功率半導體行業規模、需求及國產替代趨勢如何？

全球功率半導體行業規模穩步增長，歐美、日系廠商占據主導地位。

據 TrendForce 統計，MOSFET、IGBT 與 Bipolar 均屬于功率半導體元件， 其中 MOSFET 長年占比超過五成。在全球 5G 基礎設施和 5G 手機、PC 及云服務器、新能源汽車、新基建等市場推動下，全球 MOSFET 市場以較 高速度增長。據芯謀研究的數據，2021 年全球 MOSFET 市場規模突破 100 億美元，達到 113.2 億美元，同比+33.6%；同期國內 MOSFET 市場 規模為 46.6 億美元，同比+37.9%，增速高于全球平均水平，主要系國內 新能源車&樁、光伏&儲能等應用領域的快速發展。

根據 statista 的數據，2021 年全球 IGBT 市場規模達 69.6 億美元，同比 +9.26%，2017~2021 年 CAGR 為 6.5%。根據 Yole 的數據，2021 年工控、 新能源車、新能源發電、家電、軌交、電源和其他行業的市場規模占比分 別為 37%、28%、9%、8%、5%、2%和 11%。

全球功率半導體市場格局以高、中、低端市場劃分。高端市場是一線的歐 美日系品牌，主要產品為 IGBT 和中高壓 MOSFET；中端市場是臺系、韓 國二線品牌；中低端產品為國產品牌，以二極管、低壓 MOSFET、晶閘管 等為主。

根據 Omdia 和 Yole 的數據，在功率 MOSFET 市場，2021 年，全球 TOP 10 的供應商市占率合計占比達到 78.3%，CR 5 為 56.2%。TOP 10 廠商中， 大陸廠商華潤微、Nexperia（聞泰子公司）和士蘭微的市占率合計占比僅 為 12.1%，而排名第一的英飛凌 2021 年全球市場份額達 25.5%，全球功 率 MOSFET 市場仍由英飛凌、安森美、東芝等歐美日系廠商主導。

從市場規模來看，無論全球市場還是中國市場，國內企業的 MOSFET 市占 率都遠不及歐美日系廠商，國內 MOSFET 市場前十大供應商中的自主廠商 市占率合計占比僅為 23.4%。若細分到汽車、光伏等對產品要求更高的應 用領域，國內企業的占比甚至更低。

從全球 IGBT 競爭格局來看，行業較為集中，根據 Omdia 的數據，2021 年 行業 CR10 超過 80%，英飛凌是行業的絕對龍頭，在 IGBT 分立器件和模 組的市占率分別達 28.87%和 33.07%。2021 年，全球 IGBT 分立器件市占 率前三的廠家市場份額合計達到了 53.24%，國產廠商僅士蘭微一家以 3.5% 的市場份額進入全球 IGBT 分立器件市占率前十廠商；2021 年，IGBT 模 組市場 CR3 達 56.91%，國產廠商斯達半導和中車時代的市占率合計占比 為 5.01%。

車用功率器件的快速增長主要是源于電動化以及 800V 高壓平臺的滲透率 逐步提高。根據 JW Insights 的研究，全球 MOSFET 市場規模平穩增長， 而車用 MOSFET 將伴隨新能源汽車的持續滲透而快速增長。相較于傳統燃 油車單車 200-400 個 MOSFET 的需求量，根據英飛凌公布的新能源汽車 的 MOSFET 解決方案，一輛車的 MOSFET 分立器件用量接近 200 個（其 中汽車互聯與安全 22 個、影音娛樂 5 個、車身電子及照明 82 個、底盤/安 全及自動駕駛 75 個），而部分高端新能源汽車車型對 MOSFET 的單車用 量達 400 個以上，新能源汽車的蓬勃發展將引爆車規級 MOSFET 市場， 如果以 200 個/輛的 MOSFET 用量進行計算，到 2025 年預計全球對 MOSFET 的需求可高達 41.3 億個。

充電樁領域目前高壓充電是主流趨勢，IGBT 更適用于 1000V 以上、350A 以上的大功率直流快充，但目前仍存在一定技術瓶頸。短期 MOSFET 仍是 充電樁的主流應用器件。根據中國充電聯盟、中國發改委的數據，截至 2022 年 8 月，我國新能源汽車保有量達 1099 萬輛，截至 2022 年 8 月的 充電樁數量為 431.5 萬臺，其中公共充電樁保有量為 162.3 萬臺，占比 37.7%。中國的新能源汽車與充電樁配比從 2017 年的 2.79: 1 下降至 2022 年前 8 個月的 2.06: 1。根據工業部發布的《新能源汽車產業發展規劃 (2021~2035)》，2030 年，我國的車樁比建設目標為 1:1，2020~2030 年， 我國將投入 190 億美元用于新增 2000 萬座以上充電樁，以滿足快速增長 的新能源汽車充電需求。

長景氣期驅動，車用 MOSFET 國產替代加速進行中。雖然我國是全球 MOSFET 最大的應用市場，新能源汽車產業鏈的發展也處于全球領先水平，但至今我國所需的 MOSFET 仍嚴重依賴進口；而在中高端領域，進口比重 高達 90%以上。目前來看，國內企業在中國 MOSFET 市場的市占率仍處 于較低水平，但收入前十的廠家中已經開始出現華潤微、揚杰等國產功率 器件廠商。出于供應鏈安全、市場供應緊張等多方面因素的考量，國內的 整車廠、Tier 1 等下游客戶會有較大意愿導入國產供應商。

根據國金證券研究所電車組的數據，2021 年，全球新能源車銷量達 643 萬 輛，中國新能源車銷量達 321 萬輛，對應車用超級結 MOSFET 市場規模 達 11.56 億元。據我們調研，OBC 車載充電器的單車超級結 MOSFET 用 量為 5~15 顆，DC-DC 的超級結 MOSFET 單車用量為 4~12 顆；直流充電 樁的超級結 MOSFET 單臺用量為 12~14 顆，考慮到新能源汽車電壓等級 的提升對功率器件需求增加，預計新能源車用超級結 MOSFET 的單車價值 量會逐步提升。根據國金電車的假設，2024 年中國新能源車產量達 1074.4 萬輛（滲透率 41%），對應車用超級結 MOSFET 市場規模達 42.55 億元，2022~2024 年 CAGR 達 19.75%。為匹配大功率快充的新能源車， 直流充電樁的電壓等級也會相應有所提升，預計未來單樁的超級結 MOSFET 價值量也會呈上升趨勢。假設 2024 年新增的直流充電樁數量為 36.85 萬臺，對應充電樁用超級結 MOSFET 的市場規模為 1.18 億元， 2022~2024 年 CAGR 達 25.15%。

根據 Omdia 的數據，2020 年，中國以 40%的占比成為了全球 IGBT 最大 的需求市場。根據華經產業研究院的數據，國內的 IGBT 產量從 2015 年的 498 萬只增長至 2021 年的 2580 萬只，規模近年來不斷增長，但產能與需 求之間仍存在較大缺口。

得益于海外大廠擴產進度慢，IGBT 行業國產化率快速提升。1）2021 年 英飛凌功率半導體業務收入同比+20%，國內上市公司斯達半導 IGBT 收入 同比+75%，士蘭微 IGBT 業務收入實現翻倍增長，中車時代功率半導體收 入同比+33%，新潔能 IGBT 收入同比+529%。2）我們估算 2020、2021 年國內上市公司 IGBT 收入分別為 31、57 億元，同比+59%、+88%，國 產化率為 17%、25%，分別提升 5pct、8pct。

供不應求的背景下，國產化率進程取決于產能釋放速度，2022 年國產化率 有望達 37%。從國內 IDM 模式的龍頭 IGBT 產能規劃來看，比亞迪半導、 中車時代 2022 年 8 寸晶圓產能均實現翻倍增長，從國內 Fab 廠（華虹半 導、中芯紹興、先進積塔）IGBT 產能規劃來看亦能實現 60%以上成長， 從產能數據來看，我們估算 2022 年國內產能同比+90%，我們估算 2022 年國內上市公司 IGBT 收入有望實現翻倍增長，國產率達 37%。

根據國金證券研究所的數據，2021 年，全球新能源車銷量達 643 萬輛，對 應 IGBT 市場規模達 109.34 億元，中國新能源車銷量達 321 萬輛，對應 IGBT 市場規模達 54.57 億元。考慮汽車電子價格正常年降、四驅車占比的 提升，預計新能源車 IGBT 單車價值量會維持在 1700 元。據我們假設， 2024 年全球新能源車銷量達 1871.34 萬輛（滲透率 23%），對應 IGBT 市 場規模將達到 318.13 億元，2022~2024 年 CAGR 達 23.19%；假設 2024 年中國新能源車銷量達 1074.40 萬輛（滲透率 41%），對應 IGBT 市場規模 將達到 182.65 億元，2022~2024 年 CAGR 達 20.15%。

IGBT 是光伏逆變器、儲能逆變器的核心器件，集中式光伏主要采用 IGBT 模塊，分部式光伏主要采用 IGBT 單管或模塊（單相一般采用 IGBT 單管， 三相可選擇 IGBT 單管或模塊）。根據我們測算，光伏逆變器的功率半導體 單 MW 價值量為 2000~5000 歐元，儲能逆變器的功率半導體單 MW 價值 量為 2500~3500 歐元，估算 IGBT 單價為 3000 歐元/MW（折合 2100 萬 元/GW）。

據國金電新的預計（中性預測），2022~2024 年全球光伏逆變器新增裝機 量分別為 220、350、430GW，2022~2024 年 CAGR 達 23.19%； 2022~2024 年中國光伏逆變器新 增裝機 量分別為 5,488、9,000 和 14,000MW，2022~2024 年 CAGR 達 36.64%。光伏行業的 IGBT 增量主 要來源于兩個方面：1）新增需求：受益于全球光伏新增裝機量高速增長； 2）替換需求：逆變器中的電子元器件受內部環境、器件溫度和電流諧波的 影響，使用壽命往往低于電站運營周期（尤其是早期逆變器產品），存在存 量市場的替換需求。

需求端：得益于新能源車、光伏、風電等新能源發電下游需求的爆發，國 內 IGBT 行業的需求持續高增長；供給端：IGBT 供需失衡，海外大廠訂單 飽和，交期持續上升。根據富昌電子 4Q22 的報告，海外大廠的 IGBT 交 貨周期略有下降，但仍在 50 周左右，其中英飛凌的交期約 39 周，意法半 導體的交期為約 47 周。據安森美表示，2022~2023 年安森美的車規級 IGBT 產能已全部售罄。海外公司擴產相對謹慎，且新產線的產能爬坡需要 一定時間，因此海外大廠的供應持續緊張。短期內，供需錯配為國產廠商 的導入創造了時間窗口，尤其是車規、新能源發電的下游客戶保供壓力大， 國內的客戶出于供應鏈安全的考慮，將給予自主品牌更多機會。