功率半導體步入放量之年，汽車、充電樁和光伏成為產業增量“三駕馬車”
此外，今年2月下旬，日經亞洲報道，東芝計劃到2024年將碳化硅功率半導體的產量增加3倍以上，到2026年增加10倍。而據日媒3月16日最新消息，東芝又宣布要增加SiC外延片生產環節，布局完成后將形成：外延設備+外延片+器件的垂直整合模式。
除了東芝，國內外代表企業如英飛凌、安世半導體等也在通過適時的投資和研發來擴大其功率半導體業務并提高競爭力，功率半導體市場在今年步入放量之年。
功率半導體前景廣闊，汽車、充電樁和光伏多輪驅動
功率半導體應用前景廣闊，幾乎涵蓋了所有電子產業鏈。以 MOSFET、IGBT 以 及 SiC MOSFET 為代表的功率器件需求旺盛。根據性能不同，廣泛應用于汽車、充 電樁、光伏發電、風力發電、消費電子、軌道交通、工業電機、儲能、航空航天和軍 工等眾多領域。
據 Yole 數據預測，至 2025 年，全球功率半導體分立器件和模塊的市場規模將 分別達到 76 億美元和 113 億美元。據中國產業信息網數據，2023 年中國大陸地區 IGBT 市場規模預計達到 290.8 億元，同比增長 11.6%。據中國半導體器件行業現狀 深度分析與未來投資預測報告數據，2023 年中國大陸地區 MOSFET 市場規模將達 到 396.2 億元（56.6 億美元，人民幣兌美元匯率按照 7 計算），同比增長 4.8%。
以 MOSFET 為例，據 Yole 預測，到 2026 年，全球 MOSFET（包括分立器件 和模塊）市場總規模預計將達到 94.8 億美元，復合增長率達 3.8%（2020 年至 2026 年）。 MOSFET 汽車應用（電動汽車和汽車充電樁）占比居首位，高達 33%，其中電 動汽車和充電樁分別占比 25%和 8%。從耐壓范圍看，到 2026 年，低壓 MOSFET （0-40V）占總需求的 39%，中壓（41V-400V）占 26%，高壓（大于等于 600V）廣 泛應用在 220V 系統中，占總需求的 35%。同時，SiC MOSFET 和 GaN MOSFET 市場滲透率在逐步提高。
2020 年以來，電動汽車、汽車充電樁和光伏逆變器可謂拉動功率半導體增長的三駕馬車。
電動汽車： 電動汽車進一步滲透終端消費市場，帶動功率器件和模塊需求快速 增長。特別是 MOSFET 和 IGBT（包括單管及模組）的增長較為顯著。據貝殼投 研數據，2021 年中國車規級 IGBT 市場規模為 47.8 億元，預計到 2025 年，其 將達到 151.6 億元。據芯謀研究數據，2021 年和 2025 年中國車規 MOSFET 的 市場規模分別為 73.5 億元（10.5 億美元，匯率按 7 計算）和 122.5 億元（預測 數據，17.5 億美元，匯率按 7 計算）。
充電樁： 受益于新能源汽車快速增長，與之配套的充電樁市場亦呈現快速發 展態勢。據億渡數據預測，至 2026 年，中國充電設施市場規模將達 2870.2 億元，2022 年到 2026 年復合增長率高達 37.83%。從直流充電樁相關零部 件分解可以看出，充電機是充電樁的最核心部件，成本占充電樁的 50%以上， 而功率半導體是充電機的最核心組成部分，成本占充電機的一半以上。
光伏：據中國光伏行業協會數據，至 2025 年，中國新增光伏裝機保守預測為 90GW，同比增長 10%。據未來智庫數據預測，2025 年中國光伏逆變器市場 規模達 196 億元。 逆變器是光伏系統的心臟，中高壓 MOSFET、IGBT 及碳化硅等功率器件是 光伏逆變器的核心，其決定著光伏逆變器的性能高低，進而直接影響光伏系 統的穩定性、發電效率以及使用壽命。據中商產業研究院數據，光伏逆變器 主要由機械件、電感和半導體器件構成，分別占比 27.6%、14.2%、11.8%。
綜上，在電動汽車、充電樁以及光伏逆變器等多輪驅動下，功率器件有望穩健增 長，為千億賽道奠定堅實路基。
功率器件材料端演進 SiC、GaN成未來功率新趨勢
長期來看，相比傳統Si基，寬禁帶材料（SiC、GaN）能在耐壓和開關頻率上獲得更好的器件性能，未來將 逐步替代硅基器件成為高壓高頻應用領域的市場主流。以電壓場景來分，0-300V 區間內Si材料占據成本方面 優勢，600V 以上的高壓區間內SiC占據主要優勢，300V-600V 區間則是GaN材料的優勢領域。
SiC器件相對于Si器件的優勢主要來自：Si 10倍的耐壓，1/10的能量損耗、更容易實現小型化、更耐高溫工 作。目前SiC功率器件的種類包括SiC 二極管、SiC MOSFET以及SiC模塊，其中SiC MOSFET模塊甚至能替代 硅基IGBT模塊的應用區間。但由于襯底和外延的制造難度，SiC器件成本更高，在中高端場景優勢更明顯， 特別是需要高壓、高能量密度應用場景，如充電樁、車載充電機及汽車電驅等。
GaN 器件相對于Si器件的優勢來自：Si 10倍的開關頻率，更適合高頻率應用場景，但是在高壓高功率場景 不如 SiC。目前GaN功率器件主要以GaN晶體管為主，隨著成本的下降，GaN器件有望在中低功率領域替代二 極管、MOSFET 等硅基功率器件。
供不應求，國產IGBT市場黃金期到來
2022年中國IGBT產業進入爆發期，在經歷了2020年始的兩年汽車缺芯后，IGBT愈發緊俏，在2022年下半年，其甚至超越車用MCU，成為影響汽車擴產的最大掣肘。
此后隨著新能源汽車的發展，IGBT成為產業發展焦點。中國汽車工業協會最新統計顯示，2022年中國新能源汽車持續爆發式增長，產銷分別完成705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長96.9%和93.4%，連續8年保持全球第一。
IGBT作為新能源汽車核心零部件，需求量有增無減。今年IGBT芯片廠商英飛凌、意法半導體、安森美等交期不斷拉長。業界2月預計，ST（意法半導體）、Microsemi（美高森美）、Infineon（英飛凌）、IXYS（艾賽斯）、Fairchild（仙童半導體）這5大品牌的IGBT Q1與2022年Q4的交期基本維持一致，交期依舊緊張，最長為54周。
具體來看，在2023年第一季度中，ST的IGBT 貨期為47-52周，Microsemi的IGBT 貨期為42-52周，IXYS的IGBT 貨期為50-54周，Infineon的IGBT 貨期為39-50周，Fairchild的IGBT 貨期為39-52周。不過，這5大品牌的貨期趨勢和價格趨勢都呈穩定狀態，沒有上升的趨勢。
海外歐美電動車市場正處于高速增長期，在英飛凌、意法半導體、安森美等大廠優先保障本土供應情況下，國產IGBT廠商在車載IGBT領域的替代進程加速。
我國許多代表企業不斷加強IGBT技術研發，如2022年上半年，斯達半導公司基于第七代微溝槽Trench Field Stop技術研發出的新一代車規級650V/750V IGBT芯片通過客戶驗證，在2022年下半年開始批量供貨；士蘭微則在2022年順應新能源發展潮流，通過定增融資切入車規級IGBT模塊以及SiC MOSFET領域，其推出的車規級IGBT等產品已經通過驗證，并已批量交貨上車。
公開資料顯示，自2021年底起，時代電氣、士蘭微和華虹半導體等廠商的IGBT產能相繼開出，企業營收也在攀升。同時，結合我國已經公布2022年財報的各大企業數據看，營收超過百億的功率器件企業有時代電氣（180.34億元）和華潤微（100.60億元）。以凈利潤來看，華潤微、時代電氣超過20億元。其中值得關注的是，在功率器件行業，多家企業雖然營收較為靠后，但是凈利卻排名較高，比如揚杰科技、斯達半導、捷捷微電、新潔能、芯導科技等，這些功率器件企業表現更強的盈利能力。
