功率器件：新能源產(chǎn)業(yè)的“芯”臟

轉(zhuǎn)自：半導(dǎo)體在線，來(lái)源：云創(chuàng)投資

功率半導(dǎo)體器件，也稱為電力電子器件，主要用于電力設(shè)備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件。逆變（直流轉(zhuǎn)換成交流）、整流（交流轉(zhuǎn)換成直流）、斬波（直流升降壓）、變頻（交流之間轉(zhuǎn)換）是基本的電能轉(zhuǎn)換方式。MOSFET 和 IGBT 是主流的功率分立器件。

一、新能源汽車是功率器件增量需求主要來(lái)源

01.下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，新能源汽車為主

作為電能轉(zhuǎn)化和電路控制的核心器件，功率器件下游應(yīng)用十分廣泛，包括新能源（風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車）、消費(fèi)電子、智能電網(wǎng)、軌道交通等，根據(jù)每個(gè)細(xì)分領(lǐng)域性能要求的不同（頻率、電壓、損耗），選擇不同的功率器件。按照下游應(yīng)用劃分，汽車領(lǐng)域占比達(dá) 40%，其次是工業(yè)占比27%，消費(fèi)電子占13%，其他領(lǐng)域（如通訊、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域）占 20%，功率器件在汽車和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多，需求穩(wěn)定性也較強(qiáng)，消費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用相對(duì)較少。

02.IGBT、SiC模塊和MOS是主要增量

根據(jù) Yole 的數(shù)據(jù)，2021年全球功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)大約175億美元，2026年將增長(zhǎng)至 262億美元，復(fù)合增速達(dá)到6.9%。其中，增量較大的主要是IGBT模塊、SiC 模塊、MOSFET 和 GaN 產(chǎn)品。

其中，硅基 MOS 市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的75億美元增長(zhǎng)至2026年的94億美元，復(fù)合增速為3.8%，IGBT 市場(chǎng)規(guī)模將從54億美元增長(zhǎng)至2026年的84億美元，復(fù)合增速為7.5%，SiC 模塊市場(chǎng)規(guī)模從2020年的5億美元以下增長(zhǎng)至2026年的20億美元以上，而硅基 MOS、IGBT 和 SiC 模塊主要增長(zhǎng)的下游驅(qū)動(dòng)均來(lái)自于電動(dòng)車和工業(yè)（主要是光伏、風(fēng)電和儲(chǔ)能）領(lǐng)域。

功率半導(dǎo)體類別及市場(chǎng)規(guī)模：

資料來(lái)源：Omdia

低端產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)部分國(guó)產(chǎn)替代，高端分立器件國(guó)產(chǎn)化空間廣闊。對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)而言，功率二極管、功率三極管、晶閘管、中低壓MOSFET 等分立器件產(chǎn)品部分已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，而功率MOSFET 特別是高壓超級(jí)結(jié)MOSFET、IGBT 等高端分立器件產(chǎn)品由于其技術(shù)及工藝的復(fù)雜度，還較大程度上依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化率低，未來(lái)進(jìn)口替代空間巨大。

全球功率分立器件市場(chǎng)規(guī)模（左）；全球功率器件各細(xì)分領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模（右）：

資料來(lái)源：Omdia

03.受益電動(dòng)化、高壓化，車用功率器件價(jià)值量數(shù)倍提升

車用功率器件快速增長(zhǎng)主要來(lái)自于電動(dòng)化。所有汽車都會(huì)配備12V平臺(tái)，2011年，歐洲車企聯(lián)合推出48V輕混系統(tǒng)，以滿足日益增長(zhǎng)的車載負(fù)載需求以及排放法規(guī)。在新能源汽車中，為滿足動(dòng)力高功率需求，400V（或更高電壓）電氣平臺(tái)被引入，伴隨著需要使用大量的功率器件。

新能源汽車中，新增功率器件主要用于主驅(qū)逆變器、車載充電機(jī)（OBC）、直流-直流變換器（DC-DC）等動(dòng)力系統(tǒng)零部件。除動(dòng)力系統(tǒng)之外，熱管理系統(tǒng)中的PTC加熱器、壓縮機(jī)，水泵和油泵等需要功率器件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，另外，配套的充電樁也需要使用大量功率器件。功率等級(jí)的不同也對(duì)應(yīng)不同功率器件的選擇。

燃油車功率器件價(jià)值量大約70美元，插電混動(dòng)和純電汽車由于新增功率器件具有高壓、大功率的特點(diǎn)，價(jià)值量提升較大，根據(jù)英飛凌測(cè)算，純電和插電混動(dòng)汽車半導(dǎo)體價(jià)值量834美元，增量438美元中330美元來(lái)自于功率器件。在全球市場(chǎng)，特別歐洲地區(qū)，48V混動(dòng)系統(tǒng)仍有一席之地，其176美元的增量中有90美元來(lái)自于功率器件。

高壓化也是汽車電動(dòng)化之后一個(gè)新的趨勢(shì)，高壓化指的是將目前電動(dòng)車的400V電氣平臺(tái)升級(jí)為800V電氣平臺(tái)。高壓化能在降低充電時(shí)間、提升電氣平臺(tái)效率同時(shí)降低整車重量。其中加快充電速度，以減少里程焦慮是下游客戶選擇高壓平臺(tái)的主要驅(qū)動(dòng)之一。根據(jù)保時(shí)捷測(cè)算，在400公里續(xù)航里程的條件下，續(xù)航充電800V平臺(tái)可以將充電時(shí)間從29分鐘降低至19分鐘，從而大幅減少用戶在充電站的等待時(shí)間。

目前國(guó)內(nèi)新勢(shì)力，傳統(tǒng)整車廠和海外平臺(tái)相繼跟進(jìn)高壓化。高壓電氣平臺(tái)也對(duì)使用的電力電子設(shè)備提出了更高的要求，因此其中的功率器件也需要全面的升級(jí)。除了動(dòng)力電池及 BMS 需要提升外，高壓電路中的主驅(qū)逆變器，OBC，DC-DC，電空調(diào)中的功率器件都需要向更高耐壓的型號(hào)升級(jí)，因此單車價(jià)值也會(huì)有所提升。

04.風(fēng)、光發(fā)電配套儲(chǔ)能設(shè)備拉動(dòng)功率器件需求增長(zhǎng)

在新能源發(fā)電領(lǐng)域中，風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電市場(chǎng)快速發(fā)展，因?yàn)橹苯赢a(chǎn)生的電能不能直接并入電網(wǎng)，因此需要通過(guò)變流器、逆變器等進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化，進(jìn)行儲(chǔ)存或者并入電網(wǎng)，儲(chǔ)能領(lǐng)域也是如此，儲(chǔ)能變流器需要控制儲(chǔ)能電池組的充放電，進(jìn)行交直流變換，功率器件作為其核心電能變換器件，需求迎來(lái)大幅增長(zhǎng)。在光伏發(fā)電領(lǐng)域中，光伏逆變器主要分為集中式逆變器、組串式逆變器和微型逆變器，對(duì)于不同的應(yīng)用環(huán)境和功率要求，選擇不同類型逆變器。光伏逆變器中包含升壓模塊和逆變模塊。一般光伏逆變器采用3相全橋形式，逆變模塊需要6組IGBT。以陽(yáng)光電源的逆變器 SG125HV 為例，使用了3個(gè)英飛凌的IGBT模塊，每個(gè)模塊中封裝了2組 IGBT。升壓模塊中用到 Boost 電路，會(huì)根據(jù)功率需求配置幾組 MOSFET 器件。因?yàn)樘蓟杵骷D(zhuǎn)換效率高，逐漸在新能源發(fā)電中被采用。

國(guó)產(chǎn)光伏逆變器廠商市占率全球領(lǐng)先，2019年在全球逆變器出貨排名前十中，有六家來(lái)自中國(guó)的供應(yīng)商，分別為：華為、陽(yáng)光電源、古瑞瓦特、錦浪科技、上能電氣和固德威。其中華為和陽(yáng)光電源市占率分別達(dá)22%和13%，位居全球前二。國(guó)產(chǎn)逆變器廠商實(shí)力雄厚，出貨量穩(wěn)固，也利于國(guó)產(chǎn)功率器件進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。

在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，風(fēng)電變流器根據(jù)風(fēng)速大小適應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)最佳風(fēng)能捕獲，風(fēng)電變流器是關(guān)鍵部件之一。風(fēng)電變流器分為機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)兩部分，采用IGBT 模塊。機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)的變流器各有6組 IGBT，共計(jì)12 組。單個(gè)功率模塊功率有限，每組 IGBT 會(huì)用多個(gè) IGBT 模塊進(jìn)行并聯(lián)，以達(dá)到需要的電壓和功率。

在碳中和、碳達(dá)峰趨勢(shì)下，全球風(fēng)電、光伏新增裝機(jī)量持續(xù)快速增長(zhǎng)，2021年全球光伏新增裝機(jī)達(dá)175GW，同比增長(zhǎng)超過(guò) 21%，風(fēng)電新增裝機(jī)量約94GW，同比基本持平。隨著風(fēng)力和光伏發(fā)電設(shè)備裝機(jī)量的增加，電網(wǎng)在輸配、波動(dòng)性調(diào)控方面難度加大，儲(chǔ)能市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2025年風(fēng)電，光伏，儲(chǔ)能總計(jì)總新增裝機(jī)量將增長(zhǎng)至 687GW。結(jié)合功率器件每 GW 的價(jià)值，根據(jù)測(cè)算，2021年全球光伏逆變器、風(fēng)電變流器、儲(chǔ)能變流器需要的功率器件市場(chǎng)大約114億元，2025年有望增長(zhǎng)至255億元（按照 6.7 的匯率折算為38 億美元），復(fù)合增速達(dá)到22%。

05.超結(jié)MOSFET驅(qū)動(dòng)力：直流充電樁/5G/新能源車帶來(lái)發(fā)展新機(jī)遇

充電樁：高壓超級(jí)結(jié)MOSFET 順應(yīng)國(guó)內(nèi)直流充電樁“快充”發(fā)展潮流日益提升的快充需求下直流充電樁滲透率提升至四成，功率不斷提升。充電樁可分為公共直流/公共交流/私人樁，高充電功率的直流樁充電速度最快，而私人樁、公共交流樁充電功率低、充電時(shí)間長(zhǎng)。隨著下游新能源汽車市場(chǎng)的爆發(fā)，國(guó)內(nèi)對(duì)配套設(shè)施充電樁的需求也日益增加。據(jù)Wind數(shù)據(jù)顯示，2021年國(guó)內(nèi)公共充電樁保有量114.70萬(wàn)個(gè)，2016-2021 年CAGR 高達(dá) 52.02%。其中17 年至19年，直流充電樁的占比從28.7%上升至41.6%，占比提升較快，21 年直流充電樁占比保持約四成左右。直流充電方式相較家用標(biāo)準(zhǔn)交流電充電方式速度大幅提高，一個(gè)150kW的直流充電器可以在大約15 分鐘內(nèi)為電動(dòng)汽車增加200公里續(xù)航，隨著新能源汽車滲透率進(jìn)一步提高，直流電充電方案需求將同步提升，2020 年國(guó)內(nèi)新增直流樁功率達(dá)到131KW，未來(lái)直流樁新增裝機(jī)功率有望進(jìn)一步提升。此外，Yole預(yù)計(jì)2020-2025年，全球100kW及以上的大功率直流充電樁數(shù)量將以高達(dá)36.85%的CAGR 增長(zhǎng)，大功率直流快充呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

國(guó)內(nèi)充電樁保有量結(jié)構(gòu)（左）；國(guó)內(nèi)公共充電樁保有量及同比增速（右）：

資料來(lái)源：Wind

超級(jí)結(jié)MOSFET 成快充主流選擇，2025年全球直流樁SJ MOS 市場(chǎng)規(guī)模有望超20億元。直流充電樁則通過(guò)自帶的AC/DC充電模塊將輸入的交流電轉(zhuǎn)為直流電，不通過(guò)OBC直接完成變壓整流。超級(jí)結(jié) MOSFET 因其更低的導(dǎo)通損耗、開(kāi)關(guān)損耗、高可靠性、高功率密度，已成為主流的大功率充電樁功率器件應(yīng)用產(chǎn)品。根據(jù)充電樁功率模塊電路結(jié)構(gòu)，隨著平均單樁功率提升，我們預(yù)測(cè)2025年直流樁單樁 SJ MOS 用量 168 顆，結(jié)合IEA 預(yù)測(cè)2025年全球直流樁新增保有量達(dá)84.6萬(wàn)個(gè)，在SJ MOS 單顆售價(jià)15.8 元，市場(chǎng)滲透率達(dá)90%的假設(shè)下，我們預(yù)計(jì) 2025 年全球直流樁 SJ MOS 市場(chǎng)規(guī)模為20.3億元，對(duì)應(yīng)21-25年CAGR為34.9%，其中22-24 年的CAGR為42.8%；2025年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模為12.7億元，對(duì)應(yīng)21-25 年CAGR 為60.4%，其中22-24 年的CAGR為56.7%。

全球直流充電樁保有量預(yù)測(cè)（左）；全球直流充電樁超結(jié)MOSFET市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)(右）：

資料來(lái)源：Yole

我國(guó)新能源汽車銷量增速有望持續(xù)高企，單車功率半導(dǎo)體用量是傳統(tǒng)燃油車的5倍。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2021年國(guó)內(nèi)新能源汽車銷量實(shí)現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)，全年銷售共計(jì)352萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)157.48%。在“碳中和”、“碳達(dá)峰”目標(biāo)下，我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)高景氣度有望持續(xù)。新能源汽車中的功率半導(dǎo)體含量大大增加，主要增量來(lái)源于逆變器中的IGBT 模塊、DC/DC 中的高壓MOSFET、輔助電器中的IGBT 分立器件、OBC 中的超級(jí)結(jié)MOSFET。據(jù)英飛凌數(shù)據(jù)顯示，一輛電動(dòng)車的MOSFET分立器件用量接近200個(gè)，部分高端新能源汽車車型對(duì)MOSFET 的需求可達(dá)400個(gè)/輛以上。純電動(dòng)車功率半導(dǎo)體價(jià)值量為350美元，是傳統(tǒng)燃油車單車價(jià)值量71美元的五倍。

新能源車中OBC、DC/DC 均可采用超級(jí)結(jié)MOSFET，2025 年全球EV SJ MOS 的市場(chǎng)規(guī)模有望成長(zhǎng)至34.65億元。OBC是由PFC和隔離DC-DC組成的AC-DC轉(zhuǎn)換器，通過(guò)將來(lái)自地面交流充電樁的交流電進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換和高低壓變換，給車載電池充電。此外，DC/DC主要作用是取代傳統(tǒng)汽車中的12V發(fā)電機(jī)，將動(dòng)力電池的高壓電轉(zhuǎn)換為低壓電，隨后被低壓蓄電池收集，該過(guò)程同樣需要超結(jié)MOSFET 的參與。根據(jù)Marketline 的預(yù)測(cè)，2025年全球新能源汽車銷量2121.7萬(wàn)輛，其中OBC、DC/DC 分別搭載12顆/4顆超結(jié)MOSFET，結(jié)合17.6 元/顆的單價(jià)及滲透率，我們預(yù)計(jì)2025 年全球EV SJ MOS 的市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到34.7億元，21-25 年CAGR 為30.8%，其中22-24 年CAGR為37.8%；國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模25年有望達(dá)到17.7 億元，占全球市場(chǎng)需求超過(guò)50%，21-25 年CAGR 為28.2%，其中22-24年CAGR 為35.1%

全球EV銷量預(yù)測(cè)（左）；全球EV 超結(jié)MOSFET市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（右）：

資料來(lái)源：Marketline

二、國(guó)產(chǎn)替代需求強(qiáng)烈

01.國(guó)際大廠仍居主導(dǎo)地位，IDM與Fabless并

在主要細(xì)分領(lǐng)域中，英飛凌市場(chǎng)份額遙遙領(lǐng)先，在功率MOSFET、IGBT單管、IGBT 模塊市場(chǎng)份額分別為24.4%、29.3%、36.5%，接下來(lái)便是安森美、意法、東芝、瑞薩、三菱等歐美日系企業(yè)?？上驳氖牵β?MOSFET 市場(chǎng)，華潤(rùn)微、安世、士蘭微躋身前十，IGBT 單管市場(chǎng)士蘭微、IGBT 模塊市場(chǎng)的斯達(dá)也都進(jìn)入全球前十，雖然目前市場(chǎng)占有率還較低，但也說(shuō)明了產(chǎn)品力在持續(xù)提升。

全球功率器件競(jìng)爭(zhēng)格局：

資料來(lái)源：Omidia

IDM、Fabless 并存，MOSFET 仍由歐美日主導(dǎo) IDM 與 Fabless 模式并存。目前，半導(dǎo)體企業(yè)采用的經(jīng)營(yíng)模式主要可以分為 IDM 模式和Fabless 模式。IDM 模式具有技術(shù)的內(nèi)部整合優(yōu)勢(shì)，有利于積累工藝經(jīng)驗(yàn)，但資金投入較大，且容易在半導(dǎo)體下行周期中受制于原有產(chǎn)能，陷入被動(dòng)局面。隨著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工的逐步細(xì)化，F(xiàn)abless 模式已成為芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的主流經(jīng)營(yíng)模式之一，行業(yè)整體呈現(xiàn) IDM 與Fabless 共存的局面。

功率器件產(chǎn)業(yè)鏈：

資料來(lái)源：各公司公告

02.功率器件壁壘高，國(guó)際大廠具先發(fā)優(yōu)勢(shì)

功率器件市場(chǎng)長(zhǎng)期由國(guó)際大廠主導(dǎo)，主要在于行業(yè)壁壘高，特別是在制造、封裝工藝上，需要有深厚的積累，同時(shí)又有很高的認(rèn)證門(mén)檻。功率器件在半導(dǎo)體行業(yè)中屬于特色工藝，并不追求先進(jìn)制程，除了光刻之外，溝槽、減薄、能量注入，背面金屬化等，這些獨(dú)有的工藝加深了行業(yè)的壁壘。

功率器件的封裝工藝也十分重要，直接關(guān)系到器件性能。優(yōu)秀的封裝工藝能提高器件的最大功率和耐久性，同時(shí)也需要長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)積累。未來(lái)在SiC被逐漸應(yīng)用之后，為最大化挖掘其性能，新的封裝形式和封裝技術(shù)將會(huì)被大量使用，如銀燒結(jié)，AMB，轉(zhuǎn)模封裝等。英飛凌、安森美、意法等國(guó)際大廠，在制造、封裝工藝上有著深厚的技術(shù)沉淀，并且都是 IDM 模式，工藝經(jīng)驗(yàn)持續(xù)積累、提升。以英飛凌為例，IGBT產(chǎn)品歷經(jīng)七代升級(jí)，從最初的平面柵到溝槽工藝，再到最新的微溝槽，功率密度持續(xù)提升，同時(shí)具備更好地開(kāi)關(guān)性能，損耗也持續(xù)降低。

03.功率器件下游認(rèn)證難度大，鞏固了龍頭的行業(yè)地位

功率器件行業(yè)下游主要為汽車、工控、光伏等工業(yè)領(lǐng)域，相較于消費(fèi)電子，器件認(rèn)證難度更大，對(duì)產(chǎn)品可靠性，耐久性要求高。特別是汽車行業(yè)，除了標(biāo)準(zhǔn)AECQ 等測(cè)試，Tier1 和整車廠都有測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試要求復(fù)雜，難度高，也需要較大資金投入。新廠商的進(jìn)入門(mén)檻較高，也鞏固了龍頭企業(yè)的領(lǐng)先地位。

04.國(guó)產(chǎn)廠商實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破

近年來(lái)國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體公司成長(zhǎng)迅速，有以士蘭微、華潤(rùn)微、時(shí)代電氣、安世為代表的 IDM廠商，也有以斯達(dá)半導(dǎo)、新潔能、東微半導(dǎo)為代表的Fabless公司，以及IDM和Fabless 并舉的揚(yáng)杰科技。產(chǎn)品方面，士蘭微、安世、揚(yáng)杰科技品類較為齊全，斯達(dá)半導(dǎo)、時(shí)代電氣聚焦 IGBT，華潤(rùn)微、新潔能和東微半導(dǎo)聚焦MOSFET，并都有所突破，士蘭微做到了全球前十，斯達(dá)半導(dǎo) IGBT 模塊市場(chǎng)前十，安世MOSFET 市場(chǎng)前十，華潤(rùn)微MOSFET 市場(chǎng)前十。

在技術(shù)方面，國(guó)產(chǎn)廠商也在各自優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，各有突破。士蘭微完成12 寸功率產(chǎn)線建設(shè)并成功量產(chǎn)；斯達(dá)半導(dǎo)完成第七代 IGBT 研發(fā)，并進(jìn)入量產(chǎn)階段，對(duì)標(biāo)英飛凌最新產(chǎn)品；東微半導(dǎo)體推出高功率超級(jí)結(jié)產(chǎn)品，打破國(guó)外廠商壟斷；新潔能的新一代SGT產(chǎn)品，提高轉(zhuǎn)換效率，步入車規(guī)市場(chǎng)。隨著越來(lái)越多國(guó)產(chǎn)廠商產(chǎn)品取得突破，進(jìn)入車規(guī)和風(fēng)光儲(chǔ)市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)入加速期。

在IGBT模塊產(chǎn)品中，選取英飛凌和斯達(dá)兩款產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比，分別采用GD1200和 FF1200 系列中高壓、高電流產(chǎn)品，IGBT 芯片也處于同一代工藝技術(shù)。這類產(chǎn)品主要應(yīng)用在UPS系統(tǒng)，風(fēng)電換流器，電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中。這兩個(gè)模塊性能耐壓和最大電流分為為 1200V 和 1200A。產(chǎn)品主要性能上，斯達(dá)產(chǎn)品的柵極－發(fā)射極峰值電壓（VGES），在各個(gè)條件下導(dǎo)通壓降（VCE(SAT)）性能和英飛凌相當(dāng)。而在一些開(kāi)關(guān)控制特性上如柵極閾值電（VGEth），導(dǎo)通和關(guān)斷損耗（Eon，Eoff）這些特性與英飛凌的產(chǎn)品有一些差距。公司的產(chǎn)品與同代的國(guó)際龍頭在產(chǎn)品特性上基本達(dá)到同一水平。

三、功率半導(dǎo)體供需分析

2022年國(guó)內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期，國(guó)產(chǎn)IGBT廠商在車載IGBT領(lǐng)域的替代進(jìn)程會(huì)加速。一方面國(guó)內(nèi)新能源汽車2022年銷量預(yù)期都比較樂(lè)觀，市場(chǎng)預(yù)期平均增速在50%以上，但是國(guó)外IGBT芯片廠商如英飛凌和安森美等大廠的交期平均都在一年以上，同時(shí)海外如歐洲和美國(guó)的電動(dòng)車市場(chǎng)也開(kāi)始進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，這些國(guó)際大廠會(huì)優(yōu)先保障本土供應(yīng)。在供需偏緊的情況下，國(guó)產(chǎn)IGBT廠商對(duì)于國(guó)內(nèi)電動(dòng)車主機(jī)廠而言成為了最重要的芯片供應(yīng)保障，而且時(shí)代電氣、士蘭微和華虹半導(dǎo)體等廠商的IGBT產(chǎn)能已經(jīng)在2021年底相繼投產(chǎn)，有望成為IGBT芯片國(guó)產(chǎn)化最受益的廠商。對(duì)于國(guó)內(nèi)的IGBT廠商而言，最受益的廠商還是以IDM模式為主的廠商，如比亞迪半導(dǎo)體，時(shí)代電氣和士蘭微。

我們認(rèn)為市場(chǎng)對(duì)于IGBT芯片供給大幅開(kāi)出以后導(dǎo)致IGBT芯片市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇的擔(dān)憂大可不必，我們梳理了國(guó)內(nèi)明年新增的IGBT產(chǎn)能，如果拉平2022年全年的IGBT供應(yīng)增量，預(yù)計(jì)為5.04萬(wàn)片/月，如果考慮良率等問(wèn)題，預(yù)計(jì)實(shí)際產(chǎn)能不足4萬(wàn)片/月，對(duì)于明年200萬(wàn)輛電動(dòng)車的IGBT芯片消耗量就達(dá)到2-3萬(wàn)片/月，如果再考慮光伏和風(fēng)電等領(lǐng)域用到的IGBT芯片，預(yù)計(jì)產(chǎn)能供應(yīng)相對(duì)偏緊張。

假設(shè)2030年全球汽車銷量達(dá)到1億輛，如果50%的燃油車替換為電動(dòng)車，對(duì)應(yīng)約5000萬(wàn)輛電動(dòng)車，按照單車功率半導(dǎo)體價(jià)值量為400美元計(jì)算，預(yù)計(jì)全球車規(guī)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到200億美元，如果國(guó)內(nèi)電動(dòng)車市場(chǎng)占全球的50%，那么2030年國(guó)內(nèi)車規(guī)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)空間將達(dá)到100億美元。存量市場(chǎng)2021年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至441億美元，國(guó)內(nèi)需求占全球市場(chǎng)份額的36%，2021年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到159億美元，未來(lái)十年按照5%的復(fù)合增速測(cè)算，存量市場(chǎng)如工控和家電領(lǐng)域的需求在2030年將達(dá)到239億美元。光伏領(lǐng)域?qū)τ诠β拾雽?dǎo)體市場(chǎng)需求為30億美元，加總以后預(yù)計(jì)到2030年國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)空間達(dá)到369億美元，對(duì)應(yīng)2500億人民幣左右的市場(chǎng)空間。

1臺(tái)新能源汽車平均消耗一片8英寸硅片，其中分立器件、IGBT消耗0.4片，DMOS占0.1片，IC占了0.5片，主要是MCU和電源管理芯片，2021年新能源汽車銷量為340萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)1.5倍，預(yù)計(jì)2022年國(guó)內(nèi)新能源汽車銷量達(dá)到500萬(wàn)輛，對(duì)應(yīng)的增量需求為160萬(wàn)片8寸晶圓，折合13~14萬(wàn)片月產(chǎn)能，如果2025年國(guó)內(nèi)電動(dòng)車銷量達(dá)到1000萬(wàn)輛，對(duì)應(yīng)增量需求為54-55萬(wàn)片月產(chǎn)能。

截止2020年12年全球晶圓產(chǎn)能約為2082萬(wàn)片/月（等效8寸），中國(guó)大陸晶圓產(chǎn)能占比為15.3%，預(yù)計(jì)為318.4萬(wàn)片/月（等效8寸），國(guó)內(nèi)主要晶圓廠12寸產(chǎn)能約100萬(wàn)片/月，8寸產(chǎn)線約為115萬(wàn)片/月。其中我們統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)所有功率半導(dǎo)體廠商新增產(chǎn)線的產(chǎn)能增量，預(yù)計(jì)2022年全年新增功率半導(dǎo)體產(chǎn)能為18萬(wàn)片/月（等效8寸），如果假設(shè)2022年國(guó)內(nèi)新增電動(dòng)車銷量為200萬(wàn)臺(tái)，全球新增500萬(wàn)臺(tái)電動(dòng)車，所需要對(duì)應(yīng)約250萬(wàn)片8寸的年產(chǎn)能，對(duì)應(yīng)需要新增20.8萬(wàn)片月產(chǎn)能，而全球功率半導(dǎo)體的新增產(chǎn)能幾乎都在中國(guó)，僅僅滿足全球的電動(dòng)車的需求新增供給尚且不夠，如果考慮光伏需要的產(chǎn)能則供應(yīng)缺口進(jìn)一步增加。

結(jié)語(yǔ)：

功率器件國(guó)產(chǎn)化率僅為 22%，高端產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化率更低。據(jù)我們統(tǒng)計(jì) 2021 年國(guó)內(nèi)主要功率器件上市公司相關(guān)收入占國(guó)內(nèi)功率器件總市場(chǎng)比重僅 22%，且當(dāng)前國(guó)內(nèi)功率器件仍以二極管、晶閘管等低端產(chǎn)品居多，高端產(chǎn)品如 IGBT、SiC 等國(guó)產(chǎn)化率更低。當(dāng)前國(guó)內(nèi)廠商在高性能功率器件持續(xù)發(fā)力，產(chǎn)品性能、可靠性和穩(wěn)定性等已具備對(duì)標(biāo)海外一線龍頭的能力，隨著未來(lái)下游需求的持續(xù)增長(zhǎng)，功率器件國(guó)產(chǎn)化率有望進(jìn)一步提升。

重視國(guó)內(nèi)廠商的產(chǎn)品品類從低端向高端切換，產(chǎn)品下游應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)化以及晶圓產(chǎn)線的升級(jí)節(jié)奏。當(dāng)前國(guó)內(nèi)廠商正在經(jīng)歷幾大重要變化：1）產(chǎn)品品類從過(guò)去以二極管、晶閘管、平面型 MOS向性能更加優(yōu)越的超結(jié)、屏蔽柵 MOS 升級(jí)，同時(shí)在 IGBT、SiC 器件加快布局；2）下游需求結(jié)構(gòu)中，新能源行業(yè)的占比快速提升，帶動(dòng)廠商營(yíng)收增速和毛利率的進(jìn)一步上升；3）從6寸到8寸，再到 12 寸晶圓升級(jí)，主推產(chǎn)品性能、成本優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步提升。

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