功率半導體分類、技術迭代、市場增量及產能情況如何？

伴隨著全球半導體產業的技術革命與進步，功率半導體圍繞功率容量、工作頻率和轉換效率經歷了 3 次大的技術跨越。

1.功率半導體作為電子核 心器件，技術不斷迭代

功率半導體是電子裝置電能轉換與電路控制的核心

功率半導體是電子裝置電能轉換與電路控制的核心，其本質是利用半導體的單向導電性實現電源開關和電力轉換的功 能，具體用途包括變壓、逆變、整流、斬波、變頻、變相等，可以提高能量轉換效率，減少功率損失。

功率半導體可分為功率器件和功率 IC 兩大類，其中功率器件主要包括二極管、 晶閘管和晶體管，晶體管根據應用領域和制程不同又可分為BJT、MOSFET 和IGBT 等；功率 IC 屬于模擬 IC，包含電源管理 IC、驅動IC、AC/DC 和 DC/DC 等。

功率半導體經歷3大技術跨越

伴隨著全球半導體產業的技術革命與進步，功率半導體圍繞功率容量、工作頻率和轉換效率經歷了 3 次大的技術跨越： ① 從不可控型到半控型再到全控型，促進了傳動技術從直流傳動向交流傳動的進步。② 從電流驅動到電壓驅動，實現了數 字控制，應用更簡單和智能。③ 從硅基到寬禁帶器件，系統更加緊湊和輕量化、損耗更低、開關速度更快。

2.MOSFET 和 IGBT 躍 升細分市場增長主力

功率半導體全球和國內市場穩中向好

全球功率半導體市場穩中向好。根據Omdia 的數據，全球功率半導體市場規模由2017年的 441億美元增長至2022的年481億美元。2020年 受疫情影響功率半導體市場規模有所下降，但 2021年便恢復至459億美元，預計2023年全球 功率半導體市場規模將達到503億美元。

中國作為全球功率半導體最大的消費國，2018年以來，國內物聯 網、新能源和新一代通信網絡等新興行業大大拉升了對上游功率半導 體產品的需求，2019年貿易摩擦干擾整體市場收入略微下降，2020年 下半年起，國內功率半導體需求呈現高景氣特征，疊加產能不足因素， 供求出現顯著錯配，相關功率龍頭公司逐步提價。2022年中國功率半 導體市場規模增長至1368.86億元，同比增長4.4%，預計2023年中國 功率半導體市場規模將進一步增長至1519.36億元。

MOSFET、IGBT超越二極管、晶閘管、BJT成為增長主力

從功率半導體細分產品市場結構來看，功率IC是功率半導體市場主要的 出貨產品，占比約50%以上；而功率半導體分立器件中，市場對MOSFET、 IGBT以及二極管需求較大。據芯謀研究的數據，MOSFET占功率分立器件市 場份額最大，達到42.6%，其次是IGBT和功率二極管，三者占據了90%以上 的功率器件市場。

由于二極管的行業技術壁壘較低，市場規模比較穩定，我國份額逐漸增加。據華經產業研究院的統計，2022年全球二 極管行業市場規模為55.73億美元，與2021年數據基本持平。中國的二極管行業憑借其低成本的優勢，在全球市場中的市 場份額占比逐年增加，2022年我國二極管行業市場規模為23.23億美元，與2021年數據基本持平，預計2023年市場規模 為19.57億元，較2022年下降15.76%，降速遠小于全球平均水平。

晶閘管因其大電流大電壓的處理能力，在大功率應用領域仍有優勢， 作為一種技術相對成熟的產品，其市場成長性趨于穩定。根據華經產業研 究院的統計和預測，全球晶閘管市場規模由2017年7.18億美元增至2021 年8.24億美元，2022年全球晶閘管市場規模達到10.07億美元，2017年到 2022年的年均復合增長率達到5.8%。全球晶閘管市場規模將從2023年的 8.31億美元增長至2028年的12.42億美元，期間復合增速達5.9%。而中國 市場在2021年就以37%的占比成為了全球晶閘管最大的單一市場，從 2019年開始，中國晶閘管的市場規模開始穩定的持續增長，2017-2022 年的年均復合增長率為7.0%，預計到2023年將增長至27.9億元。

BJT作為電流控制型分立器件，在消費類電子、網絡通訊、工業、安防 等領域對分立器件功耗和頻率要求愈發嚴格的背景下，其市場空間正逐步被 MOSFET等元器件取代。根據中商產業研究院的統計，2022年全球BJT市場 規模達9.32億美元，同比減少9.07%，預計2023年將下降至7.38億美元。 2022年中國BJT市場規模達4.5億美元，同比減少5.46%，預計2023年將下 降至3.66億美元。

全球MOSFET行業市場規模保持穩定擴張，市場 前景廣闊。2022年全球MOSFET市場規模達129.6億 美元，同比增長14.49%，預計2023年將達133.9億美 元。中國MOSFET行業市場規模也保持穩定擴張趨勢， 增速高于全球市場增速。2022年中國MOSFET市場規 模約為54.0億美元，同比增長15.88%，預計2023年 將達56.6億美元。

3.產能供過于求，中 低端內卷聚焦出海

上游：硅基晶圓供過于求，SiC晶圓產能急追

硅基晶圓產線產能過剩，預計2024年有所改善。功率半導體上行周期時，市場供不應 求，許多廠商紛紛擴建產線。以海外IDM巨頭為代表的各大廠商選擇向投入產出比更高的 12英寸晶圓轉移。但隨著市場供需關系改善，全球晶圓產能由前兩年的供給不足轉向產能 過剩。根據SIA發布的數據，2020年晶圓產能利用率維持在87.5-90%之間。而在2022年 Q4，這一數字已經下滑到85%以下。截至2023年底，全球晶圓8英寸利用率為65-70%， 12英寸利用率為70-75%，功率半導體所用制程基本在90nm以上，工藝制程更為落后的晶 圓廠產能利用率還將走低，許多廠商采取以價換量的策略。2023年晶圓產能預計已到達谷 底，2024年將隨著下游訂單的溫和反彈有所改善。

海外功率巨頭轉向SiC，國內產業鏈急追。以SiC為代表的第三代半導體材料擁有超越 Si基的性能優點，3倍的禁帶寬度可減少漏電并提高工作溫度；10倍的擊穿場強可提高開關 速度并減低損耗；4倍的導熱率支持高功率密度并可降低散熱要求。其中襯底技術壁壘和價 值量較高，約占47%。海外功率巨頭紛紛發展SiC產線，爭奪發展窗口期，Wolfspeed、 Coherent等國外重點襯底廠商產能仍占據市場應用主流，國內以天岳先進及天科合達為代 表的領先廠商產能擴張較快，目前仍處于供不應求的狀態。此前中國SiC材料僅占全球約 5%的產能， 2023年以來中國在SiC產能上急追，樂觀預計2024年中國SiC晶圓在全球的 占比有望達到50%，月產能將達到12萬片。

中游：海外IDM巨頭占據高端市場，國產替代持續加速

全球市場的集中度較高，主要被海外IDM巨頭占據。中高端產品生產廠商主要集中在歐美、日本和我國臺灣地區，大部 分屬于IDM廠商。全球功率龍頭企業英飛凌市場份額為13.5%，其次為德州儀器、安森美等。其中，MOSFET市場和IGBT市 場仍由英飛凌牢牢壟斷龍頭位置，市場份額占比較大，而其他主要參與者也較為集中。細分市場只有個別國產廠商進入前十。

在IDM模式下，1）功率廠商的設計和制造環節緊密結合，能針對客戶定制化需求來優化設計與制造環節，產品驗證周 期速度快，技術迭代優勢明顯；2）同時自有產線，可自控產能，保障產品交付能力及成本控制，對于部分車企來說，功率 廠商能否自控產線、保障交期成為了首要的考慮因素之一；3）具有較強的產業鏈整合能力，在面對市場波動的情況下應對 更為靈活，不像Fabless受制于晶圓代工廠，有利于擴展整體市場規模，擠占市場份額。海外的功率IDM巨頭們憑借著這一 模式的優勢，在功率市場上不斷擴張自己的份額，尤其在高端功率器件領域，占據技術壁壘更高、利潤空間更大的細分賽道。

對于國內功率企業而言，未來的發展道路會慢慢向IDM靠攏。主要原因是：1）功率半導體行業發展較為成熟，技術壁 壘較低，產品尤其是國內廠商聚集的中低端器件差異化較小，較容易替代，廠商獲利空間有限，降本增利成為了主要目的， 而IDM生產模式能夠有效控制成本；2）下游客戶對自控產線的重視促使企業轉向IDM，不僅國內車企等下游客戶看重產能、 交期的保障，海外的下游客戶也格外重視供應的穩定性。Fabless有其自身的優勢所在，中國臺灣地區的功率廠商以 Fabless為主，主要得益于臺灣晶圓代工的優越地位。根據2023年晶圓代工的市占數據，臺灣地區占約75%的份額，而大 陸地區只占到了11%左右。在晶圓代工方面的不足促使大陸地區的功率廠商更多地考慮IDM模式。