2035年功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模超六千億，“一大兩小”最有前景
2035年下一代功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將突破5萬(wàn)億日元
該研究針對(duì)使用 SiC、GaN（氮化鎵）、Ga2O3（氧化鎵）、金剛石和 Si 功率半導(dǎo)體的下一代功率半導(dǎo)體。并且還調(diào)查了功率半導(dǎo)體相關(guān)組件和制造設(shè)備的市場(chǎng)。調(diào)查時(shí)間為2022年11月至2023年2月。
富士經(jīng)濟(jì)認(rèn)為，由于汽車(chē)和電氣設(shè)備領(lǐng)域的需求增加，以及信息和通信設(shè)備和工業(yè)領(lǐng)域的穩(wěn)定需求，2022 年硅功率半導(dǎo)體市場(chǎng)擴(kuò)大。盡管消費(fèi)電子領(lǐng)域的需求趨于穩(wěn)定，但汽車(chē)/電子領(lǐng)域仍將繼續(xù)帶動(dòng)市場(chǎng)，預(yù)計(jì)增長(zhǎng)至9817億日元（約合人民幣505億元）的規(guī)模。
由于對(duì)SiC功率半導(dǎo)體的強(qiáng)勁需求和對(duì)GaN功率半導(dǎo)體的強(qiáng)勁需求，2022年下一代功率半導(dǎo)體將比上年增長(zhǎng)2.2倍。預(yù)計(jì)未來(lái)市場(chǎng)將繼續(xù)高速擴(kuò)張，2023年達(dá)到2354億日元（約合人民幣121億元），比2022年增長(zhǎng)34.5%，2035年擴(kuò)大到54485億日元（約合人民幣2807億元），增長(zhǎng)31.1倍。
僅SiC功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模就超過(guò)5萬(wàn)億日元
富士經(jīng)濟(jì)還提到了每種下一代功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)前景。
SiC功率半導(dǎo)體以SiC-SBD（肖特基勢(shì)壘二極管）、SiC-FET、SiC功率模塊為目標(biāo)，市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，主要集中在中國(guó)和歐洲。2022年數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源等信息通信設(shè)備領(lǐng)域和太陽(yáng)能發(fā)電等能源領(lǐng)域的需求將大幅增長(zhǎng)。富士經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)該市場(chǎng)將在 2023 年繼續(xù)增長(zhǎng)，達(dá)到 2293 億日元（約合人民幣118億元），比 2022 年增長(zhǎng) 34.3%。
之后，除了可再生能源的普及和汽車(chē)電動(dòng)化的進(jìn)展外，由于資本投資導(dǎo)致的產(chǎn)能增加、晶圓直徑的增加以及由于加工技術(shù)的改進(jìn)而導(dǎo)致的價(jià)格下降的進(jìn)展導(dǎo)致 SiC 功率在 EV 牽引逆變器中的使用，預(yù)計(jì)到 2035 年市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大至 5.33 萬(wàn)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(shì)頭強(qiáng)勁。
GaN 功率半導(dǎo)體市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從 2022 年增長(zhǎng) 32.6%，到 2023 年達(dá)到 57 億日元（約合人民幣3億元），因?yàn)樗挥糜跀?shù)據(jù)中心的 AC 適配器和服務(wù)器電源的高速充電。除了擴(kuò)大以這些應(yīng)用為中心的市場(chǎng)外，還有望擴(kuò)大其在車(chē)載充電器和DC-DC轉(zhuǎn)換器等EV輔助設(shè)備中的使用，市場(chǎng)有望增長(zhǎng)。
Ga2O3功率半導(dǎo)體方面，計(jì)劃開(kāi)始量產(chǎn)SBD，預(yù)計(jì)2023年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4億日元（約合人民幣0.2億元）。此外，由于FET計(jì)劃在2025年左右投入實(shí)際使用，預(yù)計(jì)Si和SiC功率半導(dǎo)體的替代將取得進(jìn)展，預(yù)計(jì)市場(chǎng)將主要在消費(fèi)和信息通信領(lǐng)域擴(kuò)大。中長(zhǎng)期有望擴(kuò)展到工業(yè)和能源領(lǐng)域，未來(lái)有望擴(kuò)展到汽車(chē)/電子領(lǐng)域。
破題降本提質(zhì)
雖然市場(chǎng)產(chǎn)銷(xiāo)兩旺，但是我國(guó)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(jìn)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(dá)硅基器件的數(shù)倍。“現(xiàn)在碳化硅功率半導(dǎo)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(zhì)量，是國(guó)產(chǎn)碳化硅功率半導(dǎo)體在車(chē)上大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵所在?！?/span>
張真榕對(duì)此表示認(rèn)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(diǎn)。晶體質(zhì)量、長(zhǎng)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?！?/span>
破題動(dòng)力之一，來(lái)自于企業(yè)創(chuàng)新。近年來(lái)，天岳先進(jìn)投資25億元擴(kuò)產(chǎn)6英寸導(dǎo)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(xiàng)目。張真榕認(rèn)為，一方面通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，提高效率和良率；另一方面實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；此外，還需要設(shè)備、材料國(guó)產(chǎn)化。
他舉例說(shuō)，碳化硅晶錠在長(zhǎng)晶爐里15-20天長(zhǎng)3.5厘米，如果長(zhǎng)5厘米，效率將更高。目前，長(zhǎng)晶爐等設(shè)備已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。未來(lái)三到五年窗口期，會(huì)給國(guó)內(nèi)裝備提供平等機(jī)會(huì)。
破題動(dòng)力之二還在于生態(tài)構(gòu)建。4月7日，中國(guó)汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導(dǎo)體分會(huì)在長(zhǎng)沙成立，三安光電、比亞迪、華潤(rùn)微、斯達(dá)半導(dǎo)等上市公司，都有相關(guān)主體成為副理事長(zhǎng)單位，而這些主體涵蓋了整車(chē)、汽車(chē)零部件和芯片三大產(chǎn)業(yè)，明顯指向汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)的上下游更高效的協(xié)同。
IGBT和MOSFET迎來(lái)黃金發(fā)展期
中國(guó)是全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)，隨著新能源車(chē)、風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)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(guó)產(chǎn)替代空間。
1、MOSFET
MOSFET是低功率細(xì)分市場(chǎng)的關(guān)鍵。與其他功率半導(dǎo)體相比，MOSFET的開(kāi)關(guān)速度快、開(kāi)關(guān)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(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
在全球5G基礎(chǔ)設(shè)施和5G手機(jī)、PC及云服務(wù)器、新能源汽車(chē)、新基建等市場(chǎng)推動(dòng)下，全球MOSFET市場(chǎng)以較高速度增長(zhǎng)。從下游應(yīng)用領(lǐng)域的占比來(lái)看，汽車(chē)電子及充電樁是功率半導(dǎo)體最主要的下游應(yīng)用領(lǐng)域，占比20%-30%，消費(fèi)電子占比20%以上，工業(yè)領(lǐng)域約占20%。
根據(jù)英飛凌測(cè)算，電動(dòng)汽車(chē)中半導(dǎo)體價(jià)值量接近傳統(tǒng)汽車(chē)的兩倍，在高端電動(dòng)汽車(chē)中MOSFET器件用量可達(dá)250只，汽車(chē)電動(dòng)化浪潮將給MOSFET帶來(lái)巨大的增量空間。
根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，在功率MOSFET市場(chǎng)，2021年，全球TOP 10的供應(yīng)商市占率合計(jì)占比達(dá)到78.3%。
從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，全球MOSFET行業(yè)集中度高，歐美廠商占據(jù)第一梯隊(duì)。
TOP 10廠商中，中國(guó)大陸廠商華潤(rùn)微、Ne xperia（聞泰子公司）和士蘭微的市占率合計(jì)占比僅為12.1%。國(guó)內(nèi)企業(yè)在中國(guó)MOSFET市場(chǎng)的市占率仍處于較低水平，但收入前十的廠家中已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)國(guó)產(chǎn)功率器件廠商。出于供應(yīng)鏈安全、市場(chǎng)供應(yīng)緊張等多方面因素的考量，國(guó)內(nèi)的整車(chē)廠、Tier1等下游客戶(hù)會(huì)有較大意愿導(dǎo)入國(guó)產(chǎn)供應(yīng)商。
2、IGBT
IGBT廣泛應(yīng)用于光伏、風(fēng)電等大功率逆變器以及新能源汽車(chē)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(lái)，具有參數(shù)優(yōu)秀、最高電壓高、引線(xiàn)電感小的特點(diǎn)，是IGBT最常見(jiàn)的應(yīng)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(guó)內(nèi)的IGBT產(chǎn)量從2015年的498萬(wàn)只增長(zhǎng)至2021年的2580萬(wàn)只，規(guī)模不斷增長(zhǎng)，但產(chǎn)能與需求之間仍存在較大缺口。
從全球IGBT競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，行業(yè)較為集中。英飛凌是行業(yè)的絕對(duì)龍頭，在IGBT分立器件和模組的市占率分別達(dá)28.87%和33.07%。
2021年，全球IGBT分立器件市占率前三的廠家市場(chǎng)份額合計(jì)達(dá)到了53.24%，國(guó)產(chǎn)廠商僅士蘭微一家以3.5%的市場(chǎng)份額進(jìn)入全球IGBT分立器件市占率前十廠商。IGBT模組市場(chǎng)CR3達(dá)56.91%，國(guó)產(chǎn)廠商斯達(dá)半導(dǎo)和中車(chē)時(shí)代的市占率合計(jì)占比為5.01%。
2022年國(guó)內(nèi)車(chē)載功率模塊市場(chǎng)份額方面，已有斯達(dá)半導(dǎo)、比亞迪半導(dǎo)和時(shí)代電氣三家國(guó)內(nèi)廠商躋身前五，合計(jì)裝機(jī)量占比接近50%，
從國(guó)內(nèi)IDM模式的龍頭IGBT產(chǎn)能規(guī)劃來(lái)看，比亞迪半導(dǎo)、中車(chē)時(shí)代2022年8寸晶圓產(chǎn)能均實(shí)現(xiàn)翻倍增長(zhǎng)，從國(guó)內(nèi)Fab廠（華虹半導(dǎo)、中芯紹興、先進(jìn)積塔）IGBT產(chǎn)能規(guī)劃來(lái)看亦能實(shí)現(xiàn)60%以上成長(zhǎng)。
