2035年功率半導體市場規(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 功率半導體的下一代功率半導體。并且還調查了功率半導體相關組件和制造設備的市場。調查時間為2022年11月至2023年2月。
富士經(jīng)濟認為，由于汽車和電氣設備領域的需求增加，以及信息和通信設備和工業(yè)領域的穩(wěn)定需求，2022 年硅功率半導體市場擴大。盡管消費電子領域的需求趨于穩(wěn)定，但汽車/電子領域仍將繼續(xù)帶動市場，預計增長至9817億日元（約合人民幣505億元）的規(guī)模。
由于對SiC功率半導體的強勁需求和對GaN功率半導體的強勁需求，2022年下一代功率半導體將比上年增長2.2倍。預計未來市場將繼續(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體的市場前景。
SiC功率半導體以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)中心服務器電源等信息通信設備領域和太陽能發(fā)電等能源領域的需求將大幅增長。富士經(jīng)濟預測該市場將在 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，由于資本投資導致的產(chǎn)能增加、晶圓直徑的增加以及由于加工技術的改進而導致的價格下降的進展導致 SiC 功率在 EV 牽引逆變器中的使用，預計到 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 功率半導體市場預計將從 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 適配器和服務器電源的高速充電。除了擴大以這些應用為中心的市場外，還有望擴大其在車載充電器和DC-DC轉換器等EV輔助設備中的使用，市場有望增長。
Ga2O3功率半導體方面，計劃開始量產(chǎn)SBD，預計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，預計Si和SiC功率半導體的替代將取得進展，預計市場將主要在消費和信息通信領域擴大。中長期有望擴展到工業(yè)和能源領域，未來有望擴展到汽車/電子領域。
破題降本提質
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?！艾F(xiàn)在碳化硅功率半導體的生產(chǎn)工藝還不夠成熟，良率不太高。如何降低成本、穩(wěn)定質量，是國產(chǎn)碳化硅功率半導體在車上大規(guī)模應用的關鍵所在?！?/span>
張真榕對此表示認可?！疤蓟枰r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，一方面通過技術創(chuàng)新，提高效率和良率；另一方面實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；此外，還需要設備、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，長晶爐等設備已實現(xiàn)國產(chǎn)化。未來三到五年窗口期，會給國內裝備提供平等機會。
破題動力之二還在于生態(tài)構建。4月7日，中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導體分會在長沙成立，三安光電、比亞迪、華潤微、斯達半導等上市公司，都有相關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鍵。與其他功率半導體相比，MOSFET的開關速度快、開關損耗小，能耗低、熱穩(wěn)定性好、便于集成，在節(jié)能以及便攜領域具有廣泛應用。
在全球5G基礎設施和5G手機、PC及云服務器、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。從下游應用領域的占比來看，汽車電子及充電樁是功率半導體最主要的下游應用領域，占比20%-30%，消費電子占比20%以上，工業(yè)領域約占20%。
根據(jù)英飛凌測算，電動汽車中半導體價值量接近傳統(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。出于供應鏈安全、市場供應緊張等多方面因素的考量，國內的整車廠、Tier1等下游客戶會有較大意愿導入國產(chǎn)供應商。
2、IGBT
IGBT廣泛應用于光伏、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)廠商斯達半導和中車時代的市占率合計占比為5.01%。
2022年國內車載功率模塊市場份額方面，已有斯達半導、比亞迪半導和時代電氣三家國內廠商躋身前五，合計裝機量占比接近50%，
從國內IDM模式的龍頭IGBT產(chǎn)能規(guī)劃來看，比亞迪半導、中車時代2022年8寸晶圓產(chǎn)能均實現(xiàn)翻倍增長，從國內Fab廠（華虹半導、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。
