中國(guó)功率半導(dǎo)體發(fā)展?jié)摿φКF(xiàn) 介紹功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)狀況

當(dāng)下，與火熱的天氣相比，全球電子半導(dǎo)體業(yè)一片肅殺之氣，各種電子產(chǎn)品、IT設(shè)備和工商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)需求疲軟，導(dǎo)致對(duì)上游的芯片元器件需求整體低迷。目前來看，這種狀況會(huì)持續(xù)到年底，在這個(gè)過程中，可能會(huì)有所回暖，但難以恢復(fù)到正增長(zhǎng)局面。

不過，在整體低迷的大環(huán)境下，依然有少數(shù)幾個(gè)芯片細(xì)分領(lǐng)域呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的狀態(tài)，典型代表就是用于高性能計(jì)算的AI芯片，顯示面板驅(qū)動(dòng)IC，以及功率半導(dǎo)體（包括功率分立器件和電源管理IC）。本文主要介紹功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)狀況。

相對(duì)于芯片業(yè)整體表現(xiàn)，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)要樂觀很多，當(dāng)然，這一市場(chǎng)也涉及到很多品類的產(chǎn)品，不同類型市場(chǎng)的表現(xiàn)也會(huì)有所差異。下面就從功率半導(dǎo)體（以功率器件為主）產(chǎn)品的需求端、供給端，以及先進(jìn)工藝技術(shù)等方面介紹一下其市場(chǎng)情況。

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需求端有差異

在功率器件應(yīng)用市場(chǎng)，主要分為兩大類：一是以新能源汽車和工業(yè)控制為代表的高功率應(yīng)用場(chǎng)景；二是以消費(fèi)類電子產(chǎn)品為代表的中低端應(yīng)用市場(chǎng)。高功率應(yīng)用方面，典型代表是大電流IGBT，以及SiC MOSFET，這也是重點(diǎn)市場(chǎng)，之所以說功率半導(dǎo)體相對(duì)于整體芯片元器件市場(chǎng)行情要好，主要也是體現(xiàn)在這些器件上，而以消費(fèi)類電子產(chǎn)品為主要應(yīng)用場(chǎng)景的二極管、三極管和中低端MOSFET，市場(chǎng)應(yīng)用狀況也不好。

顯然，汽車和工業(yè)應(yīng)用發(fā)展?jié)摿Ω?，而消費(fèi)類應(yīng)用增長(zhǎng)空間有限，再加上目前消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)低迷，人們把希望都寄托在汽車和工業(yè)應(yīng)用上了。

結(jié)合Omdia和Yole的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2025年，汽車和工控將成為功率器件最主要的應(yīng)用市場(chǎng)，占比將達(dá)到41%和30%，預(yù)計(jì)2025年全球汽車功率器件市場(chǎng)將增至142億美元，2021-2025 年復(fù)合增長(zhǎng)率約為18%，工業(yè)控制市場(chǎng)規(guī)模將增至107億美元，這期間的年復(fù)合增長(zhǎng)率為 13%。另外，新能源發(fā)電市場(chǎng)將增至20億美元(占6%)，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)13%，電網(wǎng)市場(chǎng)將增至8億美元(占2%)，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)19%.。

當(dāng)下，人們討論最多的是新能源汽車應(yīng)用對(duì)功率器件市場(chǎng)發(fā)展的作用，實(shí)際上，未來工業(yè)對(duì)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的需求量也很可觀。據(jù)英飛凌公司預(yù)測(cè)，到2040年，工業(yè)電機(jī)系統(tǒng)中電機(jī)耗電量將占整個(gè)系統(tǒng)的60%，全球工業(yè)用高壓電機(jī)變頻器（>1kV）市占率為9%，中低壓的（<1kV）市占率達(dá)到91%，其中約三分之二為通用型產(chǎn)品，包括風(fēng)機(jī)、泵類和空氣壓縮機(jī)，以及升降、起重電機(jī)和船舶驅(qū)動(dòng)等，約三分之一為伺服驅(qū)動(dòng)，包括協(xié)作機(jī)器人、物流機(jī)器人等，以協(xié)作機(jī)器人為例，其單機(jī)半導(dǎo)體價(jià)值量達(dá)到350歐元，其中功率器件約200歐元。

隨著光伏、風(fēng)電和儲(chǔ)能等新型直流裝備陸續(xù)接入配電網(wǎng)絡(luò)，配電網(wǎng)的整體架構(gòu)發(fā)生明顯變化，電能以直流或交流的形式轉(zhuǎn)化，比以前更加復(fù)雜了，每次電能變換都需要用到功率器件。據(jù)英飛凌統(tǒng)計(jì)，光伏、風(fēng)電與儲(chǔ)能用到的逆變器等配電設(shè)備單位MW的功率器件價(jià)值量分別在2000-3500、2000-5000、2500-3500歐元左右。此外，由于配電網(wǎng)絡(luò)遭受的擾動(dòng)類型會(huì)增加，電網(wǎng)中將會(huì)用到越來越多的中高壓大容量AC-DC換流器、DC-DC直流變壓器，以及直流斷路器等裝置，對(duì)應(yīng)的IGBT等中高壓功率器件用量將大幅增加。

以上主要介紹了以汽車和工業(yè)應(yīng)用為主導(dǎo)的中高端功率器件市場(chǎng)，這部分處于增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，也是在不利大環(huán)境下?lián)纹鹨黄斓年P(guān)鍵所在，而以消費(fèi)類為主要應(yīng)用市場(chǎng)的中低端功率半導(dǎo)體行情則不好，這些在國(guó)際大廠的財(cái)報(bào)中也有體現(xiàn)。

例如，功率器件大廠英飛凌、ST（意法半導(dǎo)體）和Wolfspeed持續(xù)布局汽車和工業(yè)市場(chǎng)，2023年第一季度營(yíng)收表現(xiàn)都不錯(cuò)，英飛凌同比增長(zhǎng)24.9%，ST同比增長(zhǎng)19.8%，Wolfspeed同比增長(zhǎng)22%，其中，SiC襯底大廠Wolfspeed表示，射頻市場(chǎng)需求持續(xù)疲軟（該部分以中低端功率器件為主），而熱泵和電動(dòng)汽車車載充電器等應(yīng)用需求強(qiáng)勁，該公司的營(yíng)收表現(xiàn)很有代表性，體現(xiàn)出了當(dāng)下市場(chǎng)不同版塊的漲跌情況。

** 02**

供給端跟進(jìn)

由于功率半導(dǎo)體整體市場(chǎng)行情朝上，近些年，相關(guān)晶圓廠產(chǎn)能一直在進(jìn)行擴(kuò)展，無論是IDM，還是晶圓代工廠，都非常看重這一潛力巨大的市場(chǎng)。

最近，Knometa發(fā)布了2023年全球晶圓產(chǎn)能報(bào)告，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2022年底，全球共有167座12英寸晶圓廠，雖然半導(dǎo)體市場(chǎng)持續(xù)低迷，但2023年全球仍將有13座新建的12英寸晶圓廠上線，預(yù)計(jì)2024年將有15座，2025年將有17座開始生產(chǎn)。

在所有這些新建的12英寸晶圓廠中，有越來越多的產(chǎn)線用于生產(chǎn)非IC類的分立器件，特別是功率器件。與IC的尺寸相比，功率器件普遍偏小，但憑借市場(chǎng)巨大的需求量，用12英寸晶圓生產(chǎn)功率器件具有越來越高的成本效益，很多廠商都在朝這個(gè)方向發(fā)展。

圖1

從圖1可以看出，在2023年開業(yè)的13座12英寸晶圓廠中，有6座是以生產(chǎn)功率器件為主的，而在其它7家晶圓代工廠中，也有很多會(huì)重點(diǎn)關(guān)注功率器件的代工業(yè)務(wù)，如格芯（GF）的Fab 7H，GTA的Fab 6，以及Powerchip的Fab P5。

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中國(guó)功率半導(dǎo)體的機(jī)遇

目前，全球功率器件市場(chǎng)仍被國(guó)際大廠把持著，英飛凌、安森美、ST等廠商在原有基礎(chǔ)上，都在緊跟市場(chǎng)需求的變化，在新產(chǎn)品研發(fā)和晶圓廠建設(shè)方面不遺余力。與此同時(shí)，中國(guó)大陸相關(guān)企業(yè)也在爭(zhēng)取縮小與國(guó)際巨頭之間的差距。

目前來看，中國(guó)功率器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于早期階段，IGBT、超結(jié)MOSFET等中高端器件國(guó)產(chǎn)化率仍較低。近兩年，在行業(yè)缺貨、新能源汽車快速發(fā)展，以及國(guó)際貿(mào)易環(huán)境變化等多種因素作用下，汽車、光伏等新能源應(yīng)用為中國(guó)本土功率半導(dǎo)體廠商提供了更多產(chǎn)品驗(yàn)證機(jī)會(huì)，使得國(guó)產(chǎn)化率快速提升。不過，工控、光伏等高技術(shù)門檻領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化率仍較低。

下面看一下IGBT市場(chǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模約為76億美元，同比增長(zhǎng)19%，預(yù)計(jì)2023年全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到86.2億美元。2022年，中國(guó)大陸IGBT市場(chǎng)總規(guī)模達(dá)到321.9億元RMB，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到30%-35%，其中，車規(guī)級(jí)IGBT廠商國(guó)內(nèi)市占率已從2021年的32%提升至45-50%。

預(yù)計(jì)2025年中國(guó)大陸IGBT市場(chǎng)總規(guī)模將達(dá)到468.1億元，2022-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率為13.3%。車用IGBT市場(chǎng)份額占比在2022年已經(jīng)超過工控，達(dá)到39.7%，成為IGBT最大應(yīng)用市場(chǎng)，預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)份額將進(jìn)一步增長(zhǎng)至50%。未來幾年，風(fēng)、光儲(chǔ)能用IGBT需求增速有望超過汽車，2025年將升至9.6%。

廠商方面，2022年中國(guó)本土車規(guī)級(jí)IGBT廠國(guó)內(nèi)市占率大幅提升，比亞迪半導(dǎo)體、斯達(dá)半導(dǎo)體、時(shí)代電氣市占率居前三，士蘭微、華潤(rùn)微、宏微科技等企業(yè)均已實(shí)現(xiàn)批量出貨。在風(fēng)、光儲(chǔ)能市場(chǎng)，大部分主流光伏逆變器用IGBT供應(yīng)商仍以國(guó)外大廠為主，據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2022年，中國(guó)光伏IGBT國(guó)產(chǎn)化率約為10%，不過，新潔能、宏微科技、揚(yáng)杰科技、華微電子等廠商的光伏IGBT都已實(shí)現(xiàn)批量出貨，增長(zhǎng)勢(shì)頭明顯。

近一段時(shí)間，中國(guó)本土功率半導(dǎo)體企業(yè)也在加強(qiáng)與國(guó)際大廠的合作，例如，ST與三安光電在重慶成立了價(jià)值32億美元的合資企業(yè)，將建立一個(gè)新的8英寸碳化硅（SiC）器件制造工廠，該廠將于2025年第四季度開始生產(chǎn)，三安光電將單獨(dú)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)一個(gè)新的8英寸SiC襯底制造產(chǎn)線，以滿足合資企業(yè)的要求。另外，今年5月，中國(guó)的天岳先進(jìn)、天科合達(dá)這兩大廠商與英飛凌簽訂了供貨協(xié)議，天岳先進(jìn)將為英飛凌供應(yīng)SiC襯底和晶棒，天科合達(dá)將為英飛凌供應(yīng)SiC晶圓和晶錠，以上產(chǎn)品都是6英寸的。據(jù)悉，這兩家企業(yè)的供應(yīng)量均將占到英飛凌長(zhǎng)期需求量的兩位數(shù)百分比份額，與此同時(shí)，天岳先進(jìn)和天科合達(dá)還將助力英飛凌向8英寸SiC晶圓過渡。

在全球功率器件產(chǎn)能大幅擴(kuò)張的背景下，中國(guó)本土企業(yè)表現(xiàn)也有差異，如前文所述，在汽車、工業(yè)等應(yīng)用市場(chǎng)，相關(guān)功率器件上升勢(shì)頭良好，但是，在消費(fèi)類電子應(yīng)用方面，相應(yīng)的功率器件，如MOSFET和小電流IGBT市場(chǎng)需求不足，部分以消費(fèi)類MOSFET、二極管和晶閘管等傳統(tǒng)器件為主營(yíng)業(yè)務(wù)的廠商業(yè)績(jī)壓力很大，雖說整個(gè)行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)復(fù)蘇跡象，但勢(shì)頭不如上半年預(yù)期的那么理想，此時(shí)，本土企業(yè)呈現(xiàn)出“扎堆競(jìng)爭(zhēng)”的局面，使得這類功率器件供過于求，下半年，部分小電流IGBT和超結(jié)MOSFET在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇的情況下很可能會(huì)面臨更多的降價(jià)壓力。

中國(guó)本土功率器件的制造工藝與國(guó)際大廠相比，也存在差距。目前，國(guó)際功率器件大廠多為IDM，而中國(guó)本土相關(guān)IDM企業(yè)數(shù)量少，且實(shí)力比較弱，不過，由于中國(guó)本土特色工藝晶圓代工廠在政策和市場(chǎng)雙重驅(qū)動(dòng)下成長(zhǎng)較快，形成了具有一定特點(diǎn)的本土功率半導(dǎo)體代工市場(chǎng)。通過總結(jié)中國(guó)本土生產(chǎn)MOSFET、IGBT的主要晶圓代工廠和IDM的產(chǎn)能數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)在2021-2025年間，我國(guó)特色工藝晶圓代工產(chǎn)能增速將高于IDM的產(chǎn)能增速，特別是以華虹、積塔半導(dǎo)體、中芯集成為代表的代工企業(yè)在工藝成熟度和產(chǎn)能方面都具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，這使得中國(guó)本土功率半導(dǎo)體IDM競(jìng)爭(zhēng)力提升幅度有限，在未來很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，中國(guó)功率半導(dǎo)體晶圓代工水平和規(guī)模會(huì)持續(xù)提升，不知道這種狀況下，與國(guó)際功率半導(dǎo)體IDM大廠競(jìng)爭(zhēng)，是喜是憂？

目前，美國(guó)對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體制造的限制和打壓還在進(jìn)行中，在無法得到先進(jìn)制程所需的半導(dǎo)體設(shè)備和EDA工具的情況下，大力發(fā)展以特色工藝為主的功率半導(dǎo)體是個(gè)不錯(cuò)的選擇，這一點(diǎn)在圖1中也有所體現(xiàn)，在13個(gè)新晶圓廠中，有4個(gè)位于中國(guó)，且其中3個(gè)以生產(chǎn)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品為主，另一個(gè)晶圓代工廠也可以代工生產(chǎn)功率器件。

相信在新興市場(chǎng)需求，政府驅(qū)動(dòng)，特色工藝，產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇等多種因素推動(dòng)下，擁有足夠的產(chǎn)業(yè)、政策、技術(shù)工人、資金、供應(yīng)鏈、生產(chǎn)效率等諸多優(yōu)勢(shì)的中國(guó)大陸市場(chǎng)，未來幾年在功率半導(dǎo)體制造方面會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

審核編輯：劉清