《電子技術(shù)應(yīng)用》
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功率半導(dǎo)體 中國(guó)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有待提高

2019-07-05
關(guān)鍵詞: 功率半導(dǎo)體 整流器

  功率半導(dǎo)體主要用作電子元件中的開(kāi)關(guān)及整流器,同時(shí)是矽、砷化鎵、氮化矽等半導(dǎo)體材料,是在經(jīng)過(guò)電學(xué)屬性調(diào)整等一系列工藝后,所得到的電學(xué)元件。

  功率半導(dǎo)體的應(yīng)用十分廣泛,從幾十毫瓦的耳機(jī)放大系統(tǒng),到上千兆瓦的高壓直流傳輸過(guò)程;從儲(chǔ)能、家電,到IT 產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)通訊,只要是涉及電的領(lǐng)域,都存在它的身影。

  而在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中(如下圖),分立器件主要以功率二極體、晶閘管、MOSFET 和IGBT 模組為比重最大的四大元件。

  

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  (資料來(lái)源: WSTS) 全球功率半導(dǎo)體元件市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

  功率半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,市場(chǎng)規(guī)模高達(dá)數(shù)百億美元。根據(jù)Yole資料顯示(如下圖),2018年全球功率半導(dǎo)體分立器件市場(chǎng)規(guī)模為363億美元,預(yù)計(jì)到2022年可達(dá)到426億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.43%。

  

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  (資料來(lái)源: Yole)

  至于廠商分布,根據(jù)IHS 統(tǒng)計(jì)(如下圖),英飛凌占據(jù)全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)約18.5% 的比重,約為第二名安森美的兩倍;此外,全球排名前五的企業(yè)均為美、歐、日企業(yè),合計(jì)市占達(dá)50%。

  

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  (資料來(lái)源: IHS)

  此外,全球排名前十的企業(yè)中沒(méi)有中國(guó)企業(yè),反映出功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中國(guó)廠商還有很大的追趕空間。

  中國(guó)對(duì)于功率半導(dǎo)體有龐大的需求,占全球43% 的比重,遠(yuǎn)超過(guò)第二名的美國(guó)(14%),且隨著中國(guó)環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng),對(duì)功率半導(dǎo)體元件的需求也不斷擴(kuò)大。

  但是,中國(guó)在功率半導(dǎo)體元件領(lǐng)域幾乎處于被動(dòng)局面,包含國(guó)際大廠在中國(guó)設(shè)廠的產(chǎn)能在內(nèi),中國(guó)自給率只有10%。主要原因是中國(guó)在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域起步晚、技術(shù)水準(zhǔn)低、產(chǎn)品線不齊全、企業(yè)規(guī)模小等因素。

  功率半導(dǎo)體兩大應(yīng)用:汽車及通訊

  功率半導(dǎo)體,特別是MOSFET 和IGBT,為汽車電子的核心。無(wú)論在汽車引擎中的壓力感測(cè)器,或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向、變速、制動(dòng),又再者車燈、儀表板等儀器的運(yùn)作控制,都離不開(kāi)半導(dǎo)體功率元件。

  而相對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車,新能源汽車在功率半導(dǎo)體的使用量更大。根據(jù)Strategy Analytics 的分析,在傳統(tǒng)燃油汽車上,功率半導(dǎo)體占整個(gè)車用半導(dǎo)體總值的21%;而在純電動(dòng)車上,這個(gè)比率提升至55%。

  另一大應(yīng)用領(lǐng)域- 通訊產(chǎn)業(yè),則是在基站、交換機(jī)、路由器等等都需要用到功率半導(dǎo)體,其中基地臺(tái)需求最大,比重約50%。

  此外進(jìn)入5G 世代,5G 的高流量資料處理使得基地臺(tái)電源消耗是4G 基地臺(tái)的3 倍,因此5G 基地臺(tái)帶來(lái)更多的電源管理需求,有機(jī)會(huì)帶動(dòng)一波功率半導(dǎo)體市場(chǎng)榮景。

  另一方面則是5G 世代相應(yīng)的消費(fèi)電子裝置如手機(jī),對(duì)功率半導(dǎo)體的需求有顯著增長(zhǎng)。

  以PA 單機(jī)數(shù)量增加來(lái)看,就會(huì)刺激砷化鎵功率器件需求,而5G 手機(jī)大資料傳輸也將推動(dòng)手機(jī)電源管理IC 的需求。同時(shí),5G 的核心技術(shù)Massive MIMO,對(duì)于由MOSFET 構(gòu)成的射頻元件的需求量也明顯提升。

  根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)資訊研究院的資料(如下圖),通訊功率半導(dǎo)體市場(chǎng)將從2017年的57.45億元上升到2021年的70.81億美元。

  

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  (資料來(lái)源: 中國(guó)產(chǎn)業(yè)資訊研究院)

  功率半導(dǎo)體格局及陸廠布局

  功率IC

  市場(chǎng)格局:格局成熟,美國(guó)在該領(lǐng)域具有絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì);歐洲在功率IC 和功率分立器件方面也具有不錯(cuò)實(shí)力;日本雖然廠商數(shù)量多,但整體市占不高。功率IC 下游核心產(chǎn)品—電源IC,由TI、Dialog、Qualcomm 及Maxim 等企業(yè)主導(dǎo)。

  陸廠機(jī)會(huì):短期內(nèi),陸廠無(wú)法取得優(yōu)勢(shì)。

  功率二極管

  市場(chǎng)格局:技術(shù)成熟、市場(chǎng)進(jìn)入門檻低,注重的是生產(chǎn)流程和成本控制。目前龍頭大廠為Vishay,市占11.7%,而排名2~7 名的市占為5%~8%,與第一差距不是非常明顯。

  陸廠機(jī)會(huì):由于生產(chǎn)工藝技術(shù)門檻相對(duì)低,中國(guó)有人力成本優(yōu)勢(shì),因此陸廠可具一定競(jìng)爭(zhēng)力。自2014 年起,中國(guó)二極體及相關(guān)元件出口數(shù)量持續(xù)超過(guò)進(jìn)口額。

  MOSFET

  市場(chǎng)格局:陸廠主要集中在低壓MOSFET 領(lǐng)域,中高壓MOSFET 則是國(guó)際大廠天下。英飛凌占中國(guó)市場(chǎng)近30% 比重,至于中國(guó)士蘭微和吉林華微則只分占2% 及1.1%。而在低壓MOSFET 領(lǐng)域,陸廠落后國(guó)際大廠0.5~1 代,高壓部份則落后1~2 代。

  陸廠機(jī)會(huì):陸廠在低壓領(lǐng)域有與國(guó)際大廠一爭(zhēng)高下的潛力,不過(guò)高壓領(lǐng)域短期能見(jiàn)度低。

  IGBT

  市場(chǎng)格局:英飛凌、三菱電機(jī)、富士電視、德國(guó)SEMIKRON 占有全球超過(guò)70% 的比重。陸廠則有中國(guó)中車、嘉興斯達(dá)、比亞迪、士蘭微投入該領(lǐng)域發(fā)展,但與國(guó)際龍頭相比,實(shí)力差距很大。

  陸廠機(jī)會(huì):在工業(yè)控制、白色家電、動(dòng)車等領(lǐng)域,陸廠較具競(jìng)爭(zhēng)力。士蘭微有部分產(chǎn)品打入白色家電供應(yīng)鏈,而中車、比亞迪等企業(yè)在軌道交通和汽車領(lǐng)域則是有所突破。


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