半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)入景氣周期

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，功率半導(dǎo)體產(chǎn)值在 180-200 億美金。功率半導(dǎo)體是我國(guó)汽車工業(yè)、 高鐵、空調(diào)洗衣機(jī)、電網(wǎng)輸電等系統(tǒng)應(yīng)用的上游核心零部件，戰(zhàn)略地位突出。

功率半導(dǎo)體產(chǎn)品形態(tài)多種多樣，幾乎所有與電力能源相關(guān)的產(chǎn)品都需要用到功率半導(dǎo) 體器件。按照年產(chǎn)值貢獻(xiàn)口徑，IGBT、MOSFET、二極管及整流橋是功率半導(dǎo)體最 主要的三個(gè)產(chǎn)品類別，占據(jù)功率半導(dǎo)體八成左右市場(chǎng)。

國(guó)家大基金秉承支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略使命，功率半導(dǎo)體領(lǐng)域必將鼎力 支持集成電路國(guó)家大基金承擔(dān)著支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史使命。

功率半導(dǎo)體是半導(dǎo) 體產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)值高達(dá) 200 億美金的大板塊，是關(guān)系著高鐵動(dòng)力系統(tǒng) 、汽車動(dòng)力系統(tǒng)、 消費(fèi)及通訊電子系統(tǒng)等領(lǐng)域能否實(shí)現(xiàn)自主可控的核心零部件。功率半導(dǎo)體戰(zhàn)略地位突 出，國(guó)家大基金必將全力支持。

回顧過去 3 年國(guó)家大基金的投資歷史，集中投資行業(yè)細(xì)分龍頭企業(yè)是大基金一貫 始終的投資策略。

我們認(rèn)為在資本助力下，我國(guó)功率半導(dǎo)體龍頭企業(yè)將加速整合海外 優(yōu)質(zhì)資源，加速向中高端市場(chǎng)邁進(jìn)的進(jìn)程。

行業(yè)格局解析:高端市場(chǎng)歐美日把控，中低端市場(chǎng)大陸廠商 站穩(wěn)腳跟

IGBT 產(chǎn)業(yè)格局

全球功率半導(dǎo)體巨頭主要集中美國(guó)、歐洲、日本三個(gè)地區(qū)。大陸、臺(tái)灣地區(qū)廠商主要 集中在二極管、晶閘管、低壓 MOSFET 等低端功率器件領(lǐng)域，IGBT、中高壓 MOSFET等高端器件主要由歐美日廠商占據(jù)。

全球 IGBT 器件及模塊 2015 年銷售額 39.44 億美金，德國(guó)英飛凌及賽米控(semikron)， 日本三菱及富士電機(jī)，美國(guó)仙童半導(dǎo)體基本把控了全球 IGBT 市場(chǎng)，前五大廠商占據(jù) 了 73.2%的市場(chǎng)份額。

MOSFET 產(chǎn)業(yè)格局

2015 年功率 MOSFET 市場(chǎng)產(chǎn)值達(dá)到 54.84 億美金，英飛凌、仙童半導(dǎo)體、日本瑞薩 電子、歐洲意法半導(dǎo)體、日本東芝等廠商占據(jù)了絕大部分市場(chǎng)份額，前五大廠商的市 場(chǎng)占有率合計(jì)達(dá)到了 60.1%。

二極管產(chǎn)業(yè)格局

據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易組織數(shù)據(jù)，全球功率二極管及整流橋市場(chǎng)容量約為 368 億元人民幣。IGBT 及 MOSFET 市場(chǎng)相對(duì)集中，而功率二極管及整流橋產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)格局相對(duì)分散， 從分散走向集中是大勢(shì)所趨。

二極管及整 流橋的芯片制造環(huán)節(jié)具有明 顯的規(guī)模效應(yīng)， 我們認(rèn)為龍頭企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大后會(huì)擠占掉小型廠商的生存空間，實(shí)現(xiàn)更高的行業(yè)市占率 和集中度

產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)一:功率器件供需緊張，產(chǎn)業(yè)進(jìn)入前所未有的景氣周期

半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)入景氣周期

今年，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出全產(chǎn)業(yè)鏈景氣的態(tài)勢(shì)，從上游設(shè)備材料、中游芯片制造、到 終端芯片器件成品，訂單量均出現(xiàn)遠(yuǎn)超往年的增長(zhǎng)速度。

Gartner 預(yù)測(cè)今年全球半導(dǎo) 體產(chǎn)值將達(dá)到 4014 億美金，產(chǎn)值首次突破 4000 億美金大關(guān)。

MOSFET 率先上調(diào)價(jià)格，吹響功率器件價(jià)格周期集結(jié)號(hào)

今年 9 月，國(guó)內(nèi) MOSFET 大廠率先上調(diào)價(jià)格，長(zhǎng)電科技對(duì)旗下所有 MOSFET 產(chǎn)品價(jià)格全面上調(diào) 20%，隨后深圳德普微電子上調(diào) MOSFET 產(chǎn)品價(jià)格。此輪漲價(jià)主要有兩方面原因。

一是今年半導(dǎo)體上游材料硅片價(jià)格上漲使得下游芯片成本上升，器件廠商不得不漲價(jià) 維持利潤(rùn)。

二是應(yīng)用于汽車的功率器件用量大幅上升，功率器件整體市場(chǎng)需求超預(yù)期，造成供需 缺口。

二極管及整流橋訂單出貨量比值上升至歷史高峰，交貨期大幅延長(zhǎng)

功率二極管市場(chǎng)供給緊張，行業(yè)龍頭交貨期大幅延長(zhǎng)。

從今年二季度開始，Visahy的訂單量暴增，訂單出貨量比值達(dá)到 1.22，三季度 Vishay 訂單出貨比值進(jìn)一步攀升 至 1.44，中高端二極管市場(chǎng)進(jìn)入前所未有的景氣周期。

目前行業(yè)龍頭廠商 Vishay 今年二季度的二極管交貨期已經(jīng)拉長(zhǎng)至 5.8 個(gè)月，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高 于 2 個(gè)月左右的正常交貨期。

行業(yè)巨頭芯片產(chǎn)能調(diào)整，進(jìn)一步加大供需缺口

二極管行業(yè)巨頭達(dá)爾科技(Diodes)在今年三季度關(guān)閉了美國(guó)芯片制造工廠 Kfab，所需要的芯片缺口將通過外購(gòu)方式獲得，巨頭的產(chǎn)能調(diào)整進(jìn)一步加大了供需缺口。

產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)二:電動(dòng)化趨勢(shì)下，汽車功率器件用量翻倍

汽車功率半導(dǎo)體 ASP 翻倍

電動(dòng)化趨勢(shì)下，汽車半導(dǎo)體用量翻倍以上的增長(zhǎng)。根據(jù) strategic analysis 數(shù)據(jù)，傳統(tǒng) 燃油車的半導(dǎo)體用量為 338 美金單輛車，電動(dòng)汽車的半導(dǎo)體用量達(dá)到了 704 美金， 增長(zhǎng)幅度達(dá)到 108%。電動(dòng)車新增的半導(dǎo)體用量集中在功率器件產(chǎn)品，單輛汽車將新 增 282 美金的功率器件用量。

功率器件在單輛車的半導(dǎo)體用量占比從汽油車的 21%提升至電動(dòng)車的 55%。

增量一:電機(jī)控制系統(tǒng)新增大量功率器件應(yīng)用

電動(dòng)汽車新增大量 IGBT 功率器件應(yīng)用。TESLA model S 車型使用的三相異步電機(jī)驅(qū) 動(dòng)，其中每一相的驅(qū)動(dòng)控制需要使用 28 顆塑封的 IGBT 芯片，三相共需要使用 84 顆IGBT 芯片。

Model s 中的 P85D 車型采用峰值功率 310KW 的交流感應(yīng)電機(jī)，峰值電 流達(dá)到 1200 安培，性能要求較高，目前僅有幾家國(guó)際巨頭廠商具有生產(chǎn)能力。

Tesla P85D 采用的 IGBT 芯片來自 international rectifier。

增量二:充電樁、汽車充電器新增大量功率器件需求

充電樁及汽車充電器(charger on board，每輛車一個(gè))是電動(dòng)化趨勢(shì)下完全新增的功率器件，是動(dòng)力總成以外的功率半導(dǎo)體增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力之一。

現(xiàn)階段，主流直流充電樁的功率在 60kw 和 120kw，如果采用 15kw 的功率模塊，則 需要 4 個(gè)或 8 個(gè)功率模塊。

目前充電樁的功率模塊有兩種解決方案，一是采用MOSFET 芯片，另一種是采用 IGBT 芯片。

另外汽車上會(huì)配置一顆板上充電器 (charger on board)用于管理充電過程。

產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)三:二極管、晶閘管進(jìn)口替代率持續(xù)上升，MOSFET、IGBT 進(jìn)口替代剛剛起步

進(jìn)口替代空間巨大

目前國(guó)內(nèi)廠商市占率不足 1%，國(guó)產(chǎn)替代空間巨大。根據(jù) WSTS(全球半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng) 計(jì)協(xié)會(huì))數(shù)據(jù)，全球功率分立器件市場(chǎng)容量 2016 年為 187 億美金。

目前以揚(yáng)杰科技、 捷捷微電為代表的功率半導(dǎo)體龍頭企業(yè)市場(chǎng)占有率不到 1%，進(jìn)口替代的空間巨大。

功率半導(dǎo)體主要市場(chǎng)在中國(guó)，國(guó)產(chǎn)品牌替代率上升是大勢(shì)所趨

中國(guó)是功率半導(dǎo)體最大的市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)廠商與下游客戶的距離更近，與本土客戶的溝通 交流更加順暢，能夠?qū)蛻舻男枨笞龀龈涌焖俚捻憫?yīng)。

功率二極管國(guó)際一線品牌廠 商達(dá)爾科技 58%的收入來自中國(guó)，功率器件領(lǐng)導(dǎo)品牌 NXP 有 41%的收入來自中國(guó)。

目前二極管及中低壓 MOSFET 等成熟產(chǎn)品線，國(guó)外廠商占據(jù)著大部分市場(chǎng)份額。相 比國(guó)外廠商，國(guó)內(nèi)廠商 在服務(wù)響應(yīng)客戶需求，降低成本等方面具 有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，功率器 件 國(guó)產(chǎn)品牌替代率逐漸上升是大勢(shì)所趨。

大陸本土廠商成本領(lǐng)先,盈利能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于海外廠商

在成熟產(chǎn)品線領(lǐng)域，大陸廠商具有成本優(yōu)勢(shì)。

二極管產(chǎn)品線，大陸龍頭廠商揚(yáng)杰科技 的盈利能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于臺(tái)系廠商。

歐美功率器件廠商的產(chǎn)能分布在全球各地，一般來說前段芯片制造制程產(chǎn)能主要分布 在歐美地區(qū)，后段封裝制程則主要分布在菲律賓、馬來西亞、中國(guó)大陸等地區(qū)。

在二 極管等產(chǎn)品線上，前后段制程的區(qū)域分割 使得海外廠商對(duì)客戶的產(chǎn)品 需求響應(yīng)較慢， 而大陸廠商芯片、封裝、銷售集中在某一區(qū)域，能為客戶提供更好的技術(shù)服務(wù)

產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)四:碳化硅技術(shù)革命將重塑行業(yè)格局，國(guó)內(nèi)廠商有 望彎道超車

碳化硅器件優(yōu)勢(shì)明顯，是下一代功率半導(dǎo)體發(fā)展方向

回顧功率半導(dǎo)體的發(fā)展歷史，技術(shù)進(jìn)步不斷誕生新型的功率器件。1957 年美國(guó)通用 電氣研制出世界上第一只晶閘管，開啟了功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕。

六十到七十年 代是晶閘管統(tǒng)治功率器件的全盛時(shí)代;八十年代晶閘管與 MOSFET 共同主導(dǎo)了功率 器件市場(chǎng);到九十年代，晶閘管逐步讓位于 MOSFET 及 IGBT，中小功率應(yīng)用 MOSFET開始主導(dǎo)市場(chǎng)， IGBT 則統(tǒng)治了中大功率應(yīng)用。

碳化硅和氮化鎵是下一代功率半導(dǎo)體的核心技術(shù)方向。碳化硅器件的效率、功率密度 等性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)前市場(chǎng)主流產(chǎn)品。

受制于成本因素，碳化硅功率器件市場(chǎng)滲透率不 到 1%。我們判斷技術(shù)進(jìn)步將推動(dòng)碳化硅成本快速下降，中長(zhǎng)期看碳化硅器件將會(huì)是 功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)主流產(chǎn)品。

目前碳化硅器件主要用于 600 伏及以上的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一些對(duì)能量效率和空間尺 寸要求較高的應(yīng)用，如電動(dòng)汽車充電裝置、電動(dòng)汽車動(dòng)力總成、光伏微型逆變器領(lǐng)域 等應(yīng)用。

碳化硅重在中大功率，氮化鎵重在中小功率碳化硅、氮化鎵在應(yīng)用領(lǐng)域上略有區(qū)分，碳化硅的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用領(lǐng)域集中在中大功率應(yīng)用，而氮化鎵集中在中小功率應(yīng)用。

碳化硅成本不斷下降，滲透率將持續(xù)提升

2012 年碳化硅二極管的成本是硅基肖特基二極管的 5-7 倍，碳化硅 MOSFET 是硅基MOSFET 成本的 10-15 倍。經(jīng)過 3 年時(shí)間，碳化硅二極管的價(jià)格下降了 35%，碳化 硅 MOSFET 的價(jià)格下降了 50%。

功率半導(dǎo)體:大國(guó)重器，戰(zhàn)略性投資機(jī)遇時(shí)不我待

我們認(rèn)為碳化硅成本將持續(xù)下降，驅(qū)動(dòng)成本下降的主要有以下幾個(gè)因素。

(1)4 寸線向 6 寸線遷移的過程降低 20-40%成本。

(2)碳化硅外延片技術(shù)在持續(xù)進(jìn)步，顆粒污染等缺陷率在持續(xù)下 降，推動(dòng)芯片良率 大幅上升。

(3)隨著規(guī)模的擴(kuò)大和經(jīng)驗(yàn)的積累，碳化硅芯片制程工藝日益成 熟，制造的良率在 持續(xù)提升

目前碳化硅、氮化鎵產(chǎn)品的成本相對(duì)較高 ，應(yīng)用領(lǐng)域受限于一些性能 要求高的領(lǐng)域。整體來看，碳化硅器件的良率和硅工藝有著明顯的差距。

汽車應(yīng)用將推動(dòng)碳化硅滲透率快速上升

汽車應(yīng)用領(lǐng)域，碳化硅器件替代硅器件是確定的發(fā)展趨勢(shì)。碳化硅功率器件的應(yīng)用領(lǐng) 域在持續(xù)的拓展。

早期碳化硅主要應(yīng)用于功率校正電路(power factor correction 電 路)，目前量產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓展至光伏逆變器、汽車車載充電機(jī)(onboard charger)。

預(yù)計(jì) 2019-2020 年，電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)將導(dǎo)入碳化硅功率器件，進(jìn)一步拓寬量產(chǎn)應(yīng)用 領(lǐng)域。

目前 Tier-1 汽車供應(yīng)鏈企業(yè)都在嘗試導(dǎo)入碳化硅，積極開展碳化硅功率器件的測(cè)試工 作。豐田在 2015 年 2 月啟動(dòng)了碳化硅功率器件的實(shí)車測(cè)試工作，路測(cè)原型車在 PCU的升壓轉(zhuǎn)換器和電機(jī)控制逆變器搭載了碳化硅功率器件。

據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研信息，比亞迪 已經(jīng)在電動(dòng)車車載充電機(jī)(charger on board)導(dǎo)入碳化硅功率器件。

國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈初具雛形碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈可分為三個(gè)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，一是上游襯底，二是中游外延片，三是下游器件制造。

國(guó)外供應(yīng)鏈體系主要有:

襯底:Cree、Rohm、EPISIL

EPI 外延片:Cree、Rohm、英飛凌、GE、三菱 器件:英飛凌、Cree、Rohm、意法半導(dǎo)體、美高森美、GenSiC、三菱

碳化硅器件方面，國(guó)際上碳化硅 SBD、碳化硅 MOSFET 均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，產(chǎn)品耐壓范 圍 600v-1700v，單芯片電流超過 50A。

國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成相對(duì)完整的碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈體系。

襯底材料:山東天岳、天科合達(dá) 、河北同光晶體、北京世紀(jì)金光

EPI 硅片:東莞天域半導(dǎo)體、廈門瀚天天成

器件:泰科天潤(rùn)、瀚薪、揚(yáng)杰科技、中電 55 所、中電 13 所、科能芯、中車時(shí)代電 氣

模組:嘉興斯達(dá)、河南森源、常州武進(jìn)科華、中車時(shí)代電氣

目前碳化硅市場(chǎng)處于起步階段，國(guó)內(nèi)廠商與海外傳統(tǒng)巨頭之間差距較小，國(guó)內(nèi)企業(yè)有 望在本土市場(chǎng)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)彎道超車。

國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在碳化硅 SBD 形成銷售收入，碳 化硅 MOSFET 的產(chǎn)業(yè)化尚在原型器件研制階段。

另外國(guó)內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出 1700V/1200A的混合模塊(硅 IGBT 與碳化硅 SBD 混合使用)、4500V/50A 等大容量全 SiC 功率 模塊。

原文標(biāo)題：功率半導(dǎo)體廠商和格局匯總

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