新澳门新葡萄娱乐下游需求多重共振功率半导体步入快车道

　　新澳门新葡萄娱乐下游需求多重共振功率半导体步入快车道在产业电子化升级过程中，越来越得到重视与应用，是中国工业加工、汽车制造、无线通信、消费电子、电网输变电和新能源等应用领域的核心。受益于疫情以及第三代半导体快速发展，功率半导体行业加速国产替代，行业步入快车道。相关标的：斯达半导、士兰微、闻泰科技、三安光电。

　　功率半导体是电力电子装置实现电力转换及控制的核心器件。功率半导体器件本质利用半导体的单向导电性改变电路中的电压、电流、频率、导通状态等物理特性，实现电源开关和电力转换等管理，在产业电子化升级过程中，越来越得到重视与应用，是中国工业加工、汽车制造、无线通信、消费电子、电网输变电和新能源等应用领域的核心。如果将大规模集成电路比作现代社会的“数字大脑”，那么功率半导体器件则是现代社会的“电力心脏”。

　　功率半导体可分为功率分立器件、功率模块、功率IC三大类。功率分立器件是功率模块与功率IC的基础元件，根据对电路信号的可控程度分为全控型、半控型及不可控型；按驱动电路信号性质分为电压驱动型、电流驱动型。功率模块是将多个分立功率器件进行模块化封装，而功率IC是将功率分立器件与驱动、控制、保护、接口、监测等外围器件集成。常见功率半导体产品有二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。

　　功率分立器件中，二极管/整流器和MOSFET市场最大。根据Omida的统计，全球功率分立器件中，二极管占7%，晶闸管占3%，整流器（由4个二极管组成）占27%，MOSFET占53%，IGBT占10%。中国功率分立器件中，二极管占10%，晶闸管占3%，整流器占23%，MOSFET占54%，IGBT占10%。

　　功率半导体广泛应用于电力电子、轨交、新能源、家电、音频设备等。二极管、晶闸管等器件生产工艺相对简单，在中低压领域大量使用；MOSFET、IGBT等器件更多应用于高压、高可靠性领域，器件结构相对复杂并且生产工艺门槛较高，成本较高，在新能源车、轨道交通、工业变频等领域广泛使用，其中MOSFET高频特性好；

　　但耐压能力不如IGBT，常用于开关电源、镇流器、高频感应加热/逆变焊机、通信电源等中低压/高频领域，IGBT开关频率稍慢，但可承受大电压和大电流，适合焊机、逆变器、变频器、轨道交通、风电等高压大功率应用。MOSFET和IGBT是功率半导体主要发展方向之一，是未来增长最强劲的半导体功率器件。

　　1、工业自动化与智能化推进，提升工业领域功率半导体需求。随着《中国制造2025》和“工业4.0”不断推进，工业的生产制造、仓储、物流等流程改造对电机需求不断扩大，自动化、智能化成为工业发展方向，电子系统逐步取代机械系统，同时提升工业领域功率半导体需求。

　　以动力控制为例，传统工业电机消耗了全球45%的能源，而采用IGBT模块的变频驱动可降低60%的能耗，这种新变频驱动平均功率半导体价值约40美元，传统电机中没有功率半导体，改用变频驱动是行业趋势。根据中商产业研究院的数据，2016年全球工业功率半导体的市场规模为90亿美元，受益于工业技术的进步，2020年将达116亿美元，CAGR为8.56%，驱动力来自工业自动化、智能化、固态照明、安全控制需求。

　　2、光伏及风力电站建设大量消耗逆变器和整流器，功率器件需求随之增长。新能源发电输出的电能无法直接满足电网输送的要求，需通过大量的光伏逆变器或风电变流器将其整流成直流电，再逆变成符合电网要求的交流电后才能输入并网，而光伏逆变器中核心的功率器件就是IGBT。

　　除此之外，根据电子工程世界，常规配置下，1MW的光伏组件约需5000只太阳接线只太阳接线只光伏二极管，1MW的光伏组件共需要25000只光伏二极管；另外，配套的智能电表也需要使用功率半导体，智能电表需要使用二极管和桥式整流器来实现电路数据处理，一般情况下需要使用1-2只整流器，9-13只二极管。

　　目前集中式光伏逆变器成本在0.16-0.17元/W，组串式光伏逆变器成本在0.2元/W左右，总体光伏逆变器成本在0.2元/W左右，而光伏IGBT模块占光伏逆变器总成本的10%，即光伏IGBT模块价值量约为0.02元/W，根据对光伏装机量的预测，可以估算2025年全球光伏IGBT市场规模接近40亿元，中国2025年光伏IGBT市场规模约为16亿元。

　　3、5G基站进入大规模建设期，通信用功率半导体需求快速增长。5G基建及配套设施建设快速铺开，而功率器件是通信设备重要的电力元件。

　　（1）5G铺设密度要求更高。相对于4G，5G通信频谱分布在高频段，而频率越大的基站，信号衰减速度就会越快，为此5G基站的建设密度就要更大。根据新PCB产业研究所和南通等5G网络空间布局规划，4G基站的分布密度为密集城市中心区域500米/个，郊区1500米/个，农村5000米/个，5G基站的分布密度为城市中心区域大概200-300米/个新澳门新葡萄娱乐，郊区500米-1000米/个，农村1500-2000米/个。

　　总体基站数量需求是4G的2-3倍。2020-2025年，中国5G基站建设迎来高峰期，预计共计新增5G基站381万站；

　　（2）5G电源功耗需求更高。一方面，5G用的MassiveMIMO设备通道数大幅增加，基带处理计算量大幅上升增加，并将导致数字中频、射频小信号的功耗显著增加；另一方面，每个通道的功放布板面积受限，高集成度的封装带来片内匹配电路设计难度增加，插损加大，5GAAU整机效率下降，导致其功耗上升。

　　根据中国铁塔，目前华为5G基站单系统的典型功耗为3500W，中兴为3255W、大唐为4940W，而4G的单系统功耗仅为1300W，5G是4G的3-4倍。

　　更高的覆盖密度、更大的功率需要更多电源管理系统，每个电源管理系统中最多有近百个MOSFET，因此通信用功率器件需求将大幅增长。

　　4新澳门新葡萄娱乐、变频家电持续渗透，功率器件单机价值量提升。家电变频化趋势主要体现于空调、冰箱、洗衣机等耗电较大的电器，利用IPM调节电机输入电源幅值和频率进而实现电机多档位转速。中国是全球最大的白色家电生产基地，约全球白电产能的60%-70%，其中家用空调的变频化程度最高，2020年的变频占比是52.9%；

　　其次为洗衣机，变频占比为41.5%，而冰箱变频比例在三大白电里属于占比最低，为29.7%。英飞凌数据显示，从非变频家电到变频家电，功率器件单机价值量从0.79美元增长至10.67美元。受益家电变频化需求推动，全球家电用功率半导体规模有望从2017年的26.45亿欧元增长至2022年的57.79亿欧元，复合增长率达17%。

　　虽然白电大部分功率器件还是采用海外龙头厂商，但是国内供应商近年发展迅速，如士兰微持续取得技术突破，其IPM模块在白电和工业变频器市场累计出货近千万颗。

　　国外龙头厂商占据功率半导体市场主导地位，国内企业发展空间巨大。在功率半导体领域，国际厂商优势明显，全球前十大功率半导体公司均为海外厂商，包括英飞凌（Infineon）、德州仪器（TexasInstruments）、安森美（ONSemiconductor）、意法半导体（STMicroelectronics）等。行业整体集中度较低，2019年以销售额计的全球功率半导体龙头企业英飞凌市场份额为13.49%，前十大企业市场份额合计为51.93%。

　　二极管、晶闸管等已经率先实现国产替代。在二极管、晶闸管、低压MOSFET等低端产品方面，国内厂商已经具备独立生产的能力，并凭借较低的成本优势，市场份额较大。早在2014年，我国二极管及相关产品的出口量就以超出进口量，实现了该产品的贸易净输出。而在新能源车、电力、轨道交通等领域应用较多的高端产品中高压MOSFET、IGBT技术门槛较高，工艺更复杂，且客户认证壁垒较高，目前仍主要依赖于进口，处于被国外巨头垄断的现状。

　　中低端MOSFET国产份额有望提升，中高端领域持续突破。消费电子中低压MOSFET的技术壁垒较低，核心竞争力在于厂商的成本控制能力，国内厂商成本占优，部分国际大厂正逐步退出，国内厂商市场份额有望提升。

　　中高端MOSFET领域，国内厂商研发及量产进度不断加快：华润微已可提供-100V-1500V范围内低、中、高压全系列MOSFET，同时积极布局汽车电子与工控市场，进行新品立项开发，客户送样与量产供应；闻泰科技2019年推出了针对5G电信基础设施的高耐用的MOSFET，又在2020上半年推出了尺寸缩小36%、RDS（on）最低的超微型MOSFET和采用坚固材料、更节省空间的LFPAK56封装的P沟道MOSFET。

　　IGBT已实现部分高端领域突围，自给率有望持续提升。大功率高电压领域，中车时代电气目前已实现650V-6500VIGBT全电压范围覆盖，在轨道交通、智能电网、新能源车等多个领域得到认可和应用。车用领域，比亚迪半导体拥有车用IGBT完整产业链，于2018年底发布了IGBT4.0技术（相当于国际第五代），2020年4月底其位于长沙的8英寸晶圆生产线开工建设。

　　斯达半导在2018年全球IGBT模块市场中所占份额约为2.2%，2019年底已量产成功1-6代所有型号的IGBT芯片，第7代和华虹联合研发中。据盖世汽车和斯达半导，2019年英飞凌为国内电动乘用车市场供应62.8万套IGBT模块，比亚迪供应了19.4万套，斯达半导16万套，比亚迪、斯达半导市占率已分别为16%、13%。随着国内厂商设计能力提升、产线建设及产能释放、整车厂认证，国内车规级高端IGBT自给率有望持续提升。

　　受新冠疫情影响，全球半导体市场供需“剪刀差”加大，功率器件整体缺货涨价。根据集微网，2019年下半年进口IGBT即出现缺货状况，MOSFET也在2020年初伴随着疫情爆发进入缺货状态，2021年下半年缺货趋势仍未缓解，根据富昌电子发布的2021Q3市场行情交货周期和价格趋势看，芯片交货周期持续拉长新澳门新葡萄娱乐，价格持续上升。

　　英飞凌、安森美和Diodes的低压MOSFET、IGBT货期最长达到了50-52周，且价格还在持续走高。下游厂商为保证供给开始转向国内厂商备货，功率器件国产替代加速。

　　本土功率厂商向高端突破，头部厂商已形成一定规模。国内外涉足功率半导体的厂商众多，头部厂商以Cree、英飞凌、意法半导体、安森美等国外厂商为主，其优势在于先发优势、品类全面、自备产能，同时在GaN和SiC等第三代半导体材料器件的研发和市场导入上更早。

　　而国内厂商中，斯达半导、闻泰科技（旗下安世半导体）、比亚迪半导体、时代电气、华润微等已形成一定规模，且各具特色。斯达半导强在IGBT模块（设计+封装），在汽车领域处于领先地位；时代电气强在高压IGBT，自备产能，在轨交、电网等领域优势明显；

　　比亚迪半导体背靠比亚迪集团，IGBT客户资源强大；闻泰科技旗下安世则强在传统的MOSFET，为国内最大车规级分立器件供应商；华润微产品品类丰富，IDM兼代工，规模相对较大。其余厂商整体规模不大，但正从传统的消费、家电等领域快速切入汽车、新能源（光伏和风电）、工控等领域，部分厂商开始布局GaN和SiC器件。

　　深耕IGBT 模块市场，位居国内领先地位。公司于2005 年成立，致力于IGBT 芯片/模块和快恢复二极管芯片的设计、制造和测试，是国内IGBT 行业的领军企业。

　　2011 年，公司NPT 型IGBT 芯片独立研发成功，并在2012 年量产；2015 年FS-Trench 芯片独立研发成功，次年形成量产能力，可对标英飞凌第六代IGBT；2018年研发出车规级模块系列进军汽车领域；

　　2020 年48V BSG 功率组件实现大批量装车应用，累计配套超过10 万辆，第六代FS-Trench 1200V IGBT 芯片批量供应，车规级SGT MOSFET 研发成功，并与宇通合作开发SiC 项目。2021 年华虹半导体与公司共同打造的首款高功率12 英寸车规级IGBT 规模量产。据IHS Markit，2019 年公司在全球IGBT 模块市场排名第七，市占率2.5%，是唯一进入前十的中国企业。

　　深耕半导体二十余年，业务覆盖功率器件、集成电路、LED 三大业务。公司成立于1997 年，2001 年成立子公司士兰集成，建设了国内第一条5/6 英寸晶圆线，成为国内首批IDM 企业之一；2004 年成立士兰明芯进入LED 芯片行业，2009 年又成立美卡乐光电切入LED 封装领域；2010 年成功拓展功率模块封装业务；

　　随后2014 年成立成都士兰半导体，硅外延车间投产。2015 年公司开工建设8 英寸生产线 英寸特色工艺晶圆生产线及先进化合物半导体器件生产线 英寸兼容先进化合物半导体器件生产线nm 的特色工艺芯片生产线正式投产，产能规模进一步壮大。

　　2021 年公司硅基GaN 功率器件研发持续推进，SiC 功率器件的中试线 实现通线。至今，士兰微已打通“芯片设计、芯片制造、芯片封装”全产业链，实现了“从5 英寸到12 英寸”的跨越，在功率半导体（功率IC、功率器件和功率模块）、MEMS 传感器、光电产品和高端LED 芯片等领域构筑了核心竞争力。

　　收购安世半导体，形成手机ODM 和功率半导体两大产品线 年，最初从事白牌手机的方案设计（IDH）。2007 年，公司成为中国出货量最大的手机IDH 公司。2008 年，公司在浙江嘉兴的第一个生产基地投产，实现了从IDH 到ODM 的转型。随后在2014 年，公司成为中国最大的手机ODM 公司，2015 年又成为全球出货量最大的ODM 企业。2016 年，公司借壳中茵股份实现上市，成为中国第一家手机ODM 上市公司。

　　2018 年，公司并购安世半导体进军半导体行业，安世半导体前身是恩智浦的标准业务部门，客户主要集中在汽车和手机领域，在汽车领域优势巨大2018 年成为全球产量最大的半导体生产商。收购完成后闻泰科技形成通讯与半导体两大产品线，同时又引入格力电器、国联集成电路、云南城投等重要产业和政府资本战略投资者，股东背景深厚。

　　2019 年，公司昆明生产基地开工建设、印度和印尼生产基地投产，建立了全球接单当地交付体系。2020 年，公司极力推动5G 技术全球普及，成为全球前10 大手机品牌主力ODM 供应商；同时，公司半导体业务不断发展，极具创新性的硅基GaN 产品开始量产。

　　公司成立于2000 年，2008 年在上交所上市。成立20 多年来，三安光电积累了雄厚的技术力量和客户资源，已成为LED 芯片龙头，同时不断引进新产品线，拓宽产品应用领域，由LED 芯片和外延片逐步切入第三代半导体领域，形成了LED 芯片、射频器件、功率器件、光通讯、滤波器五大核心产业。

　　立足LED 芯片业务，拓展化合物半导体布局。公司在LED 芯片制造规模、产品性能和客户资源等领域优势明显，LED 芯片龙头地位稳固。公司拥有规模化的LED 芯片产能，约占全球产能的19.72%，国内份额高达29%。

　　在LED 的基础上，公司拓展化合物半导体布局，是目前国内化合物半导体布局最完备的公司之一，涉及GaAs、GaN、SiC 等材料，逐步发展为中国产销规模首位的化合物半导体生产企业。

　　时代电气属于中国中车旗下，其前身及母公司——中车株洲电力机车研究所成立于1959 年，于2006 年在香港联交所上市，并于2021 年9 月成功在科创板上市。

　　目前，公司已形成“基础器件+装置与系统+整机与工程”的完整产业链结构，产业涉及高铁、机车、城轨、轨道工程机械、通信信号、大功率半导体、传感器、海工装备、新能源汽车、环保、通用变频器等多个领域。