平面MOSFET行业投资潜力及发展前景

平面MOSFET行业投资潜力及发展前景 一、 功率半导体行业产业链剖析：产业链中游工艺复杂，全球生态分工明确 功率半导体产业链上游主要是原材料及设备供应环节，包括晶圆、光刻机、引线框架、宽禁带材料及其他辅助材料的供应;功率半导体产业链中游主要是芯片制造设计封装的生产制造环节，包括功率半导体分立器件和功率模块;功率半导体产业链下游的应用市场涵盖不同领域的电子电器应用环节，包括消费电子家用电器领域、工业控制网络通信领域、航空轨道交通领域以及从发电、输电到用电的整个流程。 二、 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。 三、 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。 四、 功率半导体行业特点和发展趋势 目前高端功率半导体产品仍然主要由美、日、欧龙头厂商主导，国内厂商与国外龙头企业仍存在较大差距。根据StrategyAnalytics数据，2020年全球功率半导体市场份额前五大企业占据近70%市场份额，其中英飞凌处于绝对领先地位，独占30%市场份额，市场份额前五大企业均为国外企业，国内厂商市场份额仅占10%左右，发展空间大。 （一）功率半导体行业第三代半导体材料带来新的发展机遇 以SiC为代表的第三代半导体材料给功率半导体行业带来了新的发展契机，SiC材料相对于硅基材料主要拥有优势：耐高压、耐高温、工作频率高。 耐高压SiC的击穿场强约为硅的10倍，这就意味着同样电压等级的SiCMOSFET晶圆外延层厚度只要硅的十分之一，是应用于超高压功率器件的理想材料。耐高温SiC的禁带宽度是硅基材料的3倍，SiC的热导率是硅基材料的2-3倍，故SiC功率器件的应用可使散热器体积减小。高频SiC的电子饱和速度是硅基材料的2-3倍，SiC功率器件可实现10倍于硅基功率器件的工作频率。国家设立了2030年前碳排放达峰，2060年前碳中和的双碳战略目标，未来制造业企业将进一步提升能源利用效率、减少碳排放，SiC凭借低功耗、耐高压、耐高温、高频等优势特性，在助力国家实现碳中和战略目标方面具有重要作用，其应用前景广阔。 （二）功率半导体的趋势逐渐加强 现阶段中国功率半导体的进口量和进口占比仍然较大，尤其是用于工业控制领域的高性能产品及用于高可靠领域的产品，空间较大。根据CCID的数据，中国功率器件市场中，接近90%的产品均依赖进口。根据半导体行业观察、国金证券研究所数据，中国模拟芯片仍高度依赖进口，2020年国产化率仅为12%左右。近年来，需求随着中美贸易摩擦而更加迫切。近年来，国家颁布了《国家信息化发展战略纲要》《中国制造2025》《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》等政策，为功率半导体产业链自主可控提供了政策支持，功率半导体行业的进程将进一步加速。 （三）功率器件技术发展趋势 功率器件的发展包含多个技术路径，包含线宽、器件结构、工艺进步、材料等多个方面，经过不断的发展，功率器件追求不断提高功率密度，实现功耗与成本的最优解，同时实现多种功能的集成。另外，功率器件的材料迭代（如第三代半导体材料）和集成化趋势也日益加强。 五、 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。 六、 中国功率半导体行业政策背景：政策加持，全力布局推动行业发展 由于功率半导体具有巨大的国内和国际市场，且在产业结构升级、节能减排等领域发挥着不可替代的重要作用，为了鼓励国内功率半导体产业的发展，打破国外企业在此领域的垄断，增强科技创新能力，推进节能降耗，建设资源节约型和环境友好型社会，近年来，国家相关部门制订了一系列政策以鼓励、支持、促进国内功率半导体行业的发展。 信息技术产业是关系国民经济安全和发展的战略性、基础性、先导性产业，也是世界主要国家高度重视、全力布局的竞争高地。电子元器件是支撑信息技术产业发展的基石，也是保障产业链供应链安全稳定的关键。2021年1月中国工信部发布了《基础电子元器件产业发展行动计划（2021-2023年）》，支持国内功率半导体器件的发展，提出到2023年，电子元器件销售总额达到21000亿元，形成一批具有国际竞争优势的电子元器件企业，力争15家企业营收规模突破100亿元。