隨著中美科技較量短兵相接，兩會(huì)上代表委員們關(guān)于中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的提案和建議備受矚目。其中民進(jìn)中央擬提交“關(guān)于推動(dòng)中國(guó)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)科學(xué)發(fā)展的提案”。
提案表示，近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了一系列政策措施支持和推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，取得了較為突出的成效，已基本完成了產(chǎn)業(yè)鏈的布局，且在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域呈現(xiàn)多點(diǎn)開(kāi)花的良好形勢(shì)。
但是，當(dāng)前從全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)看，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的硅材料功率半導(dǎo)體仍然有巨大的發(fā)展空間，有研究顯示全球市場(chǎng)的碳化硅及氮化鎵等新材料功率半導(dǎo)體芯片市場(chǎng)應(yīng)用量是約3億多美金，硅材料功率半導(dǎo)體芯片市場(chǎng)應(yīng)用量超過(guò)200億美金。國(guó)際市場(chǎng)的IGBT芯片主流是硅材料5代、6代及7代產(chǎn)品，國(guó)際功率半導(dǎo)體行業(yè)認(rèn)為，硅材料功率半導(dǎo)體材料已經(jīng)有30多年的大規(guī)模市場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證，穩(wěn)定可靠，價(jià)格低，尚有技術(shù)發(fā)展空間等特點(diǎn)，在未來(lái)至少7至8年左右仍是市場(chǎng)應(yīng)用主流。另一方面以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體材料正蓬勃發(fā)展，而我國(guó)碳化硅、氮化鎵功率半導(dǎo)體器件研發(fā)起步晚，在技術(shù)上仍有很大差距?？上驳氖牵趪?guó)家多項(xiàng)科研計(jì)劃的扶持下，這方面已經(jīng)大幅縮小了與國(guó)際的技術(shù)差距，并取得了不少成就。
隨著工業(yè)、汽車、無(wú)線通訊和消費(fèi)電子等領(lǐng)域新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)以及節(jié)能減排需求日益迫切，我國(guó)功率半導(dǎo)體有龐大的市場(chǎng)需求，容易催生新產(chǎn)業(yè)新技術(shù)，在國(guó)家政策利好下，功率半導(dǎo)體將成為“中國(guó)芯”的最好突破口。
為此，建議：
一、進(jìn)一步完善功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，大力扶持硅材料功率半導(dǎo)體芯片技術(shù)攻關(guān)，立項(xiàng)支持硅材料功率半導(dǎo)體材料、芯片、器件等設(shè)計(jì)和制造工藝流程技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年布局和發(fā)展，我國(guó)在硅材料IGBT芯片技術(shù)方面有一定的技術(shù)基礎(chǔ)和沉淀，可以將集中突破硅材料6代功率芯片產(chǎn)品設(shè)計(jì)及批量制造工藝技術(shù)作為發(fā)展重點(diǎn)，采取先易后難、解決“有無(wú)”問(wèn)題的發(fā)展策略，盡快實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體芯片自主供給。
二、加大新材料科技攻關(guān)。大數(shù)據(jù)傳輸、云計(jì)算、AI技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)，包括下一步的能源傳輸，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度及容量提出了越來(lái)越高的要求，大功率芯片的市場(chǎng)需求非常大。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)看，碳化硅、氮化鎵等新材料應(yīng)用于功率半導(dǎo)體優(yōu)勢(shì)明顯，是下一代功率半導(dǎo)體的核心技術(shù)方向。目前碳化硅、氮化鎵市場(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。
一是要把功率半導(dǎo)體新材料研發(fā)列入國(guó)家計(jì)劃，全面部署，竭力搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。
二是引導(dǎo)企業(yè)積極滿足未來(lái)的應(yīng)用需求，進(jìn)行前瞻性布局。推動(dòng)功率半導(dǎo)體龍頭企業(yè)著力攻克一批產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)難題，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)。
三是要避免對(duì)新概念的過(guò)熱炒作。新材料從發(fā)現(xiàn)潛力到產(chǎn)業(yè)化，需要建立起高效的產(chǎn)學(xué)研體系，打造更加開(kāi)放包容的投資環(huán)境。
三、謹(jǐn)慎支持收購(gòu)國(guó)外功率半導(dǎo)體企業(yè)。通過(guò)收購(gòu)很難實(shí)現(xiàn)完全學(xué)會(huì)和掌握國(guó)際先進(jìn)的功率半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)及制造工藝技術(shù)，同時(shí)海外工廠制造的產(chǎn)品仍然存在著無(wú)法出口到中國(guó)的危險(xiǎn)。
功率半導(dǎo)體概述
功率半導(dǎo)體是電子裝置電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，本質(zhì)上，是通過(guò)利用半導(dǎo)體的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)電源開(kāi)關(guān)和電力轉(zhuǎn)換的功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻、變相、變壓、逆變、整流、增幅、開(kāi)關(guān)等，被廣泛應(yīng)用于汽車、通信、消費(fèi)電子和工業(yè)領(lǐng)域。
功率半導(dǎo)體主要分為功率器件、功率IC。其中功率器件主要包括二極管、晶體管、晶閘管三大類別，其中晶體管是分立器件中市場(chǎng)份額最大的種類。常見(jiàn)晶體管主要有BJT、IGBT和MOSFET。MOSFET和IGBT逐漸成為主流，而多個(gè)IGBT可以集成為IPM模塊，用于大電流和大電壓的環(huán)境。功率IC是由功率半導(dǎo)體與驅(qū)動(dòng)電路、電源管理芯片等集成而來(lái)的模塊，主要應(yīng)用在小電流和低電壓的環(huán)境。
圖：功率半導(dǎo)體分類（中銀證券）
根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2017年功率IC占全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模的54%，是市場(chǎng)份額占比最大的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品；MOSFET市場(chǎng)規(guī)模占比17%；功率二極管市場(chǎng)規(guī)模占比15%；由于IGBT的操作頻率范圍較廣，能夠覆蓋較高的功率范圍，市場(chǎng)規(guī)模占比12%。
圖：功率半導(dǎo)體市場(chǎng)結(jié)構(gòu)（新時(shí)代證券）
二極管：二極管是最簡(jiǎn)單的功率器件，通常用于穩(wěn)壓電路、整流電路、檢波電路等。整流器由二極管與一些金屬堆疊而成，二者在功能上相似。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，2016年全球二極管及整流器市場(chǎng)規(guī)模為33.43億美元，其中整流器市場(chǎng)規(guī)模為27.58億美元，占比為82.50%。
MOSFET（金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）：可廣泛運(yùn)用于數(shù)字電路和模擬電路，運(yùn)用于開(kāi)關(guān)電源、鎮(zhèn)流器、高頻感應(yīng)加熱等領(lǐng)域。MOSFET在功率器件中占比最高，2018年全球MOSFET市場(chǎng)規(guī)模為59.61億美元，占功率器件市場(chǎng)的39.78%。預(yù)計(jì)2020年全球市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)68.81億美元。
圖：全球MOSFET市場(chǎng)規(guī)模（新時(shí)代證券）
IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）：是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的核心，廣泛應(yīng)用于逆變器、變頻器等，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，小到家電、數(shù)碼產(chǎn)品，大到航空航天、高鐵等領(lǐng)域，新能源汽車、智能電網(wǎng)等新興應(yīng)用也會(huì)大量使用IGBT。IGBT分為IGBT芯片和IGBT模塊，IGBT模塊常用于大電流和大電壓環(huán)境。預(yù)計(jì)2022年全球IGBT芯片市場(chǎng)規(guī)模為14.07億美元，IGBT模塊市場(chǎng)規(guī)模為47.75億美元。
圖：全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模
功率IC：功率IC通常由功率器件、電源管理芯片和驅(qū)動(dòng)電路集成而來(lái)，能承受的電流比較小，能承受大電流的模塊一般是IGBT集成形成的IPM模塊。功率IC可以分為以下五大類：線性穩(wěn)壓、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器、 電壓基準(zhǔn)、開(kāi)關(guān)IC和其他功率IC。
功率半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)
根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2017年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為327億美元，預(yù)計(jì)到2022年達(dá)到426億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為5.43%。其中，工業(yè)、汽車、無(wú)線通訊和消費(fèi)電子是功率半導(dǎo)體的前四大終端市場(chǎng)。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)，2017年工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)占全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的34%，汽車領(lǐng)域占比為23%，消費(fèi)電子占比為20%，無(wú)線通訊占比為23%。隨著對(duì)節(jié)能減排的需求日益迫切，功率半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域從傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域和4C領(lǐng)域逐步進(jìn)入新能源、智能電網(wǎng)、軌道交通、變頻家電等市場(chǎng)。
圖：全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模
圖：功率半導(dǎo)體終端市場(chǎng)格局
受益于工業(yè)、電網(wǎng)、新能源汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域新興應(yīng)用不斷出現(xiàn)，功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2017年全球功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模為144.01億美元，預(yù)計(jì)到2022年功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到174.88億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為3.96%。
圖：全球功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模
工業(yè)領(lǐng)域：工業(yè)領(lǐng)域是功率半導(dǎo)體最大的市場(chǎng)，數(shù)控機(jī)床、牽引機(jī)等電機(jī)對(duì)功率半導(dǎo)體需求很大，主要使用的功率半導(dǎo)體是IGBT。
根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)，2016年全球工業(yè)功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模為90億美元，受益于工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，2020年全球工業(yè)功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到125億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為8.56%。
汽車電子：與傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)汽車將新增大量與電池能源轉(zhuǎn)換相關(guān)的功率半導(dǎo)體器件，功率半導(dǎo)體應(yīng)用大幅上升。根據(jù)麥肯錫統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，純電動(dòng)汽車的半導(dǎo)體成本比傳統(tǒng)汽車高出近1倍。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院、英飛凌數(shù)據(jù)，2017年全球汽車功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為58億美元，預(yù)計(jì)到2020年達(dá)到70億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率6.47%。
同時(shí)，與新能源汽車相配套的充電樁對(duì)功率半導(dǎo)體需求也很大，新能源汽車充電樁分為直流IGBT充電樁和交流MOSFET充電樁，預(yù)計(jì)2020 年直流充電樁需求為151萬(wàn)個(gè)，交流充電樁需求90.6萬(wàn)個(gè)，2020年全球充電樁市場(chǎng)對(duì)功率半導(dǎo)體的需求為15.22億美元。
智能電網(wǎng)：智能電網(wǎng)發(fā)電過(guò)程中使用大量的逆變器和整流器，其中核心的功率半導(dǎo)體是 IGBT。光伏電網(wǎng)還需要使用大量的光伏二極管，預(yù)計(jì)2020年全球光伏功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模27.54億美元。
通信行業(yè)：5G將成為通信功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的增長(zhǎng)動(dòng)力，5G通信帶動(dòng)基站等設(shè)備的建設(shè)。通信設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模不斷提升，功率半導(dǎo)體需求不斷增加，根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，全球通信功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將由2017年的57.45億美元增長(zhǎng)至2020年的65.96億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為4.71%，5G基站升級(jí)是通信功率半導(dǎo)體市場(chǎng)最重要的推動(dòng)力。
消費(fèi)電子：消費(fèi)電子類型很多，電視、手機(jī)、冰箱、空調(diào)等產(chǎn)品都要使用功率半導(dǎo)體，一般是小電壓的功率半導(dǎo)體，如MOSFET等。受益于Type-C接口普及以及電子產(chǎn)品升級(jí)換代，消費(fèi)電子對(duì)功率半導(dǎo)體需求穩(wěn)步增加。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2017年全球消費(fèi)電子功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模為19.6億美元，預(yù)計(jì)到2020年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到23億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為5.48%。
市場(chǎng)格局
功率半導(dǎo)體行業(yè)壁壘較高，在高端功率器件領(lǐng)域，以美、日、歐龍頭廠商為主導(dǎo)。根據(jù)IHS統(tǒng)計(jì)，英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)體、三菱電機(jī)、東芝半導(dǎo)體是全球前五的功率半導(dǎo)體供應(yīng)商，前五大供應(yīng)商市場(chǎng)占比達(dá)到42.6%，前十大供應(yīng)商占比達(dá)到60.6%。
而功率半導(dǎo)體廠商大多采用IDM模式，有完整的晶圓廠、芯片制造廠和封裝廠，垂直整合優(yōu)勢(shì)明顯，對(duì)成本和質(zhì)量控制能力很強(qiáng)，實(shí)力強(qiáng)勁。歐美日的功率半導(dǎo)體廠家大多是IDM模式，以高端產(chǎn)品為主；中國(guó)大陸的廠商大多也是IDM模式，產(chǎn)品以低端二極管和低壓MOSFET為主，實(shí)力較弱；中國(guó)臺(tái)灣以Fabless模式為主，主要負(fù)責(zé)芯片制造和封裝。
圖：功率半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)格局情況
從供給端來(lái)看，全球功率半導(dǎo)體的主要產(chǎn)地集中在歐美日，占據(jù)全球功率半導(dǎo)體大部分的市場(chǎng)份額。其次是中國(guó)臺(tái)灣，目前占據(jù)全球10%的市場(chǎng)份額。中國(guó)大陸以二極管、低壓MOSFET、晶閘管等低端功率半導(dǎo)體為主，目前實(shí)力較弱，占據(jù)全球10%的市場(chǎng)份額。
從需求端來(lái)看，中國(guó)是全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)空間占全球比例39%，居第一位；
如此看來(lái)，中國(guó)大陸功率半導(dǎo)體呈供需嚴(yán)重不匹配的格局，且國(guó)內(nèi)以低端產(chǎn)品為主，國(guó)產(chǎn)替代缺口巨大。隨著新領(lǐng)域的應(yīng)用增加以及歐美產(chǎn)品升級(jí)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到國(guó)內(nèi)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)將有很大的增長(zhǎng)空間。
圖：全球功率器件供給按照區(qū)域劃分占比
圖：全球功率器件需求按區(qū)域劃分占比
全球功率半導(dǎo)體廠家
中國(guó)大陸生產(chǎn)企業(yè)：
楊杰科技：光伏二極管領(lǐng)域龍頭，國(guó)內(nèi)功率器件市占率第二。
捷捷微電：消費(fèi)電子領(lǐng)域晶閘管龍頭， 國(guó)內(nèi)晶閘管市場(chǎng)占有率45%以上。
臺(tái)基股份：工控領(lǐng)域晶閘管龍頭。
華微電子：中功率IGBT行業(yè)國(guó)內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)者。
士蘭微：中高功率IGBT國(guó)內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè)。
斯達(dá)半導(dǎo)：國(guó)內(nèi)IGBT龍頭，IGBT全球前十。
華潤(rùn)微：國(guó)內(nèi)營(yíng)業(yè)收入最大、產(chǎn)品系列最全的MOSFET廠商。
聞泰科技：安世半導(dǎo)體分立器件、邏輯器件、MOSFET器件的主要產(chǎn)品市占率均位于全球前三。
蘇州固锝：國(guó)內(nèi)整流器件龍頭、全球最大的二極管生產(chǎn)商之一。