進(jìn)兩家 主要的代工廠(chǎng)深度合作，IGBT 模塊市占率國(guó)內(nèi)第一、全球第十。公司產(chǎn)品主要用于工業(yè)和新能 源汽車(chē)領(lǐng)域，工業(yè)領(lǐng)域長(zhǎng)期綁定英威騰、匯川技術(shù)等龍頭，車(chē)用領(lǐng)域已獲得國(guó)內(nèi)主流汽車(chē)品牌認(rèn) 可。2020 年上半年，公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 4.2 億元，同比增長(zhǎng) 13.7%，公司應(yīng)用于燃油車(chē)微混系統(tǒng) 的 48V BSG 功率組件開(kāi)始大批量裝車(chē)應(yīng)用，預(yù)計(jì)公司 48V BSG 功率組件出貨量在下半年會(huì)繼續(xù) 上升。同時(shí)公司新增多個(gè)國(guó)內(nèi)

42、外知名車(chē)型平臺(tái)定點(diǎn)，將對(duì) 2022-2028 年公司新能源汽車(chē)模塊銷(xiāo)售 增長(zhǎng)提供持續(xù)推動(dòng)力。此外，國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)下，公司在風(fēng)電、光伏、高壓變頻器等領(lǐng)域的市場(chǎng)份額 也有望不斷提升。第三代半導(dǎo)體器件方面，公司應(yīng)用于新能源客車(chē)的 SiC 汽車(chē)級(jí)模塊通過(guò)國(guó)內(nèi)龍 頭大巴車(chē)企定點(diǎn)，預(yù)計(jì) 2021 年開(kāi)始大批量裝車(chē)。 附錄：功率半導(dǎo)體簡(jiǎn)介 1. 功率半導(dǎo)體的種類(lèi)有哪些？ 功率半導(dǎo)體器件處于現(xiàn)代電力電子變換器的核心地位，它對(duì)裝置的可靠性、成本和性能起著十分重 要的作用。功率半導(dǎo)體器件根據(jù)集成程度可分為功率 IC 和功率半導(dǎo)體分立器件。功率 IC 是將功率 分立器件與驅(qū)動(dòng)、保護(hù)等電路集成在一個(gè)半導(dǎo)體晶片上；功

43、率分立器件可分為二極管、晶體管、晶 閘管三大類(lèi)別，晶體管中 MOSFET、IGBT、BJT 應(yīng)用廣泛。 據(jù)智研咨詢(xún)統(tǒng)計(jì)，2019 年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)結(jié)構(gòu)中，功率 IC、MOSFET、IGBT、二極管是四種 運(yùn)用最為廣泛的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，四者分別占比 54%、16%、12%、15%。功率 IC 中，DC/DC 轉(zhuǎn) 換器應(yīng)用最為廣泛，占比達(dá)到 51%。 2. 功率半導(dǎo)體的作用是什么？ 功率半導(dǎo)體主要用于實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)、放大、整流（AC/DC）、逆變（DC/AC）、斬波（DC/DC）等功 能。 1） 二極管 二極管的作用是“開(kāi)關(guān)”。把電流用水流比喻的話(huà)，陽(yáng)極是上游，陰極是下游，

44、水能從上游流向下 游，卻不能從下游流向上游，這就是二極管的開(kāi)關(guān)作用，也即整流作用。 2） 晶體管 晶體管的作用是“增幅”和“開(kāi)關(guān)”。在模擬信號(hào)中，晶體管在不改變輸入信號(hào)波形的前提下放大 電壓和電流，如收音機(jī)可以放大空中傳播的極微弱的信號(hào)。在數(shù)字信號(hào)中，晶體管起到切換 0 和 1 的開(kāi)關(guān)作用。從晶體管的結(jié)構(gòu)來(lái)理解，可以把晶體管的 3 個(gè)引腳（基極、集電極和發(fā)射極）分別視作自來(lái)水的閥門(mén)、水龍頭和配管，通過(guò)在閥門(mén)施加微小的力量（基極的輸入信號(hào)）即可控制龍頭噴 出巨大的水量（集電極的輸出電流）。 3） 晶閘管 晶閘管是高電壓、大電流場(chǎng)景下的“開(kāi)關(guān)”，相比二極管可控性更強(qiáng)。晶閘管

45、的作用于二極管類(lèi)似， 其特點(diǎn)是可以用弱信號(hào)控制強(qiáng)信號(hào)，適宜高電壓、大電流的場(chǎng)景。與二極管對(duì)比來(lái)看，晶閘管在應(yīng) 用端的功能更為多樣和可控，最根本的是晶閘管可以控制正向電流通電時(shí)間，非常適用于交流電壓 開(kāi)關(guān)、燈光控制、加熱器功率控制、相位控制、電容器電壓放電、繼電器等應(yīng)用，這些都是二極管 無(wú)法勝任的。 4） 功率 IC 功率 IC 可直接用于實(shí)現(xiàn) DC/DC 或 AC/DC 等更復(fù)雜的功能。其通過(guò)將上述分立功率器件及其驅(qū)動(dòng) 電路、保護(hù)電路、接口電路等外圍電路集成在一個(gè)芯片上，用于實(shí)現(xiàn)上述功能。相比較而言，采用 分立器件方案靈活性高，有助于降低物料清單成本，但需要更長(zhǎng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證時(shí)間，還需要較高

46、的 專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)以及較長(zhǎng)的線(xiàn)路調(diào)適時(shí)間。而功率 IC 集成化使得器件體積更小，功能更強(qiáng)大，相應(yīng) 產(chǎn)品價(jià)值會(huì)更高。 3. 不同功率半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域有何差別？ 不同功率半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域不同。功率二極管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子和工業(yè)中；晶閘管適合高功率低頻的工業(yè)場(chǎng)景，在可控性上優(yōu)于二極管，常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景包括電力傳輸、高鐵、 輕工業(yè)、船舶電力等。晶體管中，MOSFET 高頻特性最優(yōu)，但由于耐壓特性較差故在高功率領(lǐng)域 應(yīng)用受限，主要應(yīng)用于消費(fèi)電子、通訊、工業(yè)控制和汽車(chē)領(lǐng)域等高頻低功率場(chǎng)景。IGBT 耐壓高， 高功率領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，高頻特性弱于 MOSFET，廣泛用于智能電網(wǎng)、高鐵

47、、新能源發(fā)電、電 動(dòng)汽車(chē)、白色家電等領(lǐng)域等高功率中低頻場(chǎng)景。BJT 則更適合低功率場(chǎng)景，在應(yīng)用頻率上低于 MOSFET，主要用于家電等領(lǐng)域。 以晶體管中應(yīng)用最為廣泛的 MOSFET 和 IGBT 為例進(jìn)行說(shuō)明： MOSFET：主要應(yīng)用于消費(fèi)電子、家用電器、汽車(chē)和 PC 電源 MOSFET 簡(jiǎn)稱(chēng) MOS 管，是一種全控-電壓驅(qū)動(dòng)的功率器件。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，MOSFET 的柵極與 其他部分通過(guò)絕緣層隔開(kāi)，輸入阻抗較大，因而需要的驅(qū)動(dòng)功率小。此外，MOS 管是多子導(dǎo)電， 關(guān)斷時(shí)由于沒(méi)有少子而顯著地減小了開(kāi)關(guān)時(shí)間和開(kāi)關(guān)損耗，成為制造 AC/DC 開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器和 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的必要器件

48、，特別適用于家用電器，汽車(chē)和 PC 電源領(lǐng)域。 MOSFET 品類(lèi)豐富，可適配多層次電壓需求。根據(jù)結(jié)構(gòu)工藝不同，市面上的主流功率 MOSFET 結(jié) 構(gòu)包括：平面型、溝槽型和超級(jí)結(jié)（SJ）。最常見(jiàn)的平面型 LD MOSFET 由于三極都在硅片的上 表面，只能應(yīng)用于電壓較低、功率較小的場(chǎng)景。平面型 VD MOSFET 利用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)讓電流在 硅片內(nèi)部垂直流動(dòng)，因而可適用于中高壓。上述平面型結(jié)構(gòu)的問(wèn)題在于導(dǎo)通內(nèi)阻較大，開(kāi)關(guān)性能較 差，不適用于高頻場(chǎng)景。溝槽型的 Trench MOSFET 和 SGT MOSFET 通過(guò)降低導(dǎo)通內(nèi)阻和漏極 柵極米勒電容，降低了開(kāi)關(guān)時(shí)間和損耗，適用于中低壓高頻場(chǎng)景。

49、SJ MOSFET 則綜合了平面型和溝槽型結(jié)構(gòu)兩者的優(yōu)點(diǎn)，在平面型結(jié)構(gòu)中開(kāi)一個(gè)低阻抗電流通路，高電壓下實(shí)現(xiàn)了較低的導(dǎo)通電阻， 廣泛應(yīng)用于高壓高頻領(lǐng)域。 IGBT：主要應(yīng)用于軌道交通、智能電網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)與新能源裝備等領(lǐng)域 IGBT 是由 BJT(雙極型晶體管)和 MOSFET 組成的全控-電壓驅(qū)動(dòng)的功率器件，多個(gè) IGBT 可以集 成為 IPM 模塊。IGBT 驅(qū)動(dòng)原理類(lèi)似 MOSFET，但導(dǎo)通電流通過(guò) BJT 處理，既有 MOSFET 輸入 阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)速度快特性，又兼具 BJT 導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小的優(yōu)點(diǎn)， 在高壓、大電流、高速等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于軌道交通、智能電網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)與新能源 裝備等領(lǐng)域。 ——END——