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功率半导体行业梳理

来源:国金投行产业观察   2018-08-16 阅读:612
 一、功率半导体介绍
功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心,主要用途包括变频、整流、变压、功率放大、功率控制 等,因此广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源交通等领域。功率半导体可以分为功率分立器件和功率IC两大类,功率IC相当于SOC,属于模拟IC的范畴。我们以下讨论的功率半导体特指功率半导体分立式器件,主要包括二极管、晶闸管、BJT、MOSFET、IGBT及模块这几类,功率模块相当于SIP(System In a Package,系统级封装)。根据Yole的统计数据,在2017全球功率分立器件和模块市场中,二极管约占20%,MOSFET约占40%,IGBT及功率模块约占30%,三者合计占比达到90%。
MOSFET和IGBT是目前最常用的两种功率半导体分立器件,MOSFET的应用电压相对较低,范围从十几伏到1000V。IGBT可承受高电压,但是延迟时间要大于MOSFET,因此IGBT一般应用在切换频率低于25kHz的设备,而MOSFET可以应用于切换频率大于100kHz的设备。

二、市场规模和驱动力
据Yole数据统计,2017年功率半导体市场规模超300亿美元,其中功率分立器件和模块市场规模约为150亿美元,功率IC约为200亿美元,预计功率分立器件2016-2021复合年增长率为3.1%,功率IC 2016-2021复合年增长率为3.4%,功率模块2016-2021复合年增长率为7.0%。
根据IHS统计,2017年全球功率半导体市场的下游应用中,工业应用市场占比为34%,汽车应用市场占比23%,消费电子应用占比为20%,无线通讯应用占比为23%。
 
未来新能源汽车将成为驱动功率半导体市场最重要的动力。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。传统燃油车的电力供应主要由汽车怠速以上运转带动发电机发电实现电力供应,新能源汽车将新增大量与电池能源转换相关的功率半导体器件。根据strategic analysis的统计数据,传统燃油车的半导体用量为338美金/车,电动汽车的半导体用量达到了704美金,增长幅度达到108%,电动车新增的半导体用量集中在功率器件产品,单辆汽车将新增282美金的功率器件用量,功率器件在单辆车的半导体用量占比从汽油车的21%提升至电动车的55%。根据中汽协数据显示,2017年我国新能源汽车全年累计总销量77.7万辆,同比增长53%,预计2020年之前新能源汽车销量同比增速保持在40%以上,2020年国内新能源汽车销量将超过200万辆,根据这个测算,按照平均每辆车10万生产成本,功率半导体占比10%计算,2018-2020年,新能源车带来的市场空间将有500亿元左右。
2017年以来,全球半导体行业刮起的缺货风潮正在扩大范围,从存储器、硅晶圆一路扩展到MOSFET、MCU等产品领域,导致了交货期的延长与涨价。根据TTBank统计,一般情况下,MOSFET、整流管和晶闸管的交货周期在8~12周左右,从2016年下半年开始,意法半导体、威世(Vishay)等主流厂商的MOSFET,交货期已经拉长到30~40周。MOSFET的价格也开始上浮,2017年9月1日,长电科技通知将公司所有的MOSFET价格上调20%;无锡新洁能也发布通知,决定从2018年元旦起对MOSFET各系产品执行2018年价格,涨价幅度在10%左右。
 
三、行业竞争格局
全球功率半导体巨头主要集中美国、欧洲、日本三个地区,IGBT、中高压MOSFET等高端器件主要由欧美日厂商占据。其中:
美国处于世界领先地位,拥有一批具有全球影响力的巨头厂商,包括TI、Fairchild、Maxim、ADI、ON Semiconductor和Vishay等厂商;
欧洲拥有Infineon(英飞凌)、ST(意法半导体)和NXP(恩智浦)三家全球半导体大厂;
日本主要有Toshiba、Renesas、Rohm、Matsushita、FujiElectric等;
大陆、台湾地区厂商主要集中在二极管、晶闸管、低压MOSFET等低端功率器件领域,台湾有富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等厂商,大陆比较领先的有吉林华微电子、苏州固锝电子、无锡华润华晶微电子、扬州扬杰电子等企业。
从细分市场来看,IGBT和MOSFET市场竞争格局比较集中,根据HIS统计,2016年英飞凌、三菱、富士三家合计占有IGBT 60%以上的市场份额。MOSFET市场竞争格局同样比较集中,2016年五大厂商占据了63%的市场份额。
近年来,欧美巨头把战略重心转移到高压MOSFET、IGBT等高端产品上,逐步退出中低端市场,同时台湾厂商又进展较慢,给中国大陆企业提供了市场机会。从去年年底至今,国内已经有多个项目开始启动,2017年12月,士兰微发布公告将在厦门建设两条12英寸特色工艺生产线,主要产品为MEMS和功率半导体;2018年1月,华润微宣布将在重庆打造全国最大的功率半导体生产基地;2018年5月,中芯国际正式启动绍兴厂的建设,项目总投资58.8亿元,将引进一条8英寸生产线,面向MEMS和功率器件集成电路领域的代工生产。
标签: 半导体

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