一、半導(dǎo)體功率器件行業(yè)概述

半導(dǎo)體功率器件行業(yè)是電子領(lǐng)域的核心組成部分，主要負(fù)責(zé)電能轉(zhuǎn)換與電路控制，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、消費(fèi)電子、新能源、軌道交通及智能電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著新能源汽車、光伏、風(fēng)電等行業(yè)的快速發(fā)展，以及物聯(lián)網(wǎng)、新一代通信網(wǎng)絡(luò)的普及，功率半導(dǎo)體器件的需求持續(xù)增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)健增長(zhǎng)。同時(shí)，技術(shù)革新與材料升級(jí)，如第三代半導(dǎo)體材料SiC的應(yīng)用，正推動(dòng)功率半導(dǎo)體行業(yè)向更高效、更可靠的方向發(fā)展。全球范圍內(nèi)，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)集中度較高，主要由歐美、日本及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的IDM廠商主導(dǎo)，但中國(guó)市場(chǎng)需求旺盛，國(guó)產(chǎn)功率半導(dǎo)體廠商正快速崛起，不斷加大研發(fā)投入，提高技術(shù)水平，加速國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程。展望未來(lái)，隨著下游應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和市場(chǎng)需求的持續(xù)旺盛，功率半導(dǎo)體行業(yè)有望迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。

二、半導(dǎo)體功率器件行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

2.1 市場(chǎng)規(guī)模

半導(dǎo)體功率器件市場(chǎng)在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)穩(wěn)健增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2024-2029年半導(dǎo)體功率器件產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告》分析，全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模由2017年的441億美元增長(zhǎng)至2022年的481億美元。盡管2020年受疫情影響市場(chǎng)規(guī)模有所下降，但2021年迅速恢復(fù)至459億美元，并預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到503億美元。這一增長(zhǎng)主要得益于物聯(lián)網(wǎng)、新能源、新一代通信網(wǎng)絡(luò)等新興行業(yè)對(duì)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的強(qiáng)勁需求。

作為全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)，中國(guó)市場(chǎng)近年來(lái)對(duì)功率半導(dǎo)體的需求顯著增長(zhǎng)。自2018年以來(lái)，國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)、新能源等行業(yè)的快速發(fā)展拉升了對(duì)上游功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的需求。盡管2019年貿(mào)易摩擦對(duì)整體市場(chǎng)收入造成一定影響，但自2020年下半年起，國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體需求呈現(xiàn)高景氣特征，疊加產(chǎn)能不足因素，供求出現(xiàn)顯著錯(cuò)配，相關(guān)功率半導(dǎo)體公司逐步提價(jià)。2022年中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至1368.86億元，同比增長(zhǎng)4.4%，預(yù)計(jì)2023年將進(jìn)一步增長(zhǎng)至1519.36億元。

2.2 產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體功率器件產(chǎn)業(yè)鏈包括上游原材料及設(shè)備供應(yīng)、中游生產(chǎn)制造以及下游終端系統(tǒng)應(yīng)用。

上游：主要包括原材料(如硅片、鉬片等)及設(shè)備供應(yīng)商。

中游：為功率半導(dǎo)體器件及模塊的生產(chǎn)制造，涵蓋二極管、晶體管(如IGBT、MOSFET)、功率IC等關(guān)鍵產(chǎn)品。

下游：則廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏、風(fēng)電、消費(fèi)電子等多個(gè)領(lǐng)域。

2.3 技術(shù)革新與材料升級(jí)

隨著以SiC為代表的第三代半導(dǎo)體材料的快速發(fā)展，功率半導(dǎo)體行業(yè)正經(jīng)歷著從硅基到寬禁帶器件的技術(shù)革新。SiC材料具有更高的禁帶寬度、擊穿場(chǎng)強(qiáng)和導(dǎo)熱率，可顯著提高功率半導(dǎo)體的性能，降低損耗，提高開(kāi)關(guān)速度。未來(lái)，SiC材料將在新能源汽車、光伏逆變器等領(lǐng)域逐步替代傳統(tǒng)的硅基功率半導(dǎo)體器件。

三、半導(dǎo)體功率器件行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析

3.1 全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

全球市場(chǎng)集中度較高，主要被海外IDM巨頭占據(jù)。中高端產(chǎn)品生產(chǎn)廠商主要集中在歐美、日本和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，大部分屬于IDM廠商。全球功率半導(dǎo)體龍頭企業(yè)英飛凌市場(chǎng)份額為13.5%，其次為德州儀器、安森美等。MOSFET市場(chǎng)和IGBT市場(chǎng)仍由英飛凌等海外廠商牢牢占據(jù)，市場(chǎng)份額占比較大，其他主要參與者也較為集中，細(xì)分市場(chǎng)只有個(gè)別國(guó)產(chǎn)廠商進(jìn)入前十。

3.2 中國(guó)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

中國(guó)仍處于起步階段，市場(chǎng)集中度較低，F(xiàn)abless和IDM廠商并存，正在快速成長(zhǎng)。中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局較為分散且勢(shì)均力敵，并未出現(xiàn)像英飛凌這樣壟斷性地位的佼佼者。由于海外廠商不斷爭(zhēng)奪高端功率器件市場(chǎng)的份額，轉(zhuǎn)向高壓大功率以及SiC的細(xì)分賽道;而部分中低端產(chǎn)品的市場(chǎng)份額釋放給國(guó)內(nèi)功率廠商替代入場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)功率正在快速崛起。從全球功率分立器件產(chǎn)業(yè)排名來(lái)看，2022年的數(shù)據(jù)較于2021年，位居全球前20的中國(guó)功率廠商總營(yíng)收持續(xù)增長(zhǎng)，排名不斷上升，國(guó)內(nèi)廠商正在不斷追趕海外龍頭的份額。

對(duì)于國(guó)內(nèi)功率企業(yè)而言，未來(lái)的發(fā)展道路會(huì)慢慢向IDM靠攏。主要原因是：

功率半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展較為成熟，技術(shù)壁壘較低，產(chǎn)品尤其是國(guó)內(nèi)廠商聚集的中低端器件差異化較小，較容易替代，廠商獲利空間有限，降本增利成為了主要目的，而IDM生產(chǎn)模式能夠有效控制成本。

下游客戶對(duì)自控產(chǎn)線的重視促使企業(yè)轉(zhuǎn)向IDM，不僅國(guó)內(nèi)車企等下游客戶看重產(chǎn)能、交期的保障，海外的下游客戶也格外重視供應(yīng)的穩(wěn)定性。

四、半導(dǎo)體功率器件行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析

4.1 技術(shù)革新與材料升級(jí)

SiC和GaN作為第三代半導(dǎo)體材料的代表，具有顯著優(yōu)勢(shì)，未來(lái)在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛。

SiC：具有高耐壓、高導(dǎo)熱性、高電子遷移率等特性，其擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度是硅的10倍左右，熱導(dǎo)率更是硅的3倍以上，這使得SiC器件能夠在更高的電壓、溫度下穩(wěn)定工作，同時(shí)保持較低的導(dǎo)通損耗。

GaN：擁有高開(kāi)關(guān)速度、低導(dǎo)通電阻以及優(yōu)異的高頻性能，其電子遷移率比硅高出數(shù)倍，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的功率密度。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與成本的逐步降低，SiC和GaN功率半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)勢(shì)頭有望在2025年及未來(lái)持續(xù)加速，進(jìn)一步鞏固它們?cè)诠β拾雽?dǎo)體領(lǐng)域的重要地位。

4.2 應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展

半導(dǎo)體功率器件的應(yīng)用領(lǐng)域已從傳統(tǒng)的工業(yè)控制和消費(fèi)電子拓展至新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等市場(chǎng)。特別是隨著新能源汽車、可再生能源等領(lǐng)域的快速發(fā)展，功率半導(dǎo)體器件的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。此外，在數(shù)據(jù)中心、人工智能等新興領(lǐng)域，功率半導(dǎo)體器件也將發(fā)揮重要作用。

新能源汽車

新能源汽車市場(chǎng)呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，為功率半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)了前所未有的發(fā)展契機(jī)。

在新能源汽車的架構(gòu)中，功率半導(dǎo)體扮演著不可或缺的角色。以電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為例，IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)作為核心功率器件，負(fù)責(zé)將電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，其性能直接關(guān)乎車輛的動(dòng)力輸出與能耗水平。

數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心作為信息時(shí)代的“超級(jí)大腦”，其規(guī)模與能耗呈現(xiàn)出急劇攀升的態(tài)勢(shì)。

功率半導(dǎo)體作為提升能效的“利器”，在數(shù)據(jù)中心的供電架構(gòu)中起著至關(guān)重要的作用。

新能源發(fā)電

新能源發(fā)電是功率半導(dǎo)體器件的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。

以風(fēng)能、太陽(yáng)能為例，這些可再生能源產(chǎn)生的電力要經(jīng)過(guò)逆變器才能并網(wǎng)使用，而逆變器中的核心元器件就是功率半導(dǎo)體器件，如IGBT等。

4.3 晶圓尺寸轉(zhuǎn)變與封裝技術(shù)創(chuàng)新

為了提高性能、成本和可擴(kuò)展性，功率半導(dǎo)體行業(yè)正在經(jīng)歷晶圓尺寸的重大轉(zhuǎn)變。大多數(shù)晶圓代工廠都在12英寸晶圓上進(jìn)行先進(jìn)的BCD(Bipolar-CMOS-DMOS，雙極-互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體-雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)開(kāi)發(fā)，并已將其成熟的BCD工藝過(guò)渡到12英寸晶圓。

在封裝技術(shù)方面，隨著行業(yè)對(duì)高性能、小型化、高可靠性需求的不斷攀升，先進(jìn)封裝技術(shù)正以前所未有的速度蓬勃發(fā)展。多芯片集成封裝、3D封裝等先進(jìn)技術(shù)能夠大幅提升封裝的集成度、縮短芯片間的互連距離、減少信號(hào)傳輸延遲、提升系統(tǒng)響應(yīng)速度，并降低功耗。這些技術(shù)優(yōu)勢(shì)使得功率模塊的整體性能實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

五、半導(dǎo)體功率器件行業(yè)發(fā)展前景分析

5.1 市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、新能源、新一代通信網(wǎng)絡(luò)等新興行業(yè)的快速發(fā)展，以及新能源汽車、可再生能源等領(lǐng)域的強(qiáng)勁需求，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將在未來(lái)幾年內(nèi)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，中國(guó)市場(chǎng)也將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)。

5.2 國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程加速

在國(guó)家政策支持和市場(chǎng)需求的雙重驅(qū)動(dòng)下，中國(guó)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)快速發(fā)展期。國(guó)產(chǎn)功率半導(dǎo)體廠商將不斷加大研發(fā)投入，提高技術(shù)水平，加速國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程。特別是在中低端產(chǎn)品領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)功率半導(dǎo)體廠商已經(jīng)具備了一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，未來(lái)有望進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)份額。

5.3 產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展

未來(lái)，半導(dǎo)體功率器件產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)將協(xié)同發(fā)展，形成更加緊密的合作關(guān)系。上游原材料及設(shè)備供應(yīng)商將不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本;中游生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)將加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)能擴(kuò)張;下游終端系統(tǒng)應(yīng)用將不斷拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)。

5.4 國(guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)加劇

在全球化背景下，功率半導(dǎo)體行業(yè)將面臨更加激烈的國(guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)。一方面，國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體廠商將積極尋求與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)的合作機(jī)會(huì)，共同推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)拓展;另一方面，國(guó)內(nèi)廠商也將面臨來(lái)自國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，需要不斷提高自身競(jìng)爭(zhēng)力以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)挑戰(zhàn)。

欲了解半導(dǎo)體功率器件行業(yè)深度分析，請(qǐng)點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年半導(dǎo)體功率器件產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告》。