半導(dǎo)體未來(lái)風(fēng)向如何，功率IGBT又應(yīng)用于什么行業(yè)。

2020年下半年開(kāi)始全球疫情帶來(lái)的居家隔離和遠(yuǎn)程辦公的需求催生了PC和服務(wù)器的強(qiáng)勁需求，同時(shí)“雙碳”政策下電動(dòng)車(chē)和光伏發(fā)電領(lǐng)域?qū)τ诠β拾雽?dǎo)體的需求井噴，但是海外大廠受到疫情影響產(chǎn)能供給嚴(yán)重不足，因此拉開(kāi)了這一輪功率半導(dǎo)體的漲價(jià)行情，預(yù)計(jì)2021年行業(yè)增速超過(guò)30%。
不同于市場(chǎng)擔(dān)憂的功率半導(dǎo)體行業(yè)景氣度開(kāi)始向下，據(jù)我們測(cè)算，即使新增供給開(kāi)出，行業(yè)整體供需仍處于緊平衡。
行業(yè)內(nèi)部供給結(jié)構(gòu)開(kāi)始進(jìn)行調(diào)整，預(yù)計(jì)消費(fèi)類(lèi)相關(guān)功率芯片由于供給逐步恢復(fù)價(jià)格會(huì)有所回落，但是車(chē)規(guī)MOSFET和小信號(hào)產(chǎn)品由于海外廠商減產(chǎn)轉(zhuǎn)移至IGBT和SiC仍處于供不應(yīng)求，IGBT在電動(dòng)車(chē)和光伏、風(fēng)電等新能源需求驅(qū)動(dòng)下仍然景氣度非常高，所以我們判斷2022年功率半導(dǎo)體行業(yè)雖然細(xì)分賽道有所分化，但是行業(yè)景氣度總體仍然向上。
電動(dòng)車(chē)大時(shí)代：IGBT
廠商IDM為王
在新能源汽車(chē)和光伏、風(fēng)電等清潔能源的需求推動(dòng)下，此輪功率半導(dǎo)體新周期最受益的是以IGBT為代表的中高壓功率器件，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)車(chē)規(guī)IGBT/SiC模塊市場(chǎng)規(guī)模在2025年將達(dá)到300億元人民幣左右，如果考慮光伏逆變器帶來(lái)的100億左右增量需求和工業(yè)領(lǐng)域的存量需求，預(yù)計(jì)2025年國(guó)內(nèi)IGBT為代表的中高壓功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將增至600億元左右。
2022年預(yù)計(jì)全球新增IGBT供給不足6萬(wàn)片/月，而且海外大廠英飛凌和安森美的交期仍在在一年左右，行業(yè)供給仍然非常緊張。
國(guó)內(nèi)IGBT芯片廠商如時(shí)代電氣、士蘭微的IGBT產(chǎn)能已經(jīng)投產(chǎn)，下游客戶驗(yàn)證已經(jīng)大部分完成，預(yù)計(jì)2022年國(guó)內(nèi)IGBT廠商的國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程將提速，我們認(rèn)為具有IDM產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)的廠商在車(chē)規(guī)IGBT領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)更加明顯，能夠同時(shí)保證較快的產(chǎn)品迭代速度和較短的產(chǎn)品交付周期。
碳化硅新世界：襯底成為
產(chǎn)業(yè)鏈最重要的環(huán)節(jié)
功率半導(dǎo)體作為電子電力控制的關(guān)鍵器件，技術(shù)持續(xù)提升的方向在于單位電壓的安培容量，不斷提高輸出效率，采用碳化硅襯底制作的功率器件相對(duì)于硅基而言具備天然優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗都大幅降低，提升了逆變效率。
碳化硅基器件的價(jià)值量最大的環(huán)節(jié)在于襯底，由于碳化硅襯底的長(zhǎng)晶速度減慢，良率非常依賴工藝積累，所以在襯底資源已經(jīng)成為SiC時(shí)代的核心資源。
我們認(rèn)為在SiC功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，對(duì)于器件廠綜合競(jìng)爭(zhēng)力的要求已經(jīng)從設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)一體化延伸至上游襯底材料的全產(chǎn)業(yè)鏈把控，目前全球范圍內(nèi)的襯底爭(zhēng)奪戰(zhàn)基本結(jié)束，未來(lái)國(guó)內(nèi)功率器件廠商對(duì)于襯底資源的掌控將成為碳化硅新世界的核心競(jìng)爭(zhēng)力，建議關(guān)注即將登陸科創(chuàng)板的國(guó)內(nèi)SiC襯底龍頭廠商天岳先進(jìn)。
物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)化和智能化帶來(lái)功率半導(dǎo)體新周期
物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)化和智能化
帶來(lái)功率半導(dǎo)體新周期
復(fù)盤(pán)2020-2021年功率半導(dǎo)體周期：漲價(jià)與隱憂。
2019年底開(kāi)啟的5G手機(jī)滲透率提升成為整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)需求動(dòng)能的來(lái)源，市場(chǎng)對(duì)于5G手機(jī)在未來(lái)幾年的強(qiáng)勁增長(zhǎng)充滿信心，但是進(jìn)入2020年全球范圍內(nèi)出現(xiàn)新冠疫情，5G手機(jī)的需求爆發(fā)被按下了暫停鍵。
隨著疫情的進(jìn)一步發(fā)展，居家辦公帶來(lái)了遠(yuǎn)程服務(wù)器的巨量需求，沉寂十年的筆電市場(chǎng)迎來(lái)大幅增長(zhǎng)，同時(shí)雙碳政策推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)電動(dòng)車(chē)的高速發(fā)展進(jìn)一步刺激了對(duì)于功率半導(dǎo)體的需求。
在需求端一片向好的增長(zhǎng)趨勢(shì)下，芯片供給端由于受到疫情的影響大幅縮水，全球功率半導(dǎo)體封測(cè)重鎮(zhèn)馬來(lái)西亞無(wú)限期封城無(wú)疑對(duì)功率半導(dǎo)體行業(yè)雪上加霜。
2020年疫情以來(lái)筆記本出貨創(chuàng)近十年新高：

由于功率半導(dǎo)體供需錯(cuò)配，本來(lái)產(chǎn)品價(jià)格較低的功率器件在晶圓廠產(chǎn)能供給的優(yōu)先權(quán)就比較低，晶圓產(chǎn)能供給緊張的時(shí)候代工和封測(cè)成本端大幅上升，各大功率半導(dǎo)體廠商紛紛大幅上調(diào)產(chǎn)品價(jià)格，預(yù)計(jì)行業(yè)平均價(jià)格漲幅超過(guò)20%，部分產(chǎn)品甚至價(jià)格上漲了7-8倍。
根據(jù)我們對(duì)于2020-2021年這一輪周期的復(fù)盤(pán)，行業(yè)平均毛利率在2021年Q3創(chuàng)近十年歷史新高，行業(yè)接近29%的增速高點(diǎn)也遠(yuǎn)超上一輪周期的增速高點(diǎn)。
但是瘋漲的功率半導(dǎo)體行情也讓市場(chǎng)對(duì)于2022年的價(jià)格回調(diào)壓力充滿擔(dān)憂，大家對(duì)于2018年Q4開(kāi)始的下行周期中價(jià)格下跌的慘烈仍歷歷在目，尤其是消費(fèi)類(lèi)相關(guān)的功率半導(dǎo)體價(jià)格，2022年跌價(jià)壓力較大。
2014-2021年功率半導(dǎo)體行業(yè)周期：

功率半導(dǎo)體下游應(yīng)用全面開(kāi)花，電動(dòng)車(chē)
和光伏/風(fēng)電新能源領(lǐng)域需求激增
在全球分立器件的下游需求中汽車(chē)占比最高，達(dá)到35%左右，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中汽車(chē)行業(yè)對(duì)于分立器件的用量占比為27%。
以MOSFETs為代表的中低壓分立器件廣泛應(yīng)用于汽車(chē)的電動(dòng)天窗、雨刮器、安全氣囊、后視鏡等領(lǐng)域，純電汽車(chē)的車(chē)載充電機(jī)（OBC）、DC-DC轉(zhuǎn)換器對(duì)于MOSFETs的需求進(jìn)一步增加。
另外汽車(chē)車(chē)燈轉(zhuǎn)為LED大燈以后，MOSFETs的需求量從原來(lái)每個(gè)車(chē)燈需要1顆增加至18顆，很多造車(chē)新勢(shì)力熱衷的車(chē)頂和側(cè)邊漸變玻璃對(duì)于MOSFETs的需求也在增長(zhǎng)。
傳統(tǒng)燃油車(chē)中僅有少量的IGBT單管用于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器，純電汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)為電池以后，IGBT模塊成為電驅(qū)系統(tǒng)中逆變器的標(biāo)配，此外新能源汽車(chē)在車(chē)載充電機(jī)（OBC）、DC-DC升壓器、電空調(diào)驅(qū)動(dòng)也需要用到IGBT單管。
根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研與我們測(cè)算，四驅(qū)版本的純電車(chē)型前后雙電機(jī)各需要18顆IGBT，車(chē)載充電機(jī)需要4顆，電動(dòng)空調(diào)8顆，合計(jì)一臺(tái)電動(dòng)車(chē)需要48顆IGBT芯片。
單車(chē)用到的MOSFETs和IGBTs：
根據(jù)StrategyAnalytics測(cè)算，傳統(tǒng)燃油車(chē)功率半導(dǎo)體用量?jī)H為71美元，48V輕混車(chē)型功率半導(dǎo)體價(jià)值量增值至90美元，而純電車(chē)型的功率半導(dǎo)體用量增幅高達(dá)364%，大幅上漲至330美元。
2020年混動(dòng)和純電車(chē)型單車(chē)半導(dǎo)體價(jià)值量分布：

雙碳政策下，以光伏和風(fēng)電為代表的新能源發(fā)電的裝機(jī)量大幅增長(zhǎng)，太陽(yáng)能發(fā)電中DC-DC直流轉(zhuǎn)換器和光伏逆變器均需要用到IGBT作為功率開(kāi)關(guān)。
其中逆變器的效率很大程度上取決于設(shè)計(jì)使用的元器件，元器件的性能可以由功率損耗來(lái)衡量，功率損耗分為導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。
相較于MOSFETs而言，IGBT適用于較低開(kāi)關(guān)頻率和大電流的應(yīng)用，大電流下IGBT的導(dǎo)通損耗比MOSFET更低，MOSFET有能力滿足高頻、小電流的應(yīng)用，具有更低的開(kāi)關(guān)損耗，更適合開(kāi)關(guān)頻率在100KHz以上的逆變器模塊。
從逆變器類(lèi)別來(lái)看，由于微型及單相逆變器功率較小，一般采用IGBT單管方案為主，高功率三相逆變器則采用IGBT模塊，低功率三相逆變器則兩種方案都有采用。
目前集中式光伏逆變器成本在0.16-0.17元/W，組串式光伏逆變器成本在0.2元/W左右，總體光伏逆變器成本在0.2元/w，IGBT模塊占光伏逆變器的成本比例約為15%，每GW對(duì)應(yīng)功率半導(dǎo)體的價(jià)值量約為0.3億-0.4億元。
光伏中用到的MOSFETs和IGBTs：

除了電動(dòng)車(chē)和光伏發(fā)電兩大驅(qū)動(dòng)力以外，智能家居中也大量用到功率半導(dǎo)體的分立器件，比如多功能掃地機(jī)器人。
在一個(gè)掃地機(jī)中，可能會(huì)有不同的部分用到這樣的功率分立器件：無(wú)線充電、電池管理系統(tǒng)、音頻放大器、吸塵器、清潔系統(tǒng)電機(jī)控制、移動(dòng)電機(jī)控制等，由于功能不同，所需要的MOS也不盡相同，大約在2-6顆不等。
掃地機(jī)用到的功率半導(dǎo)體：

功率半導(dǎo)體行業(yè)
競(jìng)爭(zhēng)格局
全球功率半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模在2019年達(dá)到464億美元，相較于上一輪高景氣周期的2018年同比下滑3.53%：
2020年和2021年在疫情影響全球進(jìn)入“居家辦公模式”，服務(wù)器和PC的強(qiáng)勁復(fù)蘇疊加高景氣的電動(dòng)車(chē)和新能源發(fā)電需求刺激，功率半導(dǎo)體行業(yè)迎來(lái)拐點(diǎn)。
SIA預(yù)計(jì)2021年全球半導(dǎo)體的銷(xiāo)售額將達(dá)到5530億美元，創(chuàng)下新高，同比增長(zhǎng)25.6%，全球功率半導(dǎo)體龍頭廠商英飛凌Infineon，恩智浦NXP，意法半導(dǎo)體STM，安森美ONsemi，2021年前三季度分別成長(zhǎng)32.5%，31.43%，31.8%和28.5%，我們預(yù)計(jì)全球功率半導(dǎo)體的行業(yè)增速預(yù)計(jì)在2021年有望達(dá)到30%，市場(chǎng)規(guī)模將接近600億美元。
從全球功率半導(dǎo)體分立器件需求結(jié)構(gòu)來(lái)看，汽車(chē)是需求最大的領(lǐng)域，占比達(dá)到35%，其次是工業(yè)和消費(fèi)電子領(lǐng)域，需求占比分別為27%和13%。
全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模：

全球功率半導(dǎo)體分立器件需求結(jié)構(gòu)：

從產(chǎn)品形態(tài)分類(lèi)，功率半導(dǎo)體可以分為分立器件、模組和功率IC三大類(lèi)別，一類(lèi)是分立器件指單管，即1顆芯片加上封裝外殼，第二類(lèi)是模塊，把幾個(gè)單管和特定功能的電路封裝在一起構(gòu)成模塊，第三類(lèi)就是功率IC，包括交流直流轉(zhuǎn)換器AC/DC，直流-直流轉(zhuǎn)換器DC/DC，電源管理IC和驅(qū)動(dòng)IC。
2019年分立器件/模組與功率IC的市場(chǎng)規(guī)模分別為224億和240億美元，其中英飛凌是分立器件和模組市場(chǎng)當(dāng)之無(wú)愧的全球龍頭，市占率高達(dá)19%，美國(guó)功率半導(dǎo)體大廠安森美市占率為8.4%，功率IC市場(chǎng)占有率最高的是德州儀器TI，市場(chǎng)份額為16%，其次是英飛凌和ADI，占比分別為7.7%和7.2%。
2019年全球分立器件與模組市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局：

2019年全球功率IC市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局：

根據(jù)Omdia的統(tǒng)計(jì)，2019年國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模約為177億美元，約占全球市場(chǎng)需求的38%，2020年隨著半導(dǎo)體行業(yè)復(fù)蘇進(jìn)入新一輪高增長(zhǎng)周期。
目前國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體分立器件廠商營(yíng)收規(guī)模最大的是聞泰科技收購(gòu)的安世半導(dǎo)體，2020年?duì)I收達(dá)到96.4億元人民幣，2021年大幅成長(zhǎng)53.3%，功率半導(dǎo)體營(yíng)收增至147.8億元。
我國(guó)本土IDM廠商中功率半導(dǎo)體營(yíng)收規(guī)模最大的廠商是華潤(rùn)微電子，2020年公司功率半導(dǎo)體營(yíng)收達(dá)到28億元，預(yù)計(jì)2021年?duì)I收同比增長(zhǎng)49.3%，超過(guò)41億元人民幣。
Fab-less模式為代表的MOSFET廠商無(wú)錫新潔能和IGBT模組廠商嘉興斯達(dá)半導(dǎo)在2021年實(shí)現(xiàn)了更快的成長(zhǎng)，2021年?duì)I收兩者預(yù)計(jì)將分別大增64.8%和71.6%。
前十大國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體廠商2021年?duì)I收規(guī)模合計(jì)達(dá)到362.5億元，同比成長(zhǎng)57.4%，相較于國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)
2021年前三季度16.1%的成長(zhǎng)速度，顯示了功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)超預(yù)期的復(fù)蘇態(tài)勢(shì)。