挖呀挖，中國功率半導體發展潛力乍現

　　當下，與火熱的天氣相比，全球電子半導體業一片肅殺之氣，各種電子產品、IT設備和工商業應用系統需求疲軟，導致對上游的芯片元器件需求整體低迷。目前來看，這種狀況會持續到年底，在這個過程中，可能會有所回暖，但難以恢復到正增長局面。

　　不過，在整體低迷的大環境下，依然有少數幾個芯片細分領域呈現出供不應求的狀態，典型代表就是用于高性能計算的AI芯片，顯示面板驅動IC，以及功率半導體(包括功率分立器件和電源管理IC)。本文主要介紹功率半導體的市場狀況。

　　相對于芯片業整體表現，功率半導體市場要樂觀很多，當然，這一市場也涉及到很多品類的產品，不同類型市場的表現也會有所差異。下面就從功率半導體(以功率器件為主)產品的需求端、供給端，以及先進工藝技術等方面介紹一下其市場情況。

　　01 需求端有差異

　　在功率器件應用市場，主要分為兩大類：一是以新能源汽車和工業控制為代表的高功率應用場景;二是以消費類電子產品為代表的中低端應用市場。高功率應用方面，典型代表是大電流IGBT，以及SiC MOSFET，這也是重點市場，之所以說功率半導體相對于整體芯片元器件市場行情要好，主要也是體現在這些器件上，而以消費類電子產品為主要應用場景的二極管、三極管和中低端MOSFET，市場應用狀況也不好。

　　顯然，汽車和工業應用發展潛力更大，而消費類應用增長空間有限，再加上目前消費類電子產品市場低迷，人們把希望都寄托在汽車和工業應用上了。

　　結合Omdia和Yole的統計數據，2025年，汽車和工控將成為功率器件最主要的應用市場，占比將達到41%和30%，預計2025年全球汽車功率器件市場將增至142億美元，2021-2025 年復合增長率約為18%，工業控制市場規模將增至107億美元，這期間的年復合增長率為 13%。另外，新能源發電市場將增至20億美元(占6%)，年復合增長率達13%，電網市場將增至8億美元(占2%)，年復合增長率達19%.。

　　當下，人們討論最多的是新能源汽車應用對功率器件市場發展的作用，實際上，未來工業對功率半導體產品的需求量也很可觀。據英飛凌公司預測，到2040年，工業電機系統中電機耗電量將占整個系統的60%，全球工業用高壓電機變頻器(>1kV)市占率為9%，中低壓的(<1kV)市占率達到91%，其中約三分之二為通用型產品，包括風機、泵類和空氣壓縮機，以及升降、起重電機和船舶驅動等，約三分之一為伺服驅動，包括協作機器人、物流機器人等，以協作機器人為例，其單機半導體價值量達到350歐元，其中功率器件約200歐元。

　　隨著光伏、風電和儲能等新型直流裝備陸續接入配電網絡，配電網的整體架構發生明顯變化，電能以直流或交流的形式轉化，比以前更加復雜了，每次電能變換都需要用到功率器件。據英飛凌統計，光伏、風電與儲能用到的逆變器等配電設備單位MW的功率器件價值量分別在2000-3500、2000-5000、2500-3500歐元左右。此外，由于配電網絡遭受的擾動類型會增加，電網中將會用到越來越多的中高壓大容量AC-DC換流器、DC-DC直流變壓器，以及直流斷路器等裝置，對應的IGBT等中高壓功率器件用量將大幅增加。

　　以上主要介紹了以汽車和工業應用為主導的中高端功率器件市場，這部分處于增長態勢，也是在不利大環境下撐起一片天的關鍵所在，而以消費類為主要應用市場的中低端功率半導體行情則不好，這些在國際大廠的財報中也有體現。

　　例如，功率器件大廠英飛凌、ST(意法半導體)和Wolfspeed持續布局汽車和工業市場，2023年*季度營收表現都不錯，英飛凌同比增長24.9%，ST同比增長19.8%，Wolfspeed同比增長22%，其中，SiC襯底大廠Wolfspeed表示，射頻市場需求持續疲軟(該部分以中低端功率器件為主)，而熱泵和電動汽車車載充電器等應用需求強勁，該公司的營收表現很有代表性，體現出了當下市場不同版塊的漲跌情況。

　　02 供給端跟進

　　由于功率半導體整體市場行情朝上，近些年，相關晶圓廠產能一直在進行擴展，無論是IDM，還是晶圓代工廠，都非�？粗剡@一潛力巨大的市場。

　　最近，Knometa發布了2023年全球晶圓產能報告，據統計，截至2022年底，全球共有167座12英寸晶圓廠，雖然半導體市場持續低迷，但2023年全球仍將有13座新建的12英寸晶圓廠上線，預計2024年將有15座，2025年將有17座開始生產。

　　在所有這些新建的12英寸晶圓廠中，有越來越多的產線用于生產非IC類的分立器件，特別是功率器件。與IC的尺寸相比，功率器件普遍偏小，但憑借市場巨大的需求量，用12英寸晶圓生產功率器件具有越來越高的成本效益，很多廠商都在朝這個方向發展。

　　圖1

　　從圖1可以看出，在2023年開業的13座12英寸晶圓廠中，有6座是以生產功率器件為主的，而在其它7家晶圓代工廠中，也有很多會重點關注功率器件的代工業務，如格芯(GF)的Fab 7H，GTA的Fab 6，以及Powerchip的Fab P5。

　　03 中國功率半導體的機遇

　　目前，全球功率器件市場仍被國際大廠把持著，英飛凌、安森美、ST等廠商在原有基礎上，都在緊跟市場需求的變化，在新產品研發和晶圓廠建設方面不遺余力。與此同時，中國大陸相關企業也在爭取縮小與國際巨頭之間的差距。

　　目前來看，中國功率器件產業發展仍處于早期階段，IGBT、超結MOSFET等中高端器件國產化率仍較低。近兩年，在行業缺貨、新能源汽車快速發展，以及國際貿易環境變化等多種因素作用下，汽車、光伏等新能源應用為中國本土功率半導體廠商提供了更多產品驗證機會，使得國產化率快速提升。不過，工控、光伏等高技術門檻領域的國產化率仍較低。

　　下面看一下IGBT市場，據統計，2022年全球IGBT市場規模約為76億美元，同比增長19%，預計2023年全球IGBT市場規模有望達到86.2億美元。2022年，中國大陸IGBT市場總規模達到321.9億元RMB，國產化率達到30%-35%，其中，車規級IGBT廠商國內市占率已從2021年的32%提升至45-50%。

　　預計2025年中國大陸IGBT市場總規模將達到468.1億元，2022-2025年復合增長率為13.3%。車用IGBT市場份額占比在2022年已經超過工控，達到39.7%，成為IGBT*應用市場，預計到2025年市場份額將進一步增長至50%。未來幾年，風、光儲能用IGBT需求增速有望超過汽車，2025年將升至9.6%。

　　廠商方面，2022年中國本土車規級IGBT廠國內市占率大幅提升，比亞迪半導體、斯達半導體、時代電氣市占率居前三，士蘭微、華潤微、宏微科技等企業均已實現批量出貨。在風、光儲能市場，大部分主流光伏逆變器用IGBT供應商仍以國外大廠為主，據中國光伏行業協會統計，2022年，中國光伏IGBT國產化率約為10%，不過，新潔能、宏微科技、揚杰科技、華微電子等廠商的光伏IGBT都已實現批量出貨，增長勢頭明顯。

　　近一段時間，中國本土功率半導體企業也在加強與國際大廠的合作，例如，ST與三安光電在重慶成立了價值32億美元的合資企業，將建立一個新的8英寸碳化硅(SiC)器件制造工廠，該廠將于2025年第四季度開始生產，三安光電將單獨建設和運營一個新的8英寸SiC襯底制造產線，以滿足合資企業的要求。另外，今年5月，中國的天岳先進、天科合達這兩大廠商與英飛凌簽訂了供貨協議，天岳先進將為英飛凌供應SiC襯底和晶棒，天科合達將為英飛凌供應SiC晶圓和晶錠，以上產品都是6英寸的。據悉，這兩家企業的供應量均將占到英飛凌長期需求量的兩位數百分比份額，與此同時，天岳先進和天科合達還將助力英飛凌向8英寸SiC晶圓過渡。

　　在全球功率器件產能大幅擴張的背景下，中國本土企業表現也有差異，如前文所述，在汽車、工業等應用市場，相關功率器件上升勢頭良好，但是，在消費類電子應用方面，相應的功率器件，如MOSFET和小電流IGBT市場需求不足，部分以消費類MOSFET、二極管和晶閘管等傳統器件為主營業務的廠商業績壓力很大，雖說整個行業已經出現復蘇跡象，但勢頭不如上半年預期的那么理想，此時，本土企業呈現出“扎堆競爭”的局面，使得這類功率器件供過于求，下半年，部分小電流IGBT和超結MOSFET在市場競爭加劇的情況下很可能會面臨更多的降價壓力。

　　中國本土功率器件的制造工藝與國際大廠相比，也存在差距。目前，國際功率器件大廠多為IDM，而中國本土相關IDM企業數量少，且實力比較弱，不過，由于中國本土特色工藝晶圓代工廠在政策和市場雙重驅動下成長較快，形成了具有一定特點的本土功率半導體代工市場。通過總結中國本土生產MOSFET、IGBT的主要晶圓代工廠和IDM的產能數據，預計在2021-2025年間，我國特色工藝晶圓代工產能增速將高于IDM的產能增速，特別是以華虹、積塔半導體、中芯集成為代表的代工企業在工藝成熟度和產能方面都具備較強的競爭力，這使得中國本土功率半導體IDM競爭力提升幅度有限，在未來很長一段時期內，中國功率半導體晶圓代工水平和規模會持續提升，不知道這種狀況下，與國際功率半導體IDM大廠競爭，是喜是憂?

　　目前，美國對中國半導體制造的限制和打壓還在進行中，在無法得到先進制程所需的半導體設備和EDA工具的情況下，大力發展以特色工藝為主的功率半導體是個不錯的選擇，這一點在圖1中也有所體現，在13個新晶圓廠中，有4個位于中國，且其中3個以生產功率半導體產品為主，另一個晶圓代工廠也可以代工生產功率器件。

　　相信在新興市場需求，政府驅動，特色工藝，產業復蘇等多種因素推動下，擁有足夠的產業、政策、技術工人、資金、供應鏈、生產效率等諸多優勢的中國大陸市場，未來幾年在功率半導體制造方面會有突飛猛進的發展。