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1、功率半导体行业研究报告1.功率半导体行业市场综述1.1 定义功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。近年来，随着国民经济的快速发展，功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子拓展至新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多市场，市场规模呈现稳健增长态势。1.2 分类功率半导体可以分为功率IC和功率分立器件两大类，其中，功率分立器件主要包括功率二极管、晶闸管、晶体管等产品。图2：功率半导体分类功率半导体分类跚高禾投资研究中心AC/DCDC/DC电源管理IC驱动管理IC目前，半导体企业采用的经营模式可以分为IDM模式和FableSS模式。I
2、DM模式为垂直整合元件制造模式，系早期半导体企业广泛采用的模式，采用该模式的企业可以独立完成芯片设计、晶圆制造、封装和测试等各垂直的生产环节。Fabless模式指无晶圆厂模式，采用该模式的企业专注于芯片的研发设计与销售，将晶圆制造、封装、测试等生产环节外包给第三方晶圆制造和封装测试企业完成。随着芯片终端产品和应用的日益繁杂，芯片设计难度快速提升，研发所需的资源和成本持续增加，促使全球半导体产业分工细化，Fabless模式已成为芯片设计企业的主流经营模式之一，如高通、博通、超微半导体等世界集成电路龙头公司均采用FableSS模式。1.3 功率半导体行业发展历程在功率半导体发展过程中，20世纪50
3、年代，功率二极管、功率三极管面世并应用于工业和电力系统。20世纪60至70年代，晶闸管等半导体功率器件快速发展。20世纪70年代末，平面型功率MOSFET发展起来20世纪80年代后期，沟槽型功率MOSFET和IGBT逐步面世，半导体功率器件正式进入电子应用时代。20世纪90年代，超级结MoSFET逐步出现，打破了传统硅基产品的性能限制以满足大功率和高频化的应用需求。对国内市场而言，功率二极管、功率三极管、晶闸管等分立器件产品大部分已实现国产化，而功率MOSFET特别是超级结MOSFET、IGBT等高端分立器件产品由于其技术及工艺的复杂度，还较大程度上依赖进口，未来进口替代空间巨大。1.4 功率
4、半导体行业市场规模1.4.1 全球功率半导体市场规模功率半导体的应用领域非常广泛，根据YOIe数据，2019年全球功率半导体市场规模为381亿美元，预计到2022年达到426亿美元，复合增长率为3.79%。其中，汽车、工业和消费电子是功率半导体的前三大终端市场。根据智研咨询的数据，2019年汽车领域占全球功率半导体市场的35.40%,工业领域占比为26.80%,消费电子占比为13.20%o随着对节能减排的需求日益迫切，功率半导体的应用领域从传统的工业领域和4C领域逐步进入新能源、智能电网、轨道交通、变频家电等市场。图5：2017-2023年全球功率半导体行业市场规模及增长率。500.0 12.
5、0%50.0-0.0 X-10.5%450.010.0%400.0 j8.0%350.0-6.0%300.04.0%250.02.0%200.00.0%150.0-2.0%100.0-4.0%-6.0%Ie 中国功率半导体市场规模（亿美元）同比增速（）2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E图6：功率半导体终端应用占比造消费电子ajk其他1.4.2中国功率半导体市场规模目前，国内功率半导体产业链正在日趋完善，技术也正在取得突破。同时，中国也是全球最大的功率半导体消费国，2020年市场需求规模将达到56亿美元，占全球需求比例约为3
6、9%。伴随国内功率半导体行业进口替代的发展趋势，未来中国功率半导体行业将继续保持增长，2021年市场规模有望达到57亿美元。根据OnIdia统计，预计2024年功率半导体全球市场规模将达到538亿美元，中国作为全球最大的功率半导体消费国，预计2024年市场规模达到197亿美元，占全球市场比重为36.6%o图7：2017-2023年中国功率半导体行业市场规模及增长率66.014.29%0.2中国功率半导体市场规模（亿美元）同比增速（%）1.5功率半导体行业产业链分析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。图8：功率半导体行业产业链上游中游下游原材料芯片制造设计封装
7、线,应用厂商金君气体(BMD) ucWS消费电子ASML Nikon工业控5（Infineon网络通信TlHuatiah看能源汽车_SiIan航道交通Mo1.5.1上游分析功率半导体产业链上游是原材料，在材料方面，大硅片与气体以及光掩模是功率半导体行业的主要原材料构成。数据显示，在我国功率半导体原材料构成中，大硅片的占比为32.9%；气体占比为14.1%；光掩模占比为12.6机此外，晶圆供应商在上游产业链中仍占据较大话语权Q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Q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
8、均呈现上涨趋势。1.5.2中游分析功率半导体产业链中游是芯片制造设计封装目前我国已成为全球最大的功率半导体消费国Q数据显示，2020年市场需求规模将达到56亿美元，占全球需求比例约为39%。但目前我国功率半导体中高端产品国产化率仍较低，国内功率半导体厂商基本为IDM模式，即是指集芯片设计、制造、封测多个环节于一身的公司，例如比亚迪、英飞凌、三菱、士兰微等。但国内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。1 .5.3下游分析功率半导体产业链
9、下游几乎应用于所有的电子制造业，应用领域广泛，其中汽车是我国功率半导体最为主要的市场。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。2 .功率半导体行业驱动因素2.1 国家政策的有利支持功率半导体器是我国重点鼓励和支持的行业之一，半导体行业的高速发展是国家科技实力的重要体现，是信息化社会的支柱产业之一,对国家安全有着举足轻重的战略意义。近年来，国家相关部委相继推出了一系列优惠政策，为半导体行业健康、快速发展营造了良好环境。2021年，国务院提出加强原创性引领性科技攻关，瞄准集成电路等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科
10、技项目。未来国家产业政策的支持将推动厂商进一步提高产品性能、可靠性和工艺技术，促进功率半导体行业的技术进步，形成先进技术的自有知识产权，优化国产功率半导体器件的产品结构，助力功率半导体行业快速发展。2.2 进口替代的市场机遇据InfineOn统计，2019年全球功率半导体市场中，欧美日呈现三足鼎立之势，英飞凌位居第一，占比19%,安森美次之，占比8.4%,前十大公司合计市占率达到58.3%,国外厂商市场占有率高。目前，国产功率半导体与进口功率半导体技术差距逐渐缩小。在制造层面，功率半导体技术成熟且发展较为缓慢，低制程即可满足工艺要求，国内众多IDM、代工厂商资源可以满足；在设备层面，功率半导体
11、国内设备与海外最先进设备代际差异为两代左右，海外二手设备可以支撑工艺和产能要求；在竞争层面，成本竞争激烈，同质化严重，海外巨头在基础功率器件上不占优势。未来，随着国内厂商逐步突破行业内高端产品的核心技术，中国功率半导体器件对进口的依赖将会减弱，进口替代的市场机遇逐渐显现。2.3 国民经济增长为行业奠定盈利基础我国经济总水平稳步上升，产业结构调整有序开展，居民对生活质量的要求逐渐提高，为功率半导体行业创造了巨大的盈利空间。行业内优秀厂商依托自主创新能力，提高产品附加值，在国民经济持续发展的大环境中持续成长。随着工业化进程的持续推进，功率半导体在工业中被广泛使用。根据准工业研究所的数据，2019年
12、中国工业互联网市场规模将达到6080亿元，预计2024年将达到12500亿元，五年复合增长率为15.5%。另一方面，中国人口红利逐步消失，提高社会生产力已成为重要目标之一。未来，功率半导体行业将朝着自动化和网络化方向发展。功率半导体器件是国民经济中各行业发展的基础元器件，其技术进步和应用领域的拓宽既能够促进工业的产业结构升级，也能为居民生活带来更多便利和舒适。3 .功率半导体行业制约因素3.1 中美贸易战不利于产业链水平提升目前，影响功率半导体器件价格走势的最大因素之一为中美贸易战,对中国大陆电子产品及出口贸易的不利影响日益显现。美国对华频频采取关税与禁运措施，严重依赖进口的中国大陆功率半导体
13、器件市场将受此影响，产品供给得不到稳定保证Q同时，中美贸易战还会对中国大陆全产业链水平的持续提升产生影响，尤其是在制造设备和材料方面表现得最为明显。3.2 产业化能力较差，技术水平落后于国际先进水平目前，本土设备供应商中部分设备的技术水平距离国际先进水平还有不小差距。如国产设备芯片焊接空洞率高达20对50%,而德国的真空焊接机可将空洞率控制低于遇。此外，我国功率半导体产业化能力较差，应建立健全支撑碳化硅、氮化钱材料、器件、模块和应用全产业链的配套产业体系，重点建设配套辅助材料、芯片制造设备、芯片封装和监测设备等的自主保障能力；以及夯实宽禁带功率半导体材料和器件产业化基础，在5G等领域实现重点突
14、破等具体产业发展问题。4 .功率半导体行业相关政策分析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。近年来,为进一步鼓励国内半导体的整体发展，打破外国垄断，增强科技竞争力，国家相关部委出台了一系列支持和引导功率半导体行业发展的政策法规，主要如下：图9：功率半导体行业相关政策SdR卷酢与行业蟠关内S(0Dt!fi2b)将黑位5珞及号用二都一力.新一代售技求尸if M人大力卖喊互展的引，9K七力梭升复应TJSH针木军
15、 叁承B力探升WS电络设计水率 不际J工iR7* R ffJAi+a事-若阳度总装及-整ax技术帽升依蓑产业即沟改的配力应大造及看生当隼力聂斯等一代信总技术户北翼中包含电子修心尸也下木野元住力电子功率AJS斫汽产业戊户解件包拈金杭化物半导体：*效近Ifi ：MO5FED 中爆崛球极品体管芯片20H年 度改叠品和霰务格号口景OGBT）及伏、帙复二出省FPD丰2双旷Ii金属负化物城效；5M体管2016JSVDMOS）可TB5 3CR； . 5美:，以上大功率呈*膏（GTO） 箕血，很棣及? xr 中小功率智养楼境2o rn国另解办公斤美于潭化 产致会的若T总见大力支持象应里洛.航空发亚1及18、登
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19、进步靠制程工艺、封装设计和新材料迭代。在设计环节，功率半导体电路结构简单，不需要像数字逻辑芯片在架构、IP、指令集、设计流程、软件工具等投入大量资本。在制造环节，产线对先进设备依赖度不高，整体资本支出较小。在封装环节，可分为分立器件封装和模块封装。由于功率器件对可靠性要求非常高，需采用特殊设计和材料，后道加工价值量占比达35%以上，远高于普通数字逻辑芯片的101提升性能和降低成本推动晶片向集成化、小型化发展。5.2 新能源与5G通信推动第三代半导体兴起随着世界各国对节能减排的需求越来越迫切，功率半导体器件已从传统的工业控制和4C（通信、计算机、消费电子、汽车）领域迈向新能源、轨道交通、智能电网
20、、变频家电等诸多产业。功率半导体的发展使得变频设备广泛的应用与日常的消费，促进了清洁能源、电力终端消费、以及终端消费电子的产品发展。功率半导体受下游新能源车、5G、快充等新兴市场需求以及潜在硅材替换市场驱动，目前深入研究和产业化方向以SiC和GaN为主，国内市场空间巨大。伴随国家在政策与资金方面的大力支持，功率半导体行业技术追赶速度加快,门槛准入降低，中长期给国内功率半导体企业、衬底材料供应商带来更多发展空间。5.3 分立器件小型化、模块化、系统化、高端化随着下游电子信息产品呈现小型化、智能化发展趋势，市场对内嵌于电子信息产品的半导体分立器件等关键零部件提出更高的小型化、微型化以及多功能化的技
21、术需求。分立器件后道价值量占比约35%,行业特点和需求是低成本、大量可选择产品供应商、经验证高度标准化的产品和技术。因此，分立器件体积小型化、组装模块化、功能系统化、性能高端化等技术趋势明显。6 .功率半导体行业竞争格局分析功率半导体行业集中度较高，欧美厂商占据第一梯队，中国厂商起步较晚，技术积累与欧美日厂商差距较大。第一梯队以英飞凌、安森美等欧美厂商为主；第二梯队以三菱电机、富士电机等日本厂商为主；第三梯队以斯达半导、捷捷微电、新洁能、闻泰科技（安世半导体）等中国厂商为主国产厂商日渐崛起。根据英飞凌和Onldia数据显示，2019年全球功率器件M0SFETIGBT芯片/IGBT模块CRlO分
22、别为58.30%、78.20%、84.4%.81.l%o其中，英飞凌是全球最大的功率半导体厂商，功率器件市场份额为19%,MOS产品市场份额约25%,IGBT产品市场份额超30%o图10：2019年全球功率半导体器件竞争格局瑞萨，41电4辨4.5%从中国市场的产值竞争格局来看，2020年英飞凌在功率半导体企业中产值占比最多，为35.93%,份额较2019年有所上升；其次是闻泰科技，为21.57%,份额较2019年有所下降。因此，国产企业在产值方面的份额占比仍旧不足，国外企业英飞凌就占据了超三分之一的产值市场。同时也说明，英飞凌的功率器件产品主要占据高端化市场,溢价明显。功率半导体在国内的市场集
23、中度比全球市场更高，CR5长期保持在75%以上，且头部一二名的市场份额稳定。20192020年中国功率半导体产值份额占比()7 .国内外核心企业分析7.1 英飞凌(Infineon)英飞凌成立于1999年，是全球领先的半导体公司之一，已在德国法兰克福交易所上市，股票代号：IFX。其前身是西门子集团的半导体部门，于1999年独立，2000年上市。英飞凌公司专注于为汽车和工业功率器件、芯片卡和安全应用提供半导体和系统解决方案，业务遍及全球，在美国加州苗必达、亚太地区的新加坡和日本东京等地拥有分支机构。英飞凌公司采用IDM模式。7.2安森美(ONSemiconductor)安森美于1999年从摩托罗
24、拉分拆出来，已在美国纳斯达克上市，股票代号：0NNN。公司的产品系列包括电源和信号管理、逻辑、分立及定制器件，主要应用于汽车、通信、计算机、消费电子、工业、LED照明、医疗、军事/航空及电源应用等领域。安森美采用IDM模式。1.1 3意法半导体(STMicroelectronics)意法半导体成立于1987年，是全球最大的半导体公司之一，是纽约证券交易所(股票代号：STM)、泛欧巴黎证券交易所(股票代号：STM)和意大利米兰证券交易所上市公司(股票代号：STM),在分立器件、手机相机模块和车用集成电路领域居世界前列Q意法半导体是业内半导体产品线最广的厂商之一，产品包括二极管、晶体管以及复杂的S
25、OC器件等，是各工业领域的主要供应商。意法半导体采用IDM模式。1.2 4瑞萨电子(RenesasElectronics)瑞萨电子成立于2003年，是由日立制作所半导体部门和三菱电机半导体部门合并成立，已在东京证券交易所上市，股票代号：RNECFO瑞萨电子结合了日立与三菱在半导体领域方面的先进技术和丰富经验，是无线网络、汽车、消费与工业市场设计制造嵌入式半导体的全球领先供应商。产品包括集成电路和功率半导体，其功率半导体产品主要包括MoSFET、IGBT、功率集成电路、二极管、三极管及晶闸管等。瑞萨电子采用IDM模式。7.5 日本东芝(Toshiba)日本东芝成立于1939年，是由株式会社芝浦制
26、作所和东京电气株式会社合并成立，已在伦敦证券交易所上市，股票代号：TOSBFo日本东芝是一家多元化的电气、电子制造商，是日本最大的半导体制造商和第二大综合电机制造商。公司具有丰富的MOSFET研发及生产的经验，主要产品包括500V-80OV的中高压DTMoS系列和12V-25OV的低压U-M0S系列等。日本东芝采用IDM模式。7.6 华润微电子(688396.SH)华润微电子成立于2003年，为中国领先的拥有芯片设计、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化经营能力的半导体企业，产品聚焦于功率半导体、智能传感器与智能控制领域。华润微电子主要采用IDM模式。7.7 扬杰科技(300373.SZ)扬杰科
27、技成立于2006年，专注于功率半导体芯片及器件制造、集成电路封装，主要产品包括各类电力电子器件芯片、功率二极管、整流桥、大功率模块、DFN/QFN产品、MOSFET.IGBT等，广泛应用于消费类电子、安防、工控、汽车电子、新能源等领域。扬杰科技采用IDM和FableSS并行的经营模式。7.8 华微电子(600360.SH)华微电子成立于1999年，为集半导体分立器件设计研发、芯片加工、封装测试及产品营销为一体的高新技术企业，拥有多条半导体分立器件及IC芯片生产线，主要生产半导体分立器件及IC,应用于消费电子、节能照明、计算机、PC、汽车电子、通讯保护与工业控制等领域Q华微电子采用IDM模式。7
28、.9 新洁能(605111.SH)新洁能成立于2013年，为国内半导体功率器件设计龙头企业之一。主要产品包括沟槽型功率MOSFET、超级结功率MOSFET、屏蔽栅功率MOSFET和IGBT等。新洁能主要采用FableSS的经营模式。7.10 士兰微(600460.SH)士兰微成立于1997年，为专业从事集成电路芯片设计以及半导体微电子相关产品生产的高新技术企业。主要产品包括MOSFET、IGBT等半导体分立器件、功率模块IPM/PIM、MEMS传感器和LED芯片等。士兰微建立了较为完善的IDM模式Q7.11 东微半导(688261.SH)东微半导体成立于2008年，公司是一家以高性能功率器件研
29、发与销售为主的技术驱动型半导体企业，产品专注于工业及汽车相关等中大功率应用领域。主要产品包括GreenMOS系列高压超级结MOSFETSFGMOS系列及FSMOS系列中低压屏蔽栅MoSFET。同时，公司已开发了超级硅MoSFET及TGBT等先进功率器件产品，也已处于量产阶段。东微半导采用FableSS的经营模式Q从行业总体来看，受益于新能源市场的高速发展，功率半导体行业保持高景气周期。根据Wind数据，功率半导体行业上市公司2021年营收为439亿元，同增26%,归母净利润为81亿元，同增79%,2021年四季度营收为142亿元，同增20%,归母净利润为28亿元，同增78%o2022年一季度营收为106亿元，同增30%,归母净利润为19亿元，同增53%o2021年功率半导体行业毛利率为34%,净利率为19%,下游新能源市场的旺盛需求拉升行业景气度，盈利能力提升显著Q
