2035年功率半導(dǎo)體市場規(guī)模超六千億，“一大兩小”最有前景
2035年下一代功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將突破5萬億日元
該研究針對使用 SiC、GaN（氮化鎵）、Ga2O3（氧化鎵）、金剛石和 Si 功率半導(dǎo)體的下一代功率半導(dǎo)體。并且還調(diào)查了功率半導(dǎo)體相關(guān)組件和制造設(shè)備的市場。調(diào)查時間為2022年11月至2023年2月。
富士經(jīng)濟認為，由于汽車和電氣設(shè)備領(lǐng)域的需求增加，以及信息和通信設(shè)備和工業(yè)領(lǐng)域的穩(wěn)定需求，2022 年硅功率半導(dǎo)體市場擴大。盡管消費電子領(lǐng)域的需求趨于穩(wěn)定，但汽車/電子領(lǐng)域仍將繼續(xù)帶動市場，預(yù)計增長至9817億日元（約合人民幣505億元）的規(guī)模。
由于對SiC功率半導(dǎo)體的強勁需求和對GaN功率半導(dǎo)體的強勁需求，2022年下一代功率半導(dǎo)體將比上年增長2.2倍。預(yù)計未來市場將繼續(xù)高速擴張，2023年達到2354億日元（約合人民幣121億元），比2022年增長34.5%，2035年擴大到54485億日元（約合人民幣2807億元），增長31.1倍。
僅SiC功率半導(dǎo)體的市場規(guī)模就超過5萬億日元
富士經(jīng)濟還提到了每種下一代功率半導(dǎo)體的市場前景。
SiC功率半導(dǎo)體以SiC-SBD（肖特基勢壘二極管）、SiC-FET、SiC功率模塊為目標，市場規(guī)模迅速擴大，主要集中在中國和歐洲。2022年數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源等信息通信設(shè)備領(lǐng)域和太陽能發(fā)電等能源領(lǐng)域的需求將大幅增長。富士經(jīng)濟預(yù)測該市場將在 2023 年繼續(xù)增長，達到 2293 億日元（約合人民幣118億元），比 2022 年增長 34.3%。
之后，除了可再生能源的普及和汽車電動化的進展外，由于資本投資導(dǎo)致的產(chǎn)能增加、晶圓直徑的增加以及由于加工技術(shù)的改進而導(dǎo)致的價格下降的進展導(dǎo)致 SiC 功率在 EV 牽引逆變器中的使用，預(yù)計到 2035 年市場規(guī)模將擴大至 5.33 萬億日元（約合人民幣2746億元），是 2022 年水平的 31.2 倍，模塊采用勢頭強勁。
GaN 功率半導(dǎo)體市場預(yù)計將從 2022 年增長 32.6%，到 2023 年達到 57 億日元（約合人民幣3億元），因為它正被用于數(shù)據(jù)中心的 AC 適配器和服務(wù)器電源的高速充電。除了擴大以這些應(yīng)用為中心的市場外，還有望擴大其在車載充電器和DC-DC轉(zhuǎn)換器等EV輔助設(shè)備中的使用，市場有望增長。
Ga2O3功率半導(dǎo)體方面，計劃開始量產(chǎn)SBD，預(yù)計2023年市場規(guī)模將達到4億日元（約合人民幣0.2億元）。此外，由于FET計劃在2025年左右投入實際使用，預(yù)計Si和SiC功率半導(dǎo)體的替代將取得進展，預(yù)計市場將主要在消費和信息通信領(lǐng)域擴大。中長期有望擴展到工業(yè)和能源領(lǐng)域，未來有望擴展到汽車/電子領(lǐng)域。
破題降本提質(zhì)
雖然市場產(chǎn)銷兩旺，但是我國碳化硅功率器件仍處于早期階段。表征之一是目前成本依然偏高，進而限制了下游起量。
郭宇輝介紹，碳化硅器件的工藝要求高，成本達硅基器件的數(shù)倍。“現(xiàn)在碳化硅功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝還不夠成熟，良率不太高。如何降低成本、穩(wěn)定質(zhì)量，是國產(chǎn)碳化硅功率半導(dǎo)體在車上大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵所在。”
張真榕對此表示認可。“碳化硅襯底目前占碳化硅芯片成本的六成左右，降低襯底成本是重點。晶體質(zhì)量、長晶效率、切磨拋損耗，則是襯底生產(chǎn)工藝需要攻克的三座大山。”
破題動力之一，來自于企業(yè)創(chuàng)新。近年來，天岳先進投資25億元擴產(chǎn)6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底材料，露笑科技也推出定增募資25.67億元用于大尺寸碳化硅襯底片等項目。張真榕認為，一方面通過技術(shù)創(chuàng)新，提高效率和良率；另一方面實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)；此外，還需要設(shè)備、材料國產(chǎn)化。
他舉例說，碳化硅晶錠在長晶爐里15-20天長3.5厘米，如果長5厘米，效率將更高。目前，長晶爐等設(shè)備已實現(xiàn)國產(chǎn)化。未來三到五年窗口期，會給國內(nèi)裝備提供平等機會。
破題動力之二還在于生態(tài)構(gòu)建。4月7日，中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導(dǎo)體分會在長沙成立，三安光電、比亞迪、華潤微、斯達半導(dǎo)等上市公司，都有相關(guān)主體成為副理事長單位，而這些主體涵蓋了整車、汽車零部件和芯片三大產(chǎn)業(yè)，明顯指向汽車芯片產(chǎn)業(yè)的上下游更高效的協(xié)同。
IGBT和MOSFET迎來黃金發(fā)展期
中國是全球最大的功率半導(dǎo)體消費國，隨著新能源車、風電、光伏、儲能、充電樁等需求持續(xù)旺盛，IGBT和MOSFET有望步入快速發(fā)展期，并具備廣闊的國產(chǎn)替代空間。
1、MOSFET
MOSFET是低功率細分市場的關(guān)鍵。與其他功率半導(dǎo)體相比，MOSFET的開關(guān)速度快、開關(guān)損耗小，能耗低、熱穩(wěn)定性好、便于集成，在節(jié)能以及便攜領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
在全球5G基礎(chǔ)設(shè)施和5G手機、PC及云服務(wù)器、新能源汽車、新基建等市場推動下，全球MOSFET市場以較高速度增長。從下游應(yīng)用領(lǐng)域的占比來看，汽車電子及充電樁是功率半導(dǎo)體最主要的下游應(yīng)用領(lǐng)域，占比20%-30%，消費電子占比20%以上，工業(yè)領(lǐng)域約占20%。
根據(jù)英飛凌測算，電動汽車中半導(dǎo)體價值量接近傳統(tǒng)汽車的兩倍，在高端電動汽車中MOSFET器件用量可達250只，汽車電動化浪潮將給MOSFET帶來巨大的增量空間。
根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，在功率MOSFET市場，2021年，全球TOP 10的供應(yīng)商市占率合計占比達到78.3%。
從競爭格局來看，全球MOSFET行業(yè)集中度高，歐美廠商占據(jù)第一梯隊。
TOP 10廠商中，中國大陸廠商華潤微、Ne xperia（聞泰子公司）和士蘭微的市占率合計占比僅為12.1%。國內(nèi)企業(yè)在中國MOSFET市場的市占率仍處于較低水平，但收入前十的廠家中已經(jīng)開始出現(xiàn)國產(chǎn)功率器件廠商。出于供應(yīng)鏈安全、市場供應(yīng)緊張等多方面因素的考量，國內(nèi)的整車廠、Tier1等下游客戶會有較大意愿導(dǎo)入國產(chǎn)供應(yīng)商。
2、IGBT
IGBT廣泛應(yīng)用于光伏、風電等大功率逆變器以及新能源汽車電控系統(tǒng)和直流充電樁。IGBT分為IGBT芯片和IGBT模塊。其中IGBT模塊是由IGBT芯片封裝而來，具有參數(shù)優(yōu)秀、最高電壓高、引線電感小的特點，是IGBT最常見的應(yīng)用形式，IGBT模塊常用于大電流和大電壓環(huán)境。
根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù)，國內(nèi)的IGBT產(chǎn)量從2015年的498萬只增長至2021年的2580萬只，規(guī)模不斷增長，但產(chǎn)能與需求之間仍存在較大缺口。
從全球IGBT競爭格局來看，行業(yè)較為集中。英飛凌是行業(yè)的絕對龍頭，在IGBT分立器件和模組的市占率分別達28.87%和33.07%。
2021年，全球IGBT分立器件市占率前三的廠家市場份額合計達到了53.24%，國產(chǎn)廠商僅士蘭微一家以3.5%的市場份額進入全球IGBT分立器件市占率前十廠商。IGBT模組市場CR3達56.91%，國產(chǎn)廠商斯達半導(dǎo)和中車時代的市占率合計占比為5.01%。
2022年國內(nèi)車載功率模塊市場份額方面，已有斯達半導(dǎo)、比亞迪半導(dǎo)和時代電氣三家國內(nèi)廠商躋身前五，合計裝機量占比接近50%，
從國內(nèi)IDM模式的龍頭IGBT產(chǎn)能規(guī)劃來看，比亞迪半導(dǎo)、中車時代2022年8寸晶圓產(chǎn)能均實現(xiàn)翻倍增長，從國內(nèi)Fab廠（華虹半導(dǎo)、中芯紹興、先進積塔）IGBT產(chǎn)能規(guī)劃來看亦能實現(xiàn)60%以上成長。
