功率半導(dǎo)體“扶搖直上”全因搭上新能源汽車，產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)會(huì)如何把握？
關(guān)鍵詞： 半導(dǎo)體 新能源汽車 消費(fèi)電子
無獨(dú)有偶，北京君正、匯頂科技、卓勝微等主攻消費(fèi)電子的企業(yè)，其凈利潤(rùn)都出現(xiàn)了下滑，甚至有的企業(yè)凈利潤(rùn)下滑達(dá)到了49.61%，接近50%。
而功率半導(dǎo)體的風(fēng)景獨(dú)好。當(dāng)整個(gè)行業(yè)都在忙于去庫(kù)存時(shí)，功率半導(dǎo)體成為唯一的例外。安森美及英飛凌的車規(guī)MOSFET等產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)高位，IGBT始終是短缺的貨源，SIC更是乘著汽車的大風(fēng)，需求一路“扶搖直上”。
功率半導(dǎo)體IDM龍頭華潤(rùn)微在談到業(yè)績(jī)營(yíng)收增長(zhǎng)的情況時(shí)表示：“公司工控及汽車電子在營(yíng)收中的占比不斷提升，占比近50%。消費(fèi)類目前尚未見明顯好轉(zhuǎn)?！?/span>
當(dāng)消費(fèi)電子需求降至冰點(diǎn)，新能源汽車的爆發(fā)帶來了功率半導(dǎo)體的新增長(zhǎng)點(diǎn)。
功率半導(dǎo)體“攀上”了汽車
要了解功率半導(dǎo)體是如何”攀上“汽車的，還得從汽車的火爆開始說起。
眾所周知，在市場(chǎng)對(duì)節(jié)能減排和駕駛舒適性的更高要求下，新能源汽車逐步走向時(shí)代舞臺(tái)中央。全球來看，2022年全球純電動(dòng)汽車銷量達(dá)到780萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)68%，而在全球新車銷量下滑1%的背景下，這更加突顯出新能源汽車的強(qiáng)勁增長(zhǎng)。更加值得注意的是，我國(guó)新能源汽車的產(chǎn)銷已經(jīng)連續(xù)8年保持全球第一。
新能源汽車的閃亮登場(chǎng)，背后是對(duì)功率半導(dǎo)體需求的大幅增加。據(jù)Strategy Analytics測(cè)算，傳統(tǒng)燃油車功率半導(dǎo)體用量?jī)H71美元，而新能源汽車上功率半導(dǎo)體用量至少翻番，純電動(dòng)車(BEV)上更是大幅增長(zhǎng)至384美元，增幅高達(dá)441%。
也就是說，生產(chǎn)一臺(tái)電動(dòng)汽車需要的功率半導(dǎo)體遠(yuǎn)比之前多得多。新能源汽車的火爆帶來了對(duì)于功率半導(dǎo)體的需求增長(zhǎng)，但碰巧遇上了半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的供應(yīng)不足，這就帶來了長(zhǎng)期以來的“缺芯”。
實(shí)際上，產(chǎn)業(yè)內(nèi)一直在說的缺芯中，就是汽車的芯片缺貨最嚴(yán)重。在汽車工廠不斷尋找芯片的時(shí)候，小鵬汽車董事長(zhǎng)何小鵬甚至有一次在微博上用可達(dá)鴨玩偶急求汽車芯片。
雖然半導(dǎo)體供應(yīng)鏈在2022年已經(jīng)恢復(fù)，消費(fèi)電子還出現(xiàn)庫(kù)存積壓的情況，但目前來說，汽車對(duì)于功率半導(dǎo)體的需求仍然沒有緩解。
車規(guī)功率半導(dǎo)體，交貨期一再延長(zhǎng)，截至2022年11月，功率半導(dǎo)體的交貨時(shí)間已從5月底的31~51周延長(zhǎng)至39~64周。
IGBT成為短缺的大戶，全球知名元器件分銷商富昌電子公布了2023年半導(dǎo)體產(chǎn)品Q1貨期，從交貨周期看，ST的IGBT 貨期為47-52周，Microsemi的IGBT 貨期為42-52周，IXYS的IGBT 貨期為50-54周，Infineon的IGBT 貨期為39-50周，F(xiàn)airchild的IGBT 貨期為39-52周。
業(yè)界人士談IGBT缺貨現(xiàn)象，直言“漲價(jià)搶貨已不是新鮮事，不是價(jià)格多高的問題，而是根本買不到”，其分析這波缺貨潮還會(huì)延續(xù)一陣子。
正是在這場(chǎng)“新能源”的風(fēng)暴中，攀上汽車大生意的功率半導(dǎo)體企業(yè)賺的盆滿缽滿。
以國(guó)際功率半導(dǎo)體龍頭英飛凌為例來看，在這波動(dòng)的下行周期中，英飛凌發(fā)布了最好的業(yè)績(jī)。英飛凌發(fā)布的財(cái)報(bào)顯示，在截至9月30日的第四財(cái)季，其營(yíng)收41.43億歐元，同比增長(zhǎng)38%至11.36億歐元；同期利潤(rùn)達(dá)到7.35億歐元，同比增長(zhǎng)58%。
品類眾多，市場(chǎng)規(guī)模高達(dá)452 億美元
從發(fā)展歷程來看，20世紀(jì)50年代，功率二極管、功率三極管面世并應(yīng)用于工業(yè)和電力系統(tǒng)；20世紀(jì)60至70年代，晶閘管等半導(dǎo)體功率器件快速發(fā)展；20世紀(jì)70年代末，平面型功率MOSFET發(fā)展起來；20世紀(jì)80年代后期，溝槽型功率MOSFET和IGBT逐步面世，半導(dǎo)體功率器件正式進(jìn)入電子應(yīng)用時(shí)代；20世紀(jì)90年代，超結(jié)MOSFET逐步出現(xiàn)，打破傳統(tǒng)“硅限”以滿足大功率和高頻化的應(yīng)用需求。
技術(shù)演進(jìn)方面，隨著社會(huì)電氣化程度的不斷提高，功率半導(dǎo)體器件從早期簡(jiǎn)單的二極管逐漸向高性能、集成化方向發(fā)展。從結(jié)構(gòu)和等效電路圖看，為滿足更廣泛的應(yīng)用需求和復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，器件設(shè)計(jì)及制造難度逐漸提高。
以功率MOSFET為例，技術(shù)驅(qū)動(dòng)的性能提升主要包括三個(gè)方面：更高的開關(guān)頻率、更高的功率密度以及更低的功耗。為了實(shí)現(xiàn)更高的性能指標(biāo)，MOSFET器件主要經(jīng)歷了工藝進(jìn)步、器件結(jié)構(gòu)改進(jìn)與使用寬禁帶材料等幾個(gè)方面的演進(jìn)。在制造工藝上，線寬制程從10 微米縮減至0.15-0.35 微米，提升了功率器件的密度、品質(zhì)因數(shù)（FOM）以及開關(guān)效率；在器件結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面，功率器件經(jīng)歷了平面（Planar）、溝槽（Trench）、超級(jí)結(jié)（Super Junction）等器件結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)一步提高了器件的功率密度和工作頻率；而在材料方面，新興的第三代半導(dǎo)體功率器件采用了碳化硅（SiC）、氮化鎵(GaN)材料，進(jìn)一步提升了器件的開關(guān)特性、降低了功耗，也改善了其高溫特性。
發(fā)展至今，按照類別的不同，功率半導(dǎo)體逐漸形成了功率IC 和功率器件兩大類。其中，MOSFET和IGBT屬于電壓控制型開關(guān)器件，相比于功率三極管、晶閘管等電流控制型開關(guān)器件，具有易于驅(qū)動(dòng)、開關(guān)速度快、損耗低等特點(diǎn)，逐漸成為功率器件的主流產(chǎn)品，目前二者合計(jì)占比約為71%。
市場(chǎng)規(guī)模方面，根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù)，2020年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 452 億美元，其中功率 IC 市場(chǎng)規(guī)模為 243 億美元，功率器件市場(chǎng)規(guī)模為 209 億美元。功率器件中，二極管、晶閘管、BJT、功率 MOS 和 IGBT 的市場(chǎng)規(guī)模分別為 38.7 億美元、4.7 億美元、18.1 億美元、81 億美元和 66.5 億美元。隨著“雙碳”政策的逐步推進(jìn)，據(jù)其預(yù)測(cè)到2024年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到522億美元。
作為全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)，2020年中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到172 億美元，占全球市場(chǎng)比例高達(dá)38%。預(yù)計(jì)未來中國(guó)功率半導(dǎo)體將繼續(xù)保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，2024 年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到206 億美元。
產(chǎn)業(yè)鏈細(xì)分市場(chǎng)
功率半導(dǎo)體上游為各類原材料及設(shè)備；中游包括二極管、晶體管、晶閘管、AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/DC變換器、電源管理芯片、驅(qū)動(dòng)芯片等；下游應(yīng)用于消費(fèi)電子、新能源汽車、光伏產(chǎn)業(yè)、工業(yè)控制、智能電網(wǎng)、家用電器、軌道交通等領(lǐng)域。
上游分析
1.半導(dǎo)體設(shè)備
國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備廠商厚積薄發(fā),產(chǎn)品驗(yàn)證與新機(jī)研發(fā)齊頭并進(jìn),品線擴(kuò)張與設(shè)備放量賦能長(zhǎng)期高成長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模增速明顯。2021年，中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)1993.35億元，同比增長(zhǎng)達(dá)58.1%，連續(xù)兩年成為全球第一大半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)。預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步增長(zhǎng)至2745.15億元。
2.硅片
硅片是半導(dǎo)體領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種，在晶圓生產(chǎn)中占據(jù)了35%的市場(chǎng)份額。2020年全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)112億美元，與2019年持平，沒有出現(xiàn)下滑趨勢(shì)。目前全球硅片市場(chǎng)供不應(yīng)求現(xiàn)象明顯，價(jià)格不斷上漲。受益于硅片行業(yè)景氣度提升，需求不斷增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至121億美元。
3.光刻膠
近年來，電子信息產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代速度加快，半導(dǎo)體、顯示面板產(chǎn)業(yè)東移，國(guó)內(nèi)光刻膠需求量快速增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景廣闊。2020年中國(guó)光刻膠市場(chǎng)規(guī)模達(dá)84億元，同比增長(zhǎng)3.19%，預(yù)計(jì)2022年將進(jìn)一步增長(zhǎng)至98.6億元。
中游分析
1.市場(chǎng)規(guī)模
隨著“智能制造”和“新基建”等國(guó)家政策的深入推進(jìn)，以及雙碳戰(zhàn)略的落實(shí)，功率半導(dǎo)體作為實(shí)現(xiàn)電氣化系統(tǒng)自主可控以及節(jié)能環(huán)保的核心零部件，在智能電網(wǎng)、新能源汽車等領(lǐng)域需求量將大幅提升。中國(guó)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈正在日趨完善，技術(shù)也在不斷突破，2021年中國(guó)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模約為183億美元，同比增長(zhǎng)6.4%，預(yù)計(jì)2022年將進(jìn)一步增長(zhǎng)至191億美元。
2.市場(chǎng)結(jié)構(gòu)
目前功率半導(dǎo)體市場(chǎng)中占比最多的是功率IC，以54.3%的占比成為功率半導(dǎo)體第一大細(xì)分市場(chǎng)，功率IC包括的電源管理芯片、驅(qū)動(dòng)芯片、AC/DC轉(zhuǎn)換器等；MOSFET、功率二極管、IGBT占比分別為16.4%、14.8%、12.4%。
3.細(xì)分市場(chǎng)
（1）電源管理芯片
電源管理芯片是除MCU之外最緊缺的芯片品類之一，供應(yīng)嚴(yán)重短缺，行業(yè)高度景氣。近年來，中國(guó)電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模一直保持增長(zhǎng)，2020年中國(guó)電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)118億美元，占全球約35.9%市場(chǎng)份額。未來幾年，隨著國(guó)產(chǎn)電源管理芯片的應(yīng)用拓展，市場(chǎng)規(guī)模仍將快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至149.6億美元。
（2）驅(qū)動(dòng)芯片
驅(qū)動(dòng)芯片是放大控制電路的信號(hào)使其能夠驅(qū)動(dòng)功率晶體管的中間電路，其被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電源、能源以及汽車等領(lǐng)域。隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的扶持鼓勵(lì)、顯示面板產(chǎn)業(yè)鏈向大陸轉(zhuǎn)移加速以及終端應(yīng)用領(lǐng)域的需求提升，中國(guó)驅(qū)動(dòng)芯片出貨也逐年穩(wěn)定增長(zhǎng)。2021年，中國(guó)驅(qū)動(dòng)芯片出貨量381.73億顆，同比增長(zhǎng)8.3%，預(yù)計(jì)2022年出貨量將進(jìn)一步增長(zhǎng)至417.14億顆。
（3）IGBT
IGBT廣泛應(yīng)用于電機(jī)節(jié)能、軌道交通、新能源汽車等領(lǐng)域。目前電動(dòng)車是驅(qū)動(dòng)IGBT需求的主要?jiǎng)恿?，受益于?guó)內(nèi)新能源車的高速發(fā)展，中國(guó)IGBT產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。2021年中國(guó)IGBT產(chǎn)量為2580萬(wàn)只,同比增長(zhǎng)27.7%，預(yù)計(jì)2022年將大幅增長(zhǎng)至4120萬(wàn)只。
4.競(jìng)爭(zhēng)格局
目前中國(guó)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，市場(chǎng)主要由國(guó)外企業(yè)主導(dǎo)，市場(chǎng)集中度不高，前五企業(yè)市場(chǎng)份額占比低于40%。其中市場(chǎng)份額最高的是英飛凌，占比達(dá)12.99%。其次分別為安森美、德州儀器、戴濼格、高通，占比分別為7.89%、7.01%、5.34%、5.07%。
下游分析
1.新能源汽車
新能源汽車電池動(dòng)力模塊都需要功率半導(dǎo)體，混合動(dòng)力汽車的功率器件占比達(dá)40%，純電動(dòng)汽車的功率器件占比達(dá)55%。相比傳統(tǒng)汽車，新能源車隊(duì)功率半導(dǎo)體需求提升接近9倍，功率半導(dǎo)體在新能源汽車領(lǐng)域潛力巨大。
中國(guó)是全球最大的新能源汽車市場(chǎng)，新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展速度快。2021年中國(guó)新能源汽車銷量達(dá)333.41萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)167.64%，預(yù)計(jì)2022年將進(jìn)一步增長(zhǎng)至465.43萬(wàn)輛。
2.光伏產(chǎn)業(yè)
在光伏行業(yè)中,功率半導(dǎo)體主要應(yīng)用在逆變器中,功率半導(dǎo)體器件IGBT是光伏逆變器的核心零部件。逆變器是光伏系統(tǒng)并網(wǎng)的必要設(shè)備，光伏裝機(jī)容量的不斷增長(zhǎng)帶動(dòng)逆變器行業(yè)增長(zhǎng)，同時(shí)也為功率半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供動(dòng)力。
在“雙控”及“雙碳”政策的推動(dòng)下，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)制造端發(fā)展向好。近年來，中國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量保持增長(zhǎng)。截止至2022年7月，中國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量為34351萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)26.7%。
