功率元件的應用環(huán)境及市場影響元素

功率半導體元件或簡稱功率元件，是電子裝置的電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心。主要用途包括變頻、整流、變壓、功率放大、功率控制等，并同時可具有節(jié)能的功效，因此，功率元件廣泛應用于移動通訊、消費電子、新能源交通等眾多領(lǐng)域。

功率元件全球市場規(guī)模約140億美元

據(jù)麥姆斯咨詢報道，電力電子市場規(guī)模預計將從2018年的390.3億美元增長到2023年的510.1億美元，2018~2023年預測期間的復合年增長率（CAGR）為5.5%。推動該市場增長的主要因素為電力基礎(chǔ)設施的升級、便攜式設備對高能效電池的需求增長。

功率元件全球市場規(guī)模約140億美元，占全球半導體市場的3.5％，其中MOSFET規(guī)模約68億美元、IGBT約12.6億美元，占功率半導體元件分別為48％與9％；根據(jù)IEK調(diào)查指出，近年受惠電動汽車與油電混和車快速發(fā)展、汽車電子化比重提升以及手機快充、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）新應用興起，功率元件在提高能源轉(zhuǎn)換效率上占據(jù)重要地位，產(chǎn)業(yè)需求逐漸提升；而未來電動車半導體的需求為傳統(tǒng)汽車的兩倍以上，預期MOSFET等功率元件用量將大幅提升。

MOSFET與IGBT市場過去皆呈大廠寡占的態(tài)勢，英飛凌、安森美與瑞薩占MOSFET市場近50％，IGBT市場英飛凌、三菱電機與富士電機三家市占率更達61％；此類IDM垂直整合大廠以英飛凌為首，均優(yōu)先將產(chǎn)能給毛利率較高的新產(chǎn)品，相繼退出中低壓MOSFET一般消費性產(chǎn)品線，導致MOSFET供需缺口擴大，使臺廠自去年第2季開始即逐漸感受到轉(zhuǎn)單效應，預料這股缺貨風潮恐將持續(xù)下去。

而在發(fā)展中國家地區(qū)，由于電力需求的增加，現(xiàn)有的電力資源正在被快速的消耗。全球?qū)﹄娏A(chǔ)設施的需求和對可再生能源的使用的關(guān)注日益增加。全球各國政府不斷增大對可再生能源的投資，比如太陽能和風能，并且不斷制定出更好的上網(wǎng)電價補貼政策，以幫助和鼓勵光伏項目的發(fā)展。

因此，隨著功率半導體的不斷發(fā)展和技術(shù)進步，功率器件下游產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步擴張，未來在政策資金支持以及國內(nèi)新能源汽車的蓬勃發(fā)展下，中國國內(nèi)功率半導體產(chǎn)業(yè)將迎來黃金發(fā)展期。

MOSFET市場供需失衡

按器件類型細分，電力電子市場可分成功率分立器件、功率模組和功率集成電路（IC）。在2017年，功率IC占據(jù)了主要的電力電子市場份額。功率IC包括電源管理集成電路（PMIC）和專用集成電路（ASIC），主要用于高頻、高功率放大和微波輻射等應用領(lǐng)域。

在晶圓供給方面，MOSFET與IGBT產(chǎn)品考量8吋光罩費用僅12吋的1/10，加以功率元件還有不漏電的要求，尚無法做到尺寸微縮等原因，***與大陸的MOSFET功率元件IC設計公司都投產(chǎn)在8吋晶圓廠；然由于指紋辨識、影像感測器（CIS）、電源管理（ICPMIC）等IC產(chǎn)品，受到資安需求提升，對8吋晶圓需求亦增加，致使全球8吋晶圓投片量提升。

MOSFET市場的供需失衡，讓臺廠迎來多年以來難得的成長契機，上游IC設計方面，大中、杰力在PC市場與消費性電子產(chǎn)品較具競爭優(yōu)勢，預計下半年供需仍吃緊態(tài)勢下，對下游的議價能力轉(zhuǎn)強，有助其獲利表現(xiàn)；在晶圓生產(chǎn)方面，世界先進8吋產(chǎn)能滿載，加上電源管理營收占比持續(xù)提升改善產(chǎn)品組合，未來營運展望樂觀。

新能源汽車行業(yè)高復合增長

按應用類型細分，電力電子市場可分為電源管理、驅(qū)動、不間斷電源（UPS）、鐵路牽引、交通運輸、可再生能源等。在2018~2023年預測期間，交通運輸應用領(lǐng)域的電力電子市場預計以最高復合年增長率增長，主要歸因于混合動力汽車（HEV）和電動汽車（EV）的產(chǎn)量不斷增加和全球?qū)﹄妱悠嚦潆娬镜男枨蟛粩嘣黾印?/p>

按垂直行業(yè)細分，電力電子市場可分為信息通信技術(shù)（ICT）、消費電子、能源和電力、工業(yè)、汽車、航空航天和國防等。在預測期內(nèi)，汽車行業(yè)預計以最高復合年增長率（CAGR）增長，主要歸因于混合動力汽車（HEV）和電動汽車（EV）的數(shù)量日益增長和全球?qū)I車和其他乘用車的需求不斷增加。

2023年按地區(qū)細分的電力電子市場預測（圖片來源麥姆斯咨詢）

按地區(qū)細分，亞太地區(qū)（APAC）在整個電力電子市場中占據(jù)了最大的市場份額，其次是歐洲。在預測期內(nèi)，亞太地區(qū)的電力電子市場預計將快速增長。推動亞太地區(qū)市場發(fā)展的關(guān)鍵因素包括汽車和消費類應用對電力電子器件的需求增長以及在亞太地區(qū)擁有大量的電力電子制造企業(yè)。此外，工業(yè)、能源和電力行業(yè)對電力電子器件的需求也在推動該市場在亞太地區(qū)的進一步發(fā)展。

制約電力電子市場增長的關(guān)鍵因素

電力電子產(chǎn)業(yè)越來越關(guān)注于將多個功能集成到一個芯片中，從而導致器件設計變得復雜。復雜器件的設計和集成需要特殊的技能、穩(wěn)健的方法和各種集成工具，這都會增加器件的成本。從而，高成本限制了用戶向先進器件轉(zhuǎn)換。因此，先進器件所需要的復雜設計和集成工藝，被認為是制約電力電子市場增長的關(guān)鍵因素。

然而，不同于第一代與第二代半導體材料，第三代半導體材料是以氮化鎵和碳化硅為代表的寬禁帶半導體材料，在導熱率、抗輻射能力、擊穿電場能力、電子飽和速率等方面優(yōu)勢突出，更適用于高溫、高頻、抗輻射的場合。有關(guān)專家指出，第三代半導體器件將在新能源汽車、消費類電子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應用。

隨著制備工藝逐步成熟和生產(chǎn)成本的不斷降低，第三代半導體材料正以其優(yōu)良的性能正在不斷突破傳統(tǒng)材料的瓶頸，成為半導體技術(shù)研究前沿和產(chǎn)業(yè)競爭焦點，美、日以及歐盟都在積極進行戰(zhàn)略部署。美國已經(jīng)將部署第三代半導體戰(zhàn)略提升到國家層面，先后啟動實施了“寬禁帶半導體技術(shù)創(chuàng)新計劃”“氮化物電子下一代技術(shù)計劃”等，制定頒布了《國家先進制造戰(zhàn)略規(guī)劃》等法規(guī)條例。歐盟在第三代半導體發(fā)展中以聯(lián)合研發(fā)項目為主，力圖通過對各成員國的資源優(yōu)化配置，使歐盟在半導體領(lǐng)域保持國際領(lǐng)先水平。日本作為全球第一個以半導體照明技術(shù)為主的國家，在第三代半導體器件制備與應用方面已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平。

目前，國際電力電子市場的主要廠商有：英飛凌（德國）、三菱電機（日本）、德州儀器（美國）、安森美半導體（美國）、意法半導體（瑞士）、富士電機（日本）、瑞薩電子（日本）、東芝（日本）、恩智浦半導體（荷蘭）、Vishay Intertechnology（美國）、美信半導體（美國）、賽米控（德國）、ABB（瑞士）、日立（日本）、亞德諾半導體（美國）、羅姆半導體（日本）、力特（美國）、美高森美（美國）、微芯科技（美國）、丹佛斯（丹麥）等。