功率半导体器件产业研究(附PDF报告)

功率半导体器件的作用

通常所用的电力有交流和直流两种,比如从公用电网上得到的电力是 50Hz 的交流电,从蓄电池或干电池得到的是直流电。而从这些电源得到的电源往往不能直接满足使用要求,需要进行电力变换。

功率半导体器件市场分析

我国的功率半导体器件的起步虽然较晚,但是市场规模增长迅速。从 2011 年的 1386 亿元增长到 2016 年的2088 亿元,年均复合增速达 8.53%。已经成为全球最大的功率半导体市场之一。但是我国的功率半导体生产厂商与国际巨头相比还有较大差距。国内功率半导体器件需要大量进口,如 IGBT 有 90%依赖进口。

2015 年全球功率半导体主要厂商市场份额

2014 年,我国成立了国家集成电路产业投资基金(简称“大基金”)用于推动我国的半导体产业发展。基金初期规模 1200 亿元,截止 2017 年 6 月规模已达到 1387 亿元, 撬动的地方集成电路产业投资基金(包括筹建中)达 5145 亿元。 大基金设立以来, 实施项目覆盖了集成电路设计、制造、封装测试、装备、材料、生态建设等各环节,实现了在产业链上的完整布局。 由于从本质上讲,功率半导体器件与集成电路(IC)芯片非常类似,它们都由 PN 结、双极型晶体管、 MOS 结构构成,因此两者的理论基础相同,大多数工艺也相同。因此大基金的设立也有利于功率半导体器件的发展。 2016 年,大基金以 6 亿元入股士兰微,投资 8 英寸芯片生产线,用于生产 IGBT。

国家大基金投资企业

下游需求旺盛, 功率半导体器件交货期延长

功率半导体器件需求旺盛的一个重要原因是下游新能源汽车的高速增长。 我国作为全球最大的新能源汽车市场, 2017 年前十月新能源汽车产量达 51.7 万辆,同比增长 45.63%,预计全年 70 万辆销售目标有望完成。 而汽车电子是功率半导体器件最主要的应用领域之一, 2016 年占比达 42%。

常见的功率半导体器件

MOSFET

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),简称金氧半场效晶体管, 是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor)。

全球功率 MOSFET 的主要厂商有英飞凌、安森美半导体、瑞萨等国际巨头。其中英飞凌在功率 MOSFET的市场份额达到 26.4%,是第二位的安森美半导体的两倍,是功率 MOSFET 行业的龙头。 国内的功率 MOSFET市场份额也主要被英飞凌、安森美半导体、瑞萨等国际巨头占据,只有士兰微和华微电子分别占据了 1.9%和 1.1%的市场份额,进口替代的空间巨大。

IGBT

IGBT 应用领域极其广泛,小到家电、数码产品,大到轨道交通、航空航天,以及清洁发电、新能源汽车、智能电网等战略性新兴产业都会用到 IGBT。

根据中国产业信息网数据,截至 2015 年, 我国 IGBT 市场规模 94.8 亿元, 2008-2015 年复合增长率达到13.65%;但我国 IGBT 起步晚,国产化率仅为 10%,其余 90%的 IGBT 仍依赖进口。

我国大功率 IGBT 在轨交领域的率先实现了自主研发生产和进口替代, 新能源汽车领域相对薄弱,进口替代进行时。 在新能源汽车领域, IGBT 主要运用于电力驱动系统、车载空调系统和充电桩。 ①IGBT 主要用于电机控制器中,在电机控制器的成本占比约为 30%, IGBT 将动力电池的直流电逆变成交流电提供给驱动电机。②充电桩中, IGBT 主要运用于直流快充电桩,直流电桩通过三相电网输入交流电,经过三相桥式不可控整流电路整流变成直流电,滤波后提供给高频 DC-DC 功率变换器, 进而输出需要的直流,为电动汽车动力蓄电池充电。③车载空调系统中也会用到 IGBT,实现小功率的 DC/AC 逆变,从而驱动空调系统运行。

根据行业研究数据,新能源汽车所用的 IGBT 一般约占电动汽车总成本的 10%。截至 2016 年年底,我国新能源汽车产量达到 51.7 万辆; 2016 年 11 月国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》:到 2020 年, 新能源汽车实现当年产销 200 万辆以上,累计产销超过 500 万辆。根据我们的测算, 2017-2020 年我国新能源汽车年均增速约为 40%, 2017-2020 年新增新能源汽车产量约为 516 万辆,按照平均每辆车 10 万生产成本, IGBT 占比 10%计算, 2017-2020 年,新能源汽车所带动的 IGBT 市场规模将达到 516 亿元。

整个新能源汽车领域(汽车+充电桩)的快速布局和发展,将有力拉动 IGBT 市场需求,十三五剩余期间(2017-2020), IGBT 在新能源汽车产业的市场规模将超过 700 亿元。

 

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涨价下的大国进口替代之路 ——功率半导体器件产业研究


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