功率IC行业发展概况

功率IC行业发展概况 一、 中国功率半导体行业竞争格局分析 根据全国乘用车联合会监测零售数据显示，2021年我国新能源乘用车销量前十城市份额占全国的40%，其中北上广深四大一线城市包揽全国新能源汽车销量前四名。上海市是唯一新能源汽车销量突破20万辆的城市，成为2021年全国销量第一的城市，其销量达24．08万辆。深圳市、北京市、广州市和杭州市的新能源汽车销量均超过10万辆，分别为14．9万辆、13．08万辆、12．16万辆和11．95万辆。 我国功率半导体市场呈现金字塔格局，第一梯队为国际大型半导体公司，凭借先进技术占据优势地位;第二梯队为国内少数具备IDM经营能力的领先企业，通过长期技术积累形成了一定的自主创新能力，在部分优势领域逐步实现进口替代;第三梯队是从事特定环节生产制造的企业，如某种芯片设计制造、或几种规格封装测试。 半导体行业是国民经济支柱性行业之一，其发展程度是衡量一个国家科技发展水平的核心指标。功率半导体是半导体行业的重要组成部分，关系到我国智能电网、高铁动力系统、汽车动力系统等关键零部件的自主可控战略，属于国家高度重视和鼓励发展的行业。当前，国家政策大力扶持为中国功率半导体行业创造良好的发展环境，同时下游市场景气程度较高，为功率半导体功率的需求提供了有力支撑，半导体产业重心转移及第三代半导体材料发展带来巨大机遇。 在下游需求的持续带动下，国内功率半导体产业链不断完善，技术不断进步，已经成为全球最大的功率半导体消费国。随着全球贸易摩擦不确定性增加，加速进口替代成为必然趋势，也将为中国半导体产业发展带来新的机遇。一方面新能源汽车快速增长，另一方面清洁能源业务快速增长，两方面业务带来对半导体功率器件需求的拉动，另外新的电子化、智能化的应用场景越来越多。从整体看前瞻认为功率半导体行业的市场景气度仍继续维持。展望未来，功率半导体成长所需的两大核心下游应用场景（新能源车、光伏）中，中国市场亦将扮演不可或缺的角色，因此可以预见，中国功率半导体市场占全球市场的比重有望继续提升，中国市场的重要性有望进一步凸显。 根据Omdia预测，预计未来中国功率半导体将继续保持平稳增长，2022-2027CAGR约4．5%左右，超过全球功率半导体市场增速。至2027年中国功率半导体行业市场规模有望达到238亿美元。 从产业竞争格局来看，全球功率半导体中高端产品生产厂商主要集中在美国、欧洲、日本和韩国。较于国际同行，中国功率半导体行业起步较晚，主要通过国外引进及国内企业自主创新，逐步提升行业的国产化程度，满足日益增长的下游需求。国际厂商在技术和工艺方面具有先发优势，产品门类更为齐全，形成规模经济，整体竞争力较国内企业更具优势。目前，只有少数本土公司通过长期的技术积累和持续的自主创新，在功率半导体的细分产品领域具备芯片研发、设计、制造全方位的差异化竞争优势，通过产品改进和客户积累，在某些特定下游应用领域具备优势，在国内竞争主体众多的环境中处于相对领先地位。 作为电子系统中的基本单元，功率半导体是电力电子设备正常运行不可或缺的部件，应用场景广泛，且需求日益丰富。从行业技术和性能发展来看，功率半导体器件结构朝复杂化演进，功率半导体的衬底材料朝大尺寸和新材料方向发展；由于不同结构和不同衬底材料的功率半导体电学性能和成本各有差异，在不同应用场景各具优势，功率半导体市场呈现多器件结构和多衬底材料共存的特点。 功率半导体自20世纪50年代开始发展起来，至今形成以二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等为代表的多世代产品体系。新技术、新产品的诞生拓宽了原有产品和技术的应用范围，适应更多终端产品的需求，但是，每类产品在功率、频率、开关速度等参数上均具有不可替代的优势，功率半导体市场呈现多世代并存的特点。 二、 功率半导体产业链 功率半导体是处理较高电压的半导体器件，是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等，一般处理的电压范围在几十伏到几百伏之间。功率半导体产业链包括上游原材料，中游的芯片制造设计封装，以及下游的应用。功率半导体产业链上游原材料层面，与整体半导体产业相似，晶圆供应商在上游产业链中仍占据较大话语权。 全球范围来看，12寸晶圆产能是过去几年主流新建方向，8寸晶圆产能增长缓慢。在行业需求迅速回暖之时，功率器件代工供给资源更显紧张。在供需失衡情况下，晶圆代工成本及功率器件售价均呈现上涨趋势，行业有望迎来量价齐升。 三、 半导体行业的发展概况 （一）半导体行业产业链概览 半导体核心产业链主要包括芯片设计、晶圆制造和封装测试三大核心环节，产业链中的企业专注于各自优势细分领域，形成了深度专业化分工的格局，企业既可专注于某一优势环节，也可采用IDM模式一体化全覆盖发展。产业链的上游是为晶圆制造、封装和测试环节提供所需原材料和相关设备的支撑产业；下游为各类使用半导体产品的终端应用企业。 （二）半导体行业市场规模 根据WSTS数据，2021年全球半导体销售额达5，559亿美元，同比增长26．2%，这是自2010年后的最大增幅。同时，WSTS预计2022年全球半导体市场将继续增长至6，135亿美元。 中国半导体行业伴随着中国经济的迅速增长而快速发展，半导体下游应用市场也在强劲需求的带动下不断增长；同时，国外半导体部分产能向包括中国在内的亚洲国家转移。受多重利好影响，中国半导体行业迅速发展。根据WSTS数据，2021年中国半导体市场规模已达1，925亿美元，占世界半导体市场的34．6%，稳居全球第一大市场。 四、 中国功率半导体行业发展历程：行业处在突飞猛进阶段 功率半导体行业是电子产业发展的基础性产业，全球功率半导体行业发展起源于20世纪30年代的贝尔实验室，1938年，贝尔实验室的WalterSchottky以半导体与金属表面存在稳定的空间电荷区解释了金属半导体之间的非线性电流传输现象，肖特基二极管也因此得名。自此之后，全球功率半导体行业不断发展进步。相对于发达国家，中国的功率半导体行业发展起步相对较晚，其发展大致可划分以下为四个阶段：拓荒时代、本土联盟、结构性变革和。 五、 功率半导体行业面临的机遇和挑战 （一）功率半导体行业面临的机遇 1、国家政策有力支持功率半导体行业发展 半导体产业是信息技术产业的核心，也是国民经济和社会发展的战略性产业。基于半导体产品下游应用的广泛性和其在电子转换中起到的基础性作用，半导体在实现我国制造业转型升级等方面均起到重要作用。 近年来，国家出台了一系列鼓励政策以推动我国半导体产业的发展，增强中国半导体产业创新能力和国际竞争力。2018年，国家统计局发布了《战略性新兴产业分类（2018）》，将半导体分立器件制造集成电路设计金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）等列为战略新兴产业。此外国家还持续推出了各项支持半导体行业发展的政策，包括《制造业设计能力提升专项行动计划（2019-2022年）》《国家信息化发展战略纲要》《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（十四五规划）等，为半导体发展提供了有力的政策支持。 2、功率半导体行业下游应用市场广阔 我国是全球功率半导体的第一大市场，国内庞大的市场需求有力带动了功率半导体产业链的发展，为功率半导体厂商的发展提供了土壤。同时，近年来随着功率半导体在5G通信、消费电子升级、智能家居、工业控制、人工智能、光伏和新能源汽车等领域的广泛应用，为功率半导体行业发展提供了更为广阔的市场空间，同时也为行业的快速发展壮大提供了广阔的市场机遇。 （二）功率半导体行业面临的挑战 1、功率半导体行业专业人才相对紧缺 芯片设计行业是典型的技术密集型行业，行业内企业的自主创新离不开在半导体物理学、材料学、电路分析和设计、信息学等领域具有坚实理论基础及丰富从业经验的专业技术人才。虽然近年来国内半导体行业历经了一段快速发展时期，对人才引进和培养的力度逐渐加大，但随着市场需求的不断增长，专业技术人才数量仍难以满足行业发展的需求。 2、功率半导体行业资金实力不强 芯片设计行业属于人才密集、资金密集型行业，面临着产品更新不及时、研发不达预期、难以满足市场需求等风险。同时，面对日趋激烈的市场竞争，行业需要持续投入大量资金用于核心技术及新产品的研发，以保持自身竞争力。 六、 功率半导体行业概况 功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要是通过利用半导体的单向导电性实现电源开关和电力转换的功能，具体用途包括变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、开关等。 功率半导体按照封装形式和集成化程度可分为功率分立器件、功率模组及功率IC。①功率半导体分立器件：指二极管、晶闸管等用于处理电能的器件，其本身在功能上不能再进行细分。②功率模块：由两个或两个以上半导体分立器件芯片按一定电路连接并进行模块化封装，主要应用于高压大电流场合，如新能源汽车主驱逆变、高铁/动车组等。③功率IC：指将高压功率器件与其控制电路、外围接口电路及保护电路等集成在同一芯片的集成电路。 在功率器件中，晶体管份额最大，常见的晶体管主要有BJT、MOSFET和IGBT。①MOSFET：是金属氧化物半导体场效应晶体管，是一种广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管，更适用于高频场景。②IGBT：是绝缘栅双极晶体管，是同时具备MOSFET的栅电极电压控制特性和BJT的低导通电阻特性的全控型功率半导体器件，更适用于高压场景。