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报告 | 能源变革大时代,功率器件大市场
2023-05-11

功率半导体,又称电力电子器件或功率电子器件,是电子产业链中最核心的一类器件之一,该器件能够实现电能转换和电路控制,在电路中主要起着功率转换、功率放大、功率开关、线路保护、逆变(直流转交流)和整流(交流转直流)等作用。



其中,根据划分领域的占比数据显示,功率半导体分立器件中,以MOSFET和IGBT为代表的晶体管占比最大,约28.8%。从目前市场需求来看,硅基MOSFET、硅基IGBT以及碳化硅为目前功率半导体分立器件的主力产品。



中国功率半导体发展现状


目前我国功率半导体产业虽然仍处于起步阶段,但国产功率半导体已应用于众多领域中,特别是低端产品,如二极管、三极管、晶闸管、低压MOSFET(非车规)等,已初现“规模化效应、国产化率相对较高”等特点。在中高端领域,如SJ MOSFET、IGBT、碳化硅等,特别是车规产品,由于起步晚、工艺相对复杂以及缺乏车规验证机会等问题,国内厂家依然在追随海外厂家技术发展路线。但近年来,根据芯片进口金额的持续处于高位,以为在国家和地方政策的支持下,市场逐渐从依赖进口向国内自给自足转变,国产替代潜力大。


电动汽车加速渗透,IGBT、MOSFET最先受益


功率半导体应用前景广阔,几乎涵盖了所有电子产业链。以MOSFET、IGBT以及SiC MOSFET为代表的功率器件需求旺盛。根据性能不同,广泛应用于汽车、充电桩、光伏发电、风力发电、消费电子、轨道交通、工业电机、储能、航空航天和军工等众多领域。



以电动汽车、汽车充电桩和光伏逆变器展开细说,2022年以来,这三者可谓是拉动功率半导体增长的三驾马车。


一、电动汽车


电动汽车进一步渗透终端消费市场,带动功率器件和模块需求快速增长,特别是MOSFET和IGBT(包括单管及模组)的增长较为显著。据贝壳投研数据,2021年中国车规级IGBT市场规模为47.8亿元,预计到2025年,其将达到151.6亿元。据芯谋研究数据,2021年和2025年中国车规MOSFET的市场规模分别为73.5亿元和122.5亿元。



二、充电桩


受益于新能源汽车快速增长,与之配套的充电桩市场亦呈现快速发展态势。据亿渡数据预测,至2026年,中国充电设施市场规模将达2870.2亿元,2022年到2026年复合增长率高达37.83%。从直流充电桩相关零部件分解可以看出,充电机是充电桩的最核心部件,成本占充电桩的50%以上,而功率半导体是充电机的最核心组成部分,成本占充电机的一半以上。



三、光伏


据中国光伏行业协会数据,至2025年,中国新增光伏装机保守预测为90GW,同比增长10%。据未来智库数据预测,2025年中国光伏逆变器市场规模达196亿元。逆变器是光伏系统的心脏,中高压MOSFET、IGBT及碳化硅等功率器件是光伏逆变器的核心,其决定着光伏逆变器的性能高低,进而直接影响光伏系统的稳定性、发电效率以及使用寿命。据中商产业研究院数据,光伏逆变器主要由机械件、电感和半导体器件构成,分别占比27.6%、14.2%、11.8%。



反之,电动汽车的加速渗透,促使功率器件IGBT、MOSFET最先受益。目前,整车动力电池电压平台有望将逐渐从现有的400V升级到800V系统,以满足消费者对电动汽车的长续航、快速充电等期待,而这将对功率半导体的性能参数提出了更高的要求,中高压功率器件如SJ MOSFET、IGBT和碳化硅MOSFET将会在车端大量应用,其单车价值量有望继续提升。


海外厂家依然是供货主体,本土企业份额有望持续扩大


由于车规芯片对可靠性、安全性、试验等要求相对苛刻,且汽车行业供应链相对封闭,车规功率半导体国产化率一直以来比较低。欧、美、日等地的厂家凭借多年的技术积累和先进的制造能力等占据着市场主导地位。据Omdia数据,英飞凌和安森美稳居全球功率半导体销售额第一和第二的位置,而其后排名相对动态。日本在全球功率半导体前十的榜单中占据五席,实力非常强劲。


全球前十大功率半导体厂商排名


美欧日等国功率半导体企业具备技术、产能、体系、人才和管理等众多优势,市场地位依然稳固。而中国作为全球最大功率半导体消费市场,近年来发展势头良好;截止2022年4月,相关企业超300家,产业链布局完整,其中不乏一些技术实力深厚的IDM、Foundry和Fabless企业。


中国功率半导体产业链


除此之外,在《功率半导体行业深度报告》中,还提到了关于碳化硅器件的发展优势,碳化硅相比硅器件,在高功率、开关频率和损耗等性能方面更加优异,发展具备确定性。据Yole数据,碳化硅2021年全球市场规模达10.9亿美金,预计到2027年将达62.97亿美金,CAGR高达39%。国内碳化硅产业链相对完整,从衬底、外延到器件和应用均有相关厂商布局,发展势头良好,市场空间可观。另外,对于本土功率器件品牌的崛起,在报告中更是详细的介绍了国产品牌在多个领域中的战绩,详细内容可在报告中了解。


点击图片查看《功率半导体行业深度报告》

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