平面MOSFET行业投资价值分析及发展前景预测

平面MOSFET行业投资价值分析及发展前景预测 一、 功率半导体行业前景 功率半导体是下游消费电子、新能源汽车等领域的刚需产品。在下游需求的持续带动以及相关政策的支持下，我国功率半导体行业规模将继续保持平稳增长，预计2027年市场规模达238亿美元。 根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）的分类，半导体产业可细分为四大领域：集成电路、分立器件、光电子器件和传感器。其中分立器件主要分为两类，一类是功率器件（包括模块），另一类是集成电路的功率IC。 IHS数据显示，2019年全球功率半导体市场规模达到403亿美元。从单个产品市场规模占比数据来看，功率IC与功率器件的总体市场规模占比基本持平，分别占比54%和46%。 中国是全球最主要的功率器件消费国，功率器件细分的主要产品在中国的市场份额均处于第一位。虽然国际大厂目前占据主要市场，但其高端产品价格高昂，无法满足国内迅速爆发的市场需求，空间十分广阔。 二、 功率半导体产业分析 游生产厂商产业链中层面，国内功率半导体厂商基本为IDM模式，即具备从设计、制造到封装测试完整生产链，但绝大多数厂商只在二极管、低压MOS器件、晶闸管等相对低端器件的生产工艺方面较为成熟，对于IGBT等高端器件，国内只有极少数厂商拥有生产和封装能力，国内销售的高端功率器件产品仍然被美、日、欧厂商所主导。 下游几乎应用于所有的电子制造业。功率模组多用于新能源汽车、智能电网、轨道交通等各传统和新兴产业中的DC/AC逆变器、整流器、驱动控制电路方面。 三、 功率半导体行业概述 根据《功率半导体分立器件产业及标准化白皮书（2019版）》，功率半导体按器件集成度可以分为功率器件和功率IC两大类。功率器件包括二极管、晶体管和晶闸管三大类，其中晶体管市场份额最大，常见的晶体管主要包括MOSFET、IGBT、BJT等。功率IC是指将高压功率器件与其控制电路、外围接口电路及各种保护电路等集成于同一芯片的集成电路，是系统信号处理部分和执行部分的桥梁。 （一）功率半导体市场规模 功率半导体的应用十分广阔，涉及电路控制和电能转换的产品均离不开功率半导体的使用。根据Omdia的数据及预测，2021年全球功率半导体市场规模为462亿美元（主要包括功率器件、功率IC和功率模组），预计2024年将达到522亿美元。 中国的功率半导体行业在国家相关政策支持、加速及资本推动等因素合力下，取得了长足的进步与发展。根据Omdia数据及预测，2021年中国功率半导体市场规模为182亿美元，预计2024年将达206亿美元，中国作为全球最大的功率半导体市场，发展前景十分广阔。 （二）功率器件市场 功率半导体主要可分为功率器件和功率IC两大类。根据Omdia数据，2020年全球功率器件市场规模约为149．82亿美元。随着各个领域对功率器件的电压和工作频率要求逐渐提升，能较好满足该需求的MOSFET等功率器件产品成为了功率器件的主流产品。根据Omdia数据，2020年全球MOSFET器件市场规模为80．8亿美元，在所有功率器件类别中占比最高，占比达53．90%，且增速与功率器件总体增速接近，需求保持稳定增长。 （三）MOSFET细分市场的情况 MOSFET全称为金属氧化物半导体场效应晶体管，是一种广泛应用于模拟电路与数字电路的场效晶体管，用于将输入电压的变化转化为输出电流的变化，可实现开关和信号放大等功能，与双极型晶体管（BipolarJunctionTransistor，也称BJT、三极管）和绝缘栅双极晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，也称IGBT）同属于晶体管领域。MOSFET具有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好等特性，应用于包括通信、消费电子、汽车电子、工业控制在内的众多领域。 根据芯谋研究（ICwise）数据，2021年全球MOSFET市场规模为113．2亿美元，预计2025年将增长至150．5亿美元，年化复合增长率达7．4%。全球MOSFET市场规模预计将保持稳定扩张，市场前景广阔。 2021年中国MOSFET市场规模约为46．6亿美元，占全球市场的41%。预计2025年中国MOSFET市场规模将增长至64．7亿美元，年化复合增长率为8．5%，增速高于全球市场增速。 MOSFET和IGBT同属于功率器件大类下的晶体管产品。与BJT相比，MOSFET可在低电流和低电压条件下工作，也可用于大电流开关电路和高频高速电路，应用场景更为广泛；MOSFET具有易于驱动、输入阻抗高、开关速度快、导通内阻小等特点，结构较BJT更为复杂；部分MOSFET可将源极和漏极互换运用，栅极可正可负，灵活性较BJT更优。IGBT兼具BJT的高耐压和MOSFET输入阻抗高的特性，适用于高电压、大电流场合。 根据工作电压划分，以400V为分界，MOSFET可分为高压MOSFET和中低压MOSFET；根据器件结构划分，MOSFET可分为平面MOSFET、沟槽型MOSFET、超结MOSFET等。 根据芯谋研究，2021年全球平面MOSFET的市场规模约为20．8亿美元，预计2025年可增长至30．2亿美元；2021年全球沟槽型MOSFET的市场规模约为19．0亿美元，预计2025年可增长至23．9亿美元；2021年全球超结MOSFET的市场规模约为6．8亿美元，预计2025年可增长至10．7亿美元。整体来看，未来三类MOSFET的市场规模均将继续增长，三类MOSFET共存于市场。 国产化率方面，整体来看高压MOSFET的国产化率低于中低压产品。根据芯谋研究，2021年中低压平面（400V以下）MOSFET的国产化率约为42．2%，高压平面MOSFET的国产化率约为29．9%，超高压平面MOSFET的国产化率约为18．2%。 MOSFET的主要技术发展维度包括器件结构、制程、工艺、材料等多个方面，MOSFET的发展不高度依赖于先进制程工艺，更侧重于打造特色平台，在结构、工艺及材料方面不断优化。 基于MOSFET不追求极致线宽、不必遵循摩尔定律的技术发展特点，MOSFET产品的整体研发方向为：在考虑成本因素的前提下，进一步优化工艺以提升良率、改进优化器件参数，达到性能、成本、可靠性的最优解。具体来看，三类MOSFET的研发难度各有侧重；平面MOSFET偏重于设计和工艺的结合，沟槽型MOSFET和超结MOSFET偏重于实现工艺，对设备精度的依赖性更高。 三类MOSFET均可应用于消费电子、工业控制等领域，以消费电子代表性品类智能家居产品为例，根据StrategyAnalytics数据，拥有一件以上智能家居产品的家庭比例将由2021年的15%上升至2025年的接近20%，智能家居市场规模将从2021年的1，230亿美元增长至2025年的1，730亿美元，亚太地区将成为最大的智能家居市场，市场前景广阔。 以工业控制领域代表性应用产品逆变器为例，根据GlobalMarketInsight数据，全球光伏逆变器市场规模预计将从2021年的191．8亿美元增长至2028年的270亿美元以上，根据当前6%的功率器件成本占比计算，光伏逆变器中使用的功率器件市场规模超过100亿元人民币，市场前景广阔。 超结MOSFET的下游应用市场主要受新能源汽车带动，以其代表性应用场景新能源充电桩为例，根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟数据，2021年中国新能源充电桩市场规模达418．7亿元，预计2026年可增长至2，870．2亿元，巨大增长空间中将产生大量超结MOSFET需求，具有广阔的市场前景。 未来三类MOSFET的市场规模将继续保持增长，体现出三类MOSFET之间主要为互补关系；三类MOSFET的下游应用领域均包含消费电子、工业控制等，具有广阔的市场前景。 长期以来，以英飞凌、安森美、意法半导体、东芝、瑞萨为代表的国外品牌凭借先进制造优势、人才集聚优势、大规模研发投入和技术积累，目前占据全球MOSFET市场的主要份额。根据Omdia数据，以销售额计，2020年MOSFET市场前七大品牌的市场占有率合计达到68．09%。市场竞争格局相对稳定。我国知名功率半导体企业华润微、士兰微分别位列第八位和第十位，安世半导体（已被闻泰科技收购）位列第九位，三家合计市场份额占比10．26%。这表明国产品牌经过多年发展已在国际竞争中崭露头角，但整体市场份额较国外品牌仍存差距。 根据Omdia数据，2020年英飞凌和安森美分别占据了中国MOSFET市场产品销售额的24．87%和16．53%，中国本土最大的MOSFET品牌华润微市场占有率约为9%，排名第三。 近年来，在政府的政策引导及资金扶持下，国内MOSFET市场蓬勃发展，MOSFET厂商资本支出和研发投入持续提升，涌现出华润微、士兰微、华微电子、新洁能、东微半导等一批国内厂商，与国外品牌进行市场竞争，标志着国内MOSFET品牌与国外品牌的技术差距正在缩小。 （四）功率IC行业概况 1、功率IC市场规模 根据QYResearch测算，2021年全球PWM控制IC的市场规模为46．23亿美元，预计2028年将达到67．70亿美元，年化增长率为4．92%。2021年中国PWM控制IC的市场规模约为17．86亿美元，预计2028年将达到30．12亿美元，年化增长率达7．28%；其中中国高可靠领域PWM控制IC市场规模为4．55亿美元，预计2028年将达到7．61亿美元，年化增长率达7．63%。 2021年全球栅极驱动IC市场规模为22．9亿美元，预计2025年将达到37．5亿美元，年化增长率达13．12%。国内栅极驱动IC的市场规模以及应用于高可靠领域的市场规模数据暂无公开资料，按照中国电源管理IC市场规模约占据全球约40%市场份额估算，2021年国内栅极驱动IC市场规模为9．2亿美元，预计2025年将达到15．0亿美元，中国高可靠领域栅极驱动IC的市场规模尚无公开数据。 2、功率IC竞争格局 高可靠领域电子元器件市场相对特殊，对供应商的各项资质、研发实力和质量管理体系有相当严格的要求，对产品的质量、可靠性和长期持续稳定供货能力更为关注。高可靠领域客户一般首先考虑向现有合格供应商采购，在现有合格供应商提供的产品无法满足需求时，才会委托新的供应商开发新产品，且新产品认证周期较长，因此国内高可靠领域功率IC产品的市场参与者均具有各自相对擅长的产品领域和较为稳定的下游订单需求，行业内市场化竞争程度较为温和。 3、功率IC产品的技术门槛 功率IC产品属于模拟IC的一种，在产品研发设计时需要在速度、功耗、增益、精度、电源电压、工艺、工作温度、噪声、面积等多种因素间进行考量。功率IC产品内部由多种功能模块电路构成，内部集成的功能模块有高精度低温漂的电压基准源、电流基准源、线性稳压器、高频振荡器、输出驱动模块及各种保护模块，需要充分考虑噪声、串扰等在各功能模块间的影响，每个功能模块电路均会影响到功率IC的性能指标，影响功率IC产品的研发速度和成功率，版图的布局布线的复杂度较高。因此对于功率IC设计企业来讲，需要相对专业资深的设计团队，不断进行功能模块IP电路的验证和储备，才能打磨出高性能的功率IC产品。 功率IC产品集成了低压CMOS、中压CMOS、高压CMOS、LDMOS、双极器件、各种阻容等多种器件，需采用高压BCD工艺来进行设计研发。由于功率IC产品的市场需求多样，晶圆代工厂提供的BCD工艺平台往往无法完全满足产品设计的要求，因此IC设计企业需同时具备工艺和器件的研发能力，能够针对线路设计过程中的需求开发功率IC产品所需要的工艺平台。高压BCD工艺层次多，器件结构复杂，对功率IC产品研发提出较高的要求。 PWM控制IC可用于AC-DC或隔离式DC-DC开关电源模块。为满足不同应用场景的性能指标要求，开关电源模块的拓扑结构较多，可以分为反激、正激、推挽、半桥、全桥、移相全桥等，针对不同功率的应用场景需采用不同的拓扑结构，不同拓扑结构的研发难度亦有所不同。面对多样化