新能源汽车推动功率半导体加速发展

功率半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心，未来在新能源(电动汽车、风电、光伏)、工业、电源、变频及 IOT 设备的需求带动下，呈现稳健增长态势，Yole 预测，2017-2021 年功率器件市场规模 CAGR 为 5.39%，其中 MOSFETs(5.23%)，IGBT(9.02%)，功率模块(6.20%)。 在新能源汽车等新兴需求拉动下，2019 年 Q1 功率半导体呈现淡季不淡的趋 势 

1.1 2019 年 Q1 功率半导体维持高景气 

在新能源(电动汽车、光伏、风电)、变频家电、IOT 设备等需求拉动下， 功率半导体呈现淡季不淡的良好趋势，根据富昌电子 2019 年Q1市场行情 报告，Mosfet、IGBT 的产品交期依然普遍在30周以上，且价格有所上调。 

高低压 MOSFET、IGBT 英飞凌货期最长，达到 39-52 周，供给紧缺情况依 然严峻。 

晶体管、二极管、逻辑器件货期也大都呈现延长的趋势，涨价趋势明显。 

1.2 2019 年 1 月中国电动汽车销售同比增长 138% 

中国汽车工业协会(以下简称“中汽协”)发布的 2019 年新一期的产销数 据，2019年 1 月，新能源汽车产销分别完成 9.1 万辆和 9.6 万辆，比上年同 期分别增长 113%和 138%。

其中纯电动汽车产销分别完成 6.7 万辆和 7.5 万辆，比上年同期分别增长141.1%和 179.7%;插电式混合动力汽车产销分别完成2.4万辆和 2.1 万辆， 比上年同期分别增长 59.9%和 54.6%。

纯电动依然是新能源市场的主力军，占据着 78%的市场份额。但混合动力 自 2018 年起就表现出强大的市场增势，在后补贴时代，综合性能更强的混 合动力车型会更具市场竞争力。 

我们看好新能源汽车产业的发展，相对于传统汽车而言，新能源汽车单车 功率半导 体器件使 用量成 倍增长 ，汽车 电动化进 程将带 动功率 半导体 器件 产业快速发展。 

2.1 电子装置电能转换与电路控制的核心 

功率器件是电子装置电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电压和频 率，或将 直流转换 为交流 ，交流 转换为 直流等的 电力转 换，也 可精准 的将 发动机从 低速到高 速的循 环运转 ，或用 于太阳能 电力转 送至电 站，或 给各 家电、电器等提供安定的电源，并同时可具有节能的功效。

2.2 全球功率半导体器件需求发展稳健

功率器件是半导体的一个重要分支，根据WSTS 的统计，2017 年全球功率器件产值同比增长 10.7%，在半导体总产值中占比 5.3%。

功率器件可以分为电源管理IC、功率模组和功率分立器件三大类，其中功率分立器件又可以分为全控制器件、半控制器件和不可控器件。

Yole预测，2016年全球功率器件市场规模约为292亿美元，预计至2022年 市场规模将增长至 364 亿美元，2016-2022 年复合增速为 3.8%。其中， 2022 年电源管理 IC 市场规模约为 187 亿美元，2016-2022 年复合增速为 3.4%;功率模组市场规模约为 50 亿美元，复合增速为 7.0%;功率分立器 件市场规模约为 137 亿元，复合增速为 3.1%。 

2017 年，功率分立器件市场规模约 154 亿美元，同比增长 12.2%，主要是 电动汽车及 IOT 等新兴市场需求，预计到 2023 年将达到 188 亿美元， 2016-2023 年年均复合增速 4.4%。 

功率半导体器件可用于几乎所有的电子制造业，其下游应用非常广泛，包 括新能源(风电、光伏、电动汽车)、消 费电子、智能电网、轨道交通 等， 根据每个细分产品的物理性能不同(主要 是针对高频和高功率两大性能)， 不同的功率器件(MOSFET、IGBT、SiC 等)可以应用于不同的领域。 

功率半导体器件按照下游应用领域，主要可以分为五大类，包括工业控制(市场占比约为23%)，消费电子(20%)，计算机(20%)，汽车电子(18%)，网络通信(15%)。 

MOSFET、IGBT、整流桥是功率半导体器件中最为重要的三个细分产品，2017年 MOSFET 在功率器件中的占比达到 41%，整流桥 21%，功率模块 占比 23%，IGBT则为 7%。 

MOSFET:MOSFET 全称金属氧化物半导体场效应管，是一种可以广泛使 用在类比 电路与数 位电路 的场效 晶体管 ，依照其“通道”的极 性不同 ，可 分为 n-type 与 p-type 的 MOSFET。在普通电子电路中，MOS 管通常被用于 放大电路或开关电路，而在主板上的电源稳压电路中，MOSFET 扮演的角 色主要是判别电位。MOSFET 器件速度极快，耐冲击性好，故障率低，电 导率负温度 系数，扩 展性好 。大 功 率应用 时成本 不敏感 ，因此 低压大电 流 是 MOSFET的强项。 

IGBT:IGBT 全称绝缘栅双极晶体管，它是由 BJT 和 MOSFET(组成的复 合全控型电压驱动式功率器件。IGBT 是在 VDMOSFET 基础之上演化发展 而来的，结构十分相似，主要不同之处是 IGBT 用 P+衬底取代了 VDMOS 的 N+衬底，形成 PNPN 四层结构，正向导通时 J1 结正偏，发生一系列反 应，产生 PN 结电导调制效应，从而有效降低了导通电阻和导通电压，增 大了 IGBT 的流通能力。IGBT 具有电导调制能力，相对于功率 MOSFET 和双极晶体管具有较强的正向电流传导密度和低通态压降。IGBT 稳定性比 MOSFET 稍差，强于 BJT，但 IGBT 耐压比 MOSFET 容易做高，不易被 二 次 击 穿而失效，易 于高压应用领域。 

2.3 中国功率器件市场规模全球首位，国产替代空间大

根据赛迪顾问统计，2016年，中国功率器件(包括功率IC和功率模组)的市场规模达到 1494.5 亿元，2017 年市场规模则为 1611.1 亿元，同比增长7.80%，为全球最大的功率器件市场。赛迪预计中国功率器件市场规模未来 三年 CAGR 达到 7.83%，高于全球平均增速。

中国功率器件市场占比全球达 40%:中国是全球最大的功率器件消费国， 功率器件细分的主要几大产品在中国的市场份额均处于第一位。其中， MOSFET 中国市场规模占比全球为 39%，IGBT 为 43%，BJT 为 49%，电 源管理 IC 为 47%，其他如晶闸管，整流器，IGBT 模组等等产品中国市场 占比均在 40%左右。 

国内龙头全球市占率依旧很低，与国际大厂差 距明显: 与整个半导体产业 类似，对比海外的功率器件IDM 大厂，国内的功率器件龙头企业(扬杰科 技、华微 电子、士 兰微、 斯达半 导体、 英恒科技 等)的 年销售 额仍是 巨头 们的几十 分之一且 产品结 构偏低 端，表 明中国功 率器件 的市场 规模与 自主 化率严重不相匹配，国产替代的空间巨大。

海外巨头对华功率器件销售逐年增加:全球功率器件 IDM 龙头企业在华的 销售占比 在过去几 年也是 稳步提 升，目 前第一大 厂英飞 凌中国 销售占 比从 2012 年的 16%提升至 2017 年的 25%，而 Texas Instruments 的中国销售占比 也从 2012 年的 42%提升至 2017 年的 44%，进一步验证了国内功率器件市 场的发展速度要明显快于全球平均速度。 

3.1 新能源车显著提升单车电子组件价值量 

汽车电子通常是车载汽车电子控制装置和车体汽车电子控制装置的总称， 常由半导 体器件组 成的、 用以感 知、计 算、执行 汽车的 各个状 态、功 能的 系统，主 要以提高 汽车的 舒适性 、安全 性、经济 性、娱 乐性为 主要目 的。 其中车体 汽车电子 控制装 置包括 发动机 控制系统 、底盘 控制系 统和车 身电 子控制系统(车身电子 ECU)，车载汽车电子控制装置包括娱乐通讯系统、 驾驶辅助系统等。 

未来五年中国汽车电子 CAGR 达到 11.5%:随着汽车逐步向智能化和电动 化发展，未来三年全球汽车电子市场将从 2017 年的 2070 亿美元增长至 2400 亿美元，三年复合增速 5.05%。而中国市场的复合增速将会快于全球 平均增速(一方面 来自于 单车汽 车电子 价值量的 提升， 另一方 面来自 中国 汽车销量的增长)，预计到 2022 年，中国汽车电子市场规模将达到 9968 亿 元，未来五年复合年增长率为 11.5%。 

新能源车行业将进入高增长的成长期:2017 年全球新能源车销量 190 万辆， 其中中国新能源车销量 68 万辆。预测 2022 年全球新能源车销量将达到 600 万辆，18-22 年销量CAGR达到 25.86%，而 2020 年中国新能源车销量将达 到 230万辆，18-20 年销量 CAGR 达到50.11%。新能源车将在全球范围内(尤其是中国)加速渗透。 

新能源汽车对电子的需求更加明显，纯电动车汽车电子成本占比达 65%: 从各种车型的成本结构来看，纯电动汽车的汽车电子成本占比达到了 65%， 而目前的传统燃油车中紧凑型车为 15%，中高档汽车为 28%，因此新能源 车的普及将会显著提升对汽车电子的需求。2017 年中国新能源车用电子零 部件市场规模达到 181 亿元，预计到 2022 年市场规模将达到 1045 亿元， 未来五年新能源汽车电子的市场规模复合增速将达到 42.0%，远远高于中 国汽车电子行业平均增速。

3.2 汽车半导体，智能化及电动化下的”芯”机遇

汽车半导体是汽车电子中的一个重要分支，16-21 年全球行业复合增速达 12.9%:2017 年全球汽车半导体市场规模 355 亿美元，同比增长 16.4%， 在全球半导体产业中占比 8.7%。国金证券半导体陆行之团队预测 2021 年 全球汽车半导体市场规模将达到 559 亿美元，在半导体产业中的占比将提 升至 11.4%。2016-2021 年汽车半导体市场规模复合增速 12.9%，远远高于 半导体行业的平均增速(6.2%，数据来源于 IHS 和 ABI Research)，以及其 他主要 的应 用领域 如工 业领 域(6.8%)，数据 处理(6.7%)， 消费(6.6%)， 通信(4.8%)，智能卡(4.1%)等。 

全球汽车半导体市场稳健增长，中国增速更快。

汽车电动化和智能化是推动汽车半导体增长的主要驱动力，随着电动 汽车数量的增多及智能驾驶的不断渗透，预计至 2025 年，全球汽车 半导体市场容量将从 2017 年的 345 亿美元增长至 830 亿元，年均复 合成长率 11.6%。 

2017 年，中国车用半导体市场规模 75 亿美元，占比全球车用半 导体市场 21.1%;预测 2025 年中国车用半导体市场规模将达到 229 亿美元，占比全球车用半导体市场提升至 26.1%，17-25 年复 合增速为 15%，高于全球增速。 

新能源汽车“安全”第一，安全系统半导体价值量占比提升:汽车半导体 被用于汽 车五大模 块领域 ，包括 车身、 底盘、安 全系统 、驾驶 信息和 动力 传动。随 着汽车电 动化和 智能化 的推进 ，未来半 导体在 安全系 统模块 中的 用量将会显著增加，预计占比将从 2015 年的 17%提升至 2020 年的 24%; 而动力传 动模块、 驾驶信 息模块 和底盘 模块的半 导体用 量占比 基本维 持不 变，2020 年分别为 22%、21%、10%;车身模块的半导体用量占比下降明 显，从 2015 年的 28%下降至 2020 年的 24%。 

进一步细分，引擎控制和撞击警告系统的半导体用量增加最多:从 2015 年 到 2020 年，动力传动模块的引擎控制系统半导体用量增加最多，达到 56 亿美元， 安全系统 模块的 撞击警 告系统 和远程控 制与通 信系统 半导体 用量 分别增加 41 亿和 13 亿美金，而驾驶信息模块的汽车导航系统和仪表系统 半导体用量分别增加 22 亿和 19 亿美金。 

从功能到智能，汽车主动 安全技术 是未来 汽车电 子最强劲 的增长 动力之 一: 

主动安全 包括制 动防抱 死系统( ABS )、电 子制动 力分配 装置(EBD)、车 身电子稳定控制系统(ESC)、牵引力制动系统(TCS)，以及如今主流配 置中的主动 巡航、 偏航预警 、自动刹 车等等 。汽 车 和电子 智能系 统的结 合， 是 从“ 被动”转向“ 主动”的根本原因，需要使用大量的 汽车半导体。 

3.3 轻型车功率器件 2020 年市场超百亿美元，16-20 年 CAGR 达 13.1% 

根据汽车半导体可以分为五大类，分别是功率器件(Power)、传感器(Sensor)、处理器(Processor，Main for MCU)、ASSP(主要是 Connectivity 和 Amplifier)、Logic 和其他。 

汽车中采用大量的半导体器件，根据 Strategy Analytics 和 Infineon 的最新数 据(2018 年 5 月)，燃油车单车半导体价值量约 375 美元，纯电动增加一倍， 约 750美元。其中，传统燃油车中功率器件单车价值量 71 美元，48V 轻度 混动车中功率器件单车价值量 146美元，重度混动车和插电混动车中功率 器件单车价值量 371 美元，而纯电动车中功率器件成本为 455 美元，占比车用半导体 61%，相较于燃油车增长 541%。因此，我们认为混动和纯电 动 汽 车 的加速渗透将 成为功率器件行业最强劲的驱动力。 

假设 16-21 年轻型汽车总销量复合增速 2.5%，至 2020 年轻型汽车总销量约 10277 万辆 ，Infineon 预测 2020 年 48V/MHEV 销量约 350 万 辆， FHEV/PHEV约 600万辆，BEV约 250辆，功率器件每年涨价 CAGR为 3%， 仅考虑轻型车，2020 年车用功率器件市场约 108.05亿美元，而 2016 年为 66.10 亿美元，16-20 年复合增速 13.1%，高于汽车半导体平均增速。 

功率器件在汽车中的应用领域主要有:1)驱动系统:电动机控制、变速箱 控制、制动 控制和 转向控 制;2) 引擎系 统:引 擎控制; 3)车 身:前 大灯 控制、室内灯控制、AV 及附件控制。 

与 传统燃 油车不同 ，新能 源车动 力源发 生根本性 改变， 对汽车 动力传动 系 统中的功率器件提出新需求:新能源车采用蓄电池作储能动力源， 给电机 驱动系统 提供电能 ，驱动 电动机 ，推动 车轮前进 ，属于 电力驱 动系统 。电 力驱动系 统是新能 源车的 心脏， 分为电 力部分和 机械装 置两部 分，其 中电 力部分主 要包括电 动机、 能量转 换器、 电子控制 器和电 源系统 。功率 器件 在新能源 车上的应 用与传 统燃油 车相比 ，主要增 加了在 电力驱 动系统 上的 应用，包括电动机调速系统、能量转换器、充电器等。 

48V/MHEV 驱动系统新增功率器件价值量约 77 美元，FHEV 驱动系统新增 功率器件 254 美元，PHEV 驱动系统新增功率器件 262 美元，BEV 驱动系 统新增功率器件 360 美元。因此，新能源车新增功率器件价值量主要就是 来 自 于 汽车的驱“三 电”系统，包括电力控制，电力驱动 和电池系统。 

(1)电动调速系统:功率器件在新能源车电机调速系统中，主要有两种形 式:用于直 流电动 机的斩 波器和交 流电机 的逆变 器。(1 )斩波 器:对 于直 流电动机 调速系统 ，一般 采用斩 波器， 其功率电 路比较 简单， 效率也 比较 高。随着 功率器件 的发展 ，斩波 器的频 率可做到 几千赫 兹，因 而很适 合用 作直流牵 引调速。 新能源 车采用 直流电 机驱动， 无论是 串励电 机，还 是他 励电机，都采用斩波器作为功率变换器。斩波器的功率器件多采用MOSFET和 BJT。(2)逆变器在DC/DC变换方式中，一般采用直流斩波 器加逆变器和 DC/DA逆变器两种方式。由于新能源车的电源电压低，采用 前种方式，传输能量环节过多，会降低整个系统的效率。而采用 PWM 电 压型逆变 器，则线 路简单 、环节 少、效 率高。另 外，现 在还出 现了谐 振直 流环节变 换器和高 频谐振 交流环 节变换 器。由于 采用零 电压或 零电流 开关技术，谐 振式变换 器具有 开关损 耗小、 电磁干扰 小、低 噪声、 高功率 密度 和高可靠性等优点。 

(2)能量转换器:新能源车能量转换器的主要部件是功率器件。目前常用 的功率器件有 CTO、BJT、MOSFET、IGBT、SITSITH、MCT，其中 CTO、MCT 具有高开关速度、高能量传输能力、优越的动态特性及高可靠 性，很适 合于电动 汽车驱 动，同 时功率 器件能影 响到能 量转换 器的结 构。 直—直流及直—交流转换器各自应用于直流电动机和交流电动机。 

(3)车载充电装置:发展车载充电器是发展新能源汽车的必要条件, 因为 它能将交 流电网的 电能有 效地补 充到每辆 电动汽 车的蓄 电池中。充 电 器 的 功能就是将交流电变为直流电, 这就需要使用 IGBT等功率器件。新能源汽 车队这些 功率器件 提出新 的要求 ，不仅 要求恒流 恒压二 段式充 电，还 要求 高效、轻 量，有自 检及自 动充电 等多种 保护功能 ，并且 能程控 设定充 电时 间曲线、监视电池温度, 对电网无污染等。 

(4)充电桩:作为新能源汽车必不可少的基础配套设施，我国充电桩行业 也正处于高速增长的建设期，未来市场空间广阔。根据国家发展改革委等 发布的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020 年)》，到 2020 年， 新增集中式充换电站超过 1.2 万座，分散式充电桩超过 480 万个。Infineon统计 100 kW 的充电桩需要的功率器件价值量在 200-300美元，预计至 2020 年中国充电桩建设对功率器件的总投资额约 9.6-14.4亿美金，而其中 MOSFETs，IGBT模块是充电桩的核心器件。 

不同电动化汽车所需要的功率半导体器件数量不同，随着纯电动车型的增 多，汽车功率半导体器件将迎来量价齐升。 

n功率半导体器件在电源管理行业应用越来越广泛，未来数据中心、5G、 IOT、新能源等领域将是功率半导体器件快速增长的核心领域。 

4.1 光伏风力发电量快速增长，工业功率器件迎新增长动力 

n2015 年全球发电量 6414 GW，预计 2025 年全球发电量将达到 8647 GW， 10 年 CAGR 为 3.0%，其中可再生能源发电量增速较快，CAGR 达到 5.9%; 进一步细 分，太阳 能发电 和风能 发电量 的增速要 高于可 再生能 源发电 量的 复合增速，太阳能发电量 15-25 年 CAGR 为 16.4%，风能发电量 CAGR 为 8.8%，远高于行业的平均增速。从地区来看，风电增长较快的地区包括 中国，欧 洲和美国 ，而太 阳能发 电增长 较快的地 区则有 中国， 欧洲， 美国 和其他亚太地区。

风电: 风电主要是中国美 国在积 极发展 ，从中 长期来看 ，风力 发电量 处于 稳步增长的态势。相较于火力发电，每1MW 的风电厂的半导体需求量是 火电厂的 30 倍，2011 年风电机的功率为 1.5 MW，2017 年已经增长至 2-3 MW。风力发电量的稳定增长将对功率半导体提出新的需求。

太阳能发电:IHS 预测，2016-2021 年太阳能发电对 IGBT 模组的需求复合 增速为 9.0%。为了有效地满足绿色能源太阳能发电及逆变并网的需求，就 需要控制、驱动器和输出功率器件的正确组合，IGBT 是作为功率开关的必 然之选，而 PV 逆变器也将是第一批使用 SiC 基的器件之一，这将显著提 升 IGBT 的价值量。 

储能:储能对新能源的利用具有重大意义。随着储能成本逐年下降，储能 技术不断 提升，储 能在全 球范围 内越来 越受到重 视。如 今，储 能正以 不可 阻挡之势，引领世界走向能源利用新格局。

在储能领域，2017 年每MW储能容量所需功率器件价值量为 3200 欧元， 2017 年储能用功率器件市场规模544万欧元，至 2024 年将达到 3104 万欧 元，17-24年 CAGR 为 28.2%。目前全球储能量占发电量比例不足5‰，随着储能量 的逐渐增 加，这 一领域 功率器 件的市场 规模在 未来长 时间内 保持 高速增长。 

4.2 全球家用电器变频化，是家电功率器件的主要驱动力 

变频家电向家用电器供给的电流不是固定频率的交流电， 而是随着家用电 器的工作 情况而自 动调整 频率的 变频电 流，由于 家庭入 户电流 均为固 定频 率交流电，变频功能由家电中的功率转换器实现。 

相对于传 统的家电 产品， 变频家 电产品 在能效、 性能及 智能控 制等方 面有 明显的先 天优势。 近年来 ，变频 家电正 处在全面 发展的 阶段， 主要应 用于 空调、微 波炉、冰 箱、热 水器等 耗电较 大的电器 。举例 来讲， 相较于 不可 变频冰箱，可变频冰箱的使用寿命长，噪音小，并且能够节省 40%的能耗。 

IHS 统计，2017 年全球家用电器销量约 7.11 亿台，其中 4.67 亿台为不可变 频家电，占比达到 66%，而可变频家电数量为 2.44 亿台，占比为 34%。预 计到 2022 年可变频家电销售量将达到 5.85 亿台，占比达到 65%，17-22 年 销售量 CAGR 为 19.1%，而不可变频家电销售量将下降至 3.17 亿台，占比 减少至 35%。 

而可变频家 电的快 速放量 ，将显著 提升单 位家电中 半导体 的价值 量， Infineon 预测半导体价值量将从不可变频的 0.7 欧元提升至 9.5 欧元，而增 加的半导体主要是属于功率半导体，假设 9.5 欧元是单位可变频家电的平 均半导体价值量，预计 2022 年家电半导体市场空间将从 2017 年的 26.45 亿欧元增长至 57.79 亿元，17-22 年 CAGR 为 16.9%。 

n功率器件细分产品主要包括 MOSFETs，功率模块，整流桥，IGBT 等。根 据 Yole Development 统计和预测，17-21 年功率器件市场规模 CAGR 为 5.39%，其中 MOSFETs(5.23%)，IGBT(9.02%)，功率模块(6.20%)， 二极管(2.8%)，晶闸管(2.71%)，整流桥(4.72%)。 

5.1 汽车和工控领域需求旺盛，17-21 年 MOSFETs 复合增速 5.23% 

2016 年，全球 MOSFETs 市场规模接近 62 亿美元，受益于汽车和工控领域 的稳定增长，功率 MOSFETs 在汽车应用市场的市场占到整体的 20%，超 过了在计算机和数据存储应用中的表现。预计到 2022 年，随着新能源汽车 销量的快速放量，功率 MOSFETs 在汽车应用市场占比将提升至 22%，而 计算存储和工控领域的市场占比则分别达到 19%和 14%，三者合计占到 55%。 

功率 MOSFETs被用于汽车的刹车系统，引擎管理，动力转向系统和其他 小型电机控制电路:随着汽车电动化提升，MOSFETs 在纯电动汽车和混动 汽车中的转换器(Converter)，小型插电式混 动汽车和纯电动汽车的充 电器(3-6 kW)，48V 的 DC-DC 转换器，以及其他启动/停止功能模块的微型逆 变器等等汽车零部件中的应用将会更加广泛。未来 5-10 年，电动车用 MOSFETs 在整个 MOSFETs 市场中会变得越来越重要。 

5.2 汽车电动化推动 IGBT高增长，预测 16-22 年复合增速 15.7% 

2017 年，全球 IGBT 芯片和模组的市场规模约为 37.3 亿美元，Yole 预测， 2022 年 IGBT(含 IGBT 模组)市场空间将达到 55 亿美金，年均复合增长 8.1%，主要的增长即来自于 IGBT 模组。

下游应用领域的主要驱动力主要来自于汽车电动化带来的需求，2016 年汽 车 IGBT 市场为 8.64 亿美元，2022 年将增长至约 20.7 亿美元，16-22 年 CAGR 为 15.7%，2022 年汽车 IGBT 市场占比整体市场将达到接近 40%。 另一个驱动力是电机 IGBT，Yole 预测电机 IGBT 市场 16-22 年 CAGR 为 4.6%。 

其他应用领域如光伏和风力发电对 IGBT 需求量较为受政策影响，未来市 场规模相对 显得动 态，需 要跟踪每 年新增 新能源 发电装机 量。而 消费电 子、 白电等领域未来将会向节能方向发展，因此对 400-1700 V 的中低功率 IGBT 仍然有比较稳定增长的需求，16-22 年白电领域对 IGBT 需求 CAGR 为 6%。 

5.3 第三代化合物半导体的新挑战和新机遇，大有作为 

半导体经过近百年的发展后，目前已经形成了三代半导体材料。第一代半 导体材料 主要是指 硅、锗 元素等 单质半 导体材料;第二 代半导 体材料 主要 是指化合物半导体 材料，如砷化 镓(GaAs)、锑化铟(InSb);三元化合 物半 导体，如 GaAsAl、GaAsP; 第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC) 、氮化 镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体 材料，其中最为重要的就是 SiC 和 GaN。 

和第一代、 第二代 半导体 材料相比 ，第三 代半导 体材料具 有宽的 禁带宽 度， 高的击穿 电场、高 的热导 率、高 的电子 饱和速率 及更高 的抗辐 射能力 ，因 而更适合 于制作高 温、高 频、抗 辐射及 大功率器 件，通 常又被 称为宽 禁带 半导体材料(禁带宽度大于2.2ev),也称为高温半导体材料。 

氮化镓:GaN 是继硅和砷化镓后的新一代半导体材料，具有带隙宽(室温 下，Eg=3.39 eV)、原子键强、导热率高、化学性能稳定(几乎不被任何酸 腐蚀)、抗辐照能力强、结构类似纤锌矿 、硬度很高等特点，在光电子 、高 温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。GaN 器件早已被 应用到军 事雷达和 有线电 视等相 关设施 中，过去 受限于 成本问 题民用 领域 进展相对缓慢，近些年 GaN 的材料成本和制造成本均在下降。 

碳化硅:SiC 是新一代宽禁带半导体，它具有热导率高(比硅高 3 倍)、与 GaN 晶格失配小(4% )等优势，采用碳化硅作衬底的 LED 器件亮度更高、 能耗更低、寿命更长、单位芯片面积更小，且在大功率LED 方面具有非常 大的优势。此外，碳化硅除了用作 LED 衬底，它还可以制造高耐压、大功 率电力电子器件如肖特基二极管(SBD/JBS)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、晶闸管(GTO)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 等，用于智能电网、太阳能并网、电动汽车等行业。 

GaN/SiC基 MOSFETs:硅基 MOSFETs 已经发展了 20 年，不断的技术进 步和发展使得 MOSFET 器件的体积和成本显著地下降。MOSFETs 被广泛 使用在各个电子电力相关领域，但是，硅基MOSFETs 的性能也逐渐达到 了物理极限。 

SiC 和 GaN基 MOSFETs 突破性能极限，技术升级势在必行:为了追求更 小的器件 体积以及 更好的 性能， 功率器 件厂商逐 渐推进 下一代 技术方 案的SiC 和GaN基 MOSFETs。举例来讲，1)SiC基 MOSFETs 相较于硅基 MOSFETs 拥有高度稳定的晶体结构，工作温度可达 600 °C;2)SiC的击穿 场强是硅的十倍多，因此 SiC 基 MOSFETs 阻断电压更高;3)SiC 的导通 损耗比硅器件小很多，而且随温度变化很小;4)SiC 的热导系数几乎是 Si 材料的 2.5 倍，饱和电子漂移率是 Si 的 2倍，所以 SiC 器件能在更高的频 率下工作。 

未来 5-10 年，GaN 器件首先会在中低压(100-200V)的高频开关领域崭露 头角，但是市场占比仍然会比较小;在 600V 的高频领域，GaN 和 SiC 器 件均会开 始渗透， 但只是 在某些 特定的 应用场景 中，如 纯电动 车中的 车载 充电器以及数据中心供电单元(在车载充电器中，SiC 基 MOSFETs 可以缩 小充电器体积约 50%，同时可以提升充电功率减少充电时间)。其余绝大部 分 MOSFETs 市场仍将被兼具可靠性和成本优势的硅基 MOSFETs 所占据。 

综上所述，未来 5-10年第三代半导体功率器件的主要驱动力还是电动汽车 和 混动汽 车的渗 透。 在电池容量成为电 动车瓶 颈问题 的背景下 ，提高 充电 功率和效 率，节省 行车过 程中的 能耗等 问题是提 升电动 车续航 能力的 有效 途径，因 此，常规 车用硅 基功率 器件均 具备被第 三代半 导体功 率器件 替代 的可能性。 

未来 Si 仍将主导电动汽车市场，但是 SiC 将迅猛发展，尤其是全 SiC 模组。 

SiC半导体将快速增长，除电动汽车领域外，预计2017至2027年年均复合 增速达到 14.8%，增长最快的领域为充电桩，在各类产品中，全碳化硅模 块及碳化硅结型场效应晶体管增长较快。

SiC基功率器件在快速大功率充电方面优势明显，预计2017至2023年均复合增速达到 21%。

6.1 全球功率半导体呈现欧美日三足鼎立之势 

据 IHS 统计，2017 年全球功率半导体器件与模组市场规模为 185 亿美元， 欧美日呈现三足鼎立之势，英飞凌位居第一，占比 18.6%，安森美次之， 占比 8.9%，前十大公司合计市占率达到 58.9%，日本企业占据 5 席，合计 占比达到 19.7%。 

2017 年，全球 MOSFET 市场规模达到 66.5 亿美元，英飞凌以绝对优势排 名第一，市占率达到 26.3%，前五大公司市占率达到 62.5%。

2017 年，分立 IGBT 市场规模为 11 亿美元，英飞凌排名第一，市占率高达38.5%，前五大公司合计占比达到 71.5%。 

2017 年，IPMs 市场规模为 15.7 亿美元，三菱排名第一，市占率为 36.4%，前五大公司合计占比达到 80.2%。

2017 年，IGBT 模组市场规模为 26.3 亿美元，英飞凌排名第一，市占率为 32.6%，前五大公司合计占比达到 66.9%。 

6.2国内功率半导体突围，迎来发展良机

我国是全球最大的功率半导体市场，国际龙头企业较大部分收入来自中国 地区，以达尔科技和恩智浦为例，其收入的 58%和 41%来自中国大陆。由 此可见， 我国功率 半导体 市场需 求量巨 大，本土 厂商拥 有非常 大的进 口替 代空间。 

在全球功率半导体市场上，中高端产品生产厂商主要集中在欧洲、美国和 日本地区。欧美日的功率半导体厂商大部分属于IDM厂商，英飞凌、达尔 科技、安 森美、恩 智浦等 是行业 中的龙 头企业。 中国台 湾地区 也是较 大的 功率半导体产地，厂商大多属于 Fabless 厂商，产品主要集中在低端领域。 我国功率半导体市场占据全球 50%左右份额，在高端产品领域，90%依赖 进口。 

我国半导体厂商主要为 IDM 模式，生产链较为完善，但产品主要集中在二 极管、低压 MOS 器件、晶闸管等低端领域，生产工艺成熟且具有成本优势， 行业中的 龙头企业 盈利水 平远高 于台湾 地区厂商 。而在 新能源 、轨道 交通等高端产 品领域， 国内仅 有极少 数厂商 拥有生产 能力， 高端产 品市场 主要 被英飞凌、安森美、瑞萨、东芝等欧美日厂商所垄断。 

我国功率半导体市场中，本土厂商在低端产品领域已经开始进口替代，扬 杰科技、 斯达半导 体、华 微电子 、士兰 微、三安 光电、 捷捷微 电、富 满电 子、苏州 固锝、新 洁能是 行业中 的优质 企业，但 市场份 额占比 仍然较 低， 闻泰科技收购安世半导体，安世半导体主营MOSFET、分立器件及逻辑器 件，是全球知名的模拟半导体公司，公司产品 40%以上应用于汽车电子， 我们看好后期的整合发展。 

我国功率半导体厂商在低端领域生产工艺成熟，而在高端领域，市场仍被 国外企业 所垄断。 国内市 场发展 前景广 阔，实现 技术突 破、产 品提升 ，以 及进口替代，是我国功率半导体行业未来发展的必然选择。 

2017年功率半导体器件市场规模达到185亿美元，其中采用12英寸制程约20亿美元，占比约 10.8%，大部分都还在采用 6、8寸制程，我们研判，未 来 3-5 年虽然会有一部分产品转向 12 寸制程，但仍主要以 8 英寸为主。由 于 8 英寸晶圆设备已停产，全球晶圆厂在 8 寸扩产方面幅度不大，我们认 为，在需求不断提升的情况下，8 英寸晶圆产能部分产品仍吃紧，车用功 率半导体表现尤为明显，需求旺季，功率半导体器件有望涨价，看好 8 英 寸晶圆代工厂华虹半导体。