功率半導體就像人體的血液循環(huán)系統(tǒng)，將調(diào)整后的電能輸送到對應的用電終端。作為電力電子領域的重要組成部分，近年來隨著光伏、電動汽車的快速發(fā)展，功率半導體的價值日益凸顯。
功率半導體技術主要應用于電力轉換、傳輸、可再生能源集成、電車充電等多個領域，根據(jù)Yole的預測，隨著工業(yè)自動化、通信技術、光伏、電動汽車等滲透率不斷提升，功率器件或將維持長期增長，預計到2026年，全球功率市場將達到262.74億美元，CAGR為6.9%。另據(jù) Straits Research測算，受益于AI浪潮下消費電子產(chǎn)品的持續(xù)擴張，到2030年，全球功率半導體的市場規(guī)模將達到550億美元。
全球功率半導體市場規(guī)模預測
數(shù)據(jù)來源：Straits Research
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功率IC占大頭，MOSFET、IGBT地位穩(wěn)固
從功率半導體的市場結構來看，功率半導體可分為功率器件和功率IC兩大類，目前在國內(nèi)功率半導體市場中，占最大比重的是功率IC（54.3%），而在功率器件領域，應用較為廣泛的包括金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、整流二極管等，占比分別為16.4%、14.8%、12.4%（數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院）。
汽車是功率半導體下游最主要的應用市場，占比超過30%（數(shù)據(jù)來源：Omdia)，近年來在新能源車、光伏、風電等清潔能源需求的持續(xù)推動下，以MOSFET、IGBT為代表的功率器件需求旺盛，以 IGBT為例，根據(jù)IHS Markit預測，到2023年我國IGBT市場規(guī)模將達到290.8億元，增長空間巨大。
我國主要功率器件市場規(guī)模及增速
另據(jù)Yole預測，到2028年功率器件將以MOSFET、IGBT、SiC為主導，三者市場份額分別為30%、23%、19%。
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功率半導體發(fā)展前景：新材料、新模式
功率半導體自誕生以來，就從基材的迭代、微溝槽結構的優(yōu)化、先進封裝、大尺寸晶圓的應用等多個方面進行技術創(chuàng)新，隨著功率半導體技術的不斷發(fā)展，硅基和碳化硅（SiC）功率半導體材料在電力電子領域中逐漸嶄露頭角。
硅是傳統(tǒng)功率半導體器件的主要材料，例如硅整流二極管和硅IGBT，硅功率半導體器件具有成熟的制造工藝、相對較低的制造成本以及優(yōu)良的可靠性等優(yōu)勢。但隨著電力系統(tǒng)對更高效能量轉換和更緊湊設備需求的增加，硅功率半導體的一些缺點比如較高的導通損耗和受限的工作溫度范圍等也日益顯現(xiàn)。
近年來，以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等材料為代表的化合物半導體因其寬禁帶、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場等優(yōu)異的性能而備受關注，其中碳化硅功率器件受下游新能源汽車等行業(yè)需求拉動，市場規(guī)模增速較快。目前，碳化硅整流二極管和碳化硅MOSFET等器件已在電力電子領域中得到廣泛應用。IHS預計，到2027年碳化硅功率器件的全球市場規(guī)模將超過100億美元，10年復合增速有望趨近40%。
資料來源：馭勢資本
在功率半導體的設計制造環(huán)節(jié)，目前國際頭部的功率半導體玩家多數(shù)是以“IDM”模式或“IDM加委外代工混合模式”為主，而我國IDM與Fabless的界限相對模糊，國內(nèi)國內(nèi)Fabless選擇與頭部Foundry深度合作，形成了我國獨有的特色工藝模式。國信證券認為，短期內(nèi)我國特色工藝產(chǎn)能增速將高于IDM的產(chǎn)能增速，與IDM的差異化競爭或不顯著。
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國產(chǎn)替代空間大，部分領域已取得階段性突破
當前，我國功率半導體仍處于初期發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)鏈完整、廠家多、發(fā)展勢頭迅猛，但在器件的生產(chǎn)制造和關鍵產(chǎn)品需求方面依然存在巨大的缺口，海外依存度仍較高。根據(jù)Omdia統(tǒng)計顯示，全球功率半導體接近60%的份額由海外廠商所壟斷，而我國目前占據(jù)了全球約36%的功率半導體需求，是最大的單一市場，國產(chǎn)替代空間廣闊。
近年來，受全球經(jīng)濟形勢的變化以及半導體產(chǎn)業(yè)周期的影響，半導體產(chǎn)品整體需求呈下降趨勢，尤其是消費電子等傳統(tǒng)領域，但與此同時，在我國國家政策的引導下，新能源等領域需求仍維持高速增長，以功率半導體為首的相關領域國產(chǎn)替代進程明顯加快。
目前，我國在低端功率半導體領域已實現(xiàn)較高國產(chǎn)化率，例如在硅器件的低壓SGT、高壓超結器件、IGBT及IGBT模塊等的技術、產(chǎn)品以及產(chǎn)能方面均取得了突破性進展。在SiC領域SBD達到國際先進水平，另外平面MOSFET也取得一定突破并進入量產(chǎn)階段，但在IGBT的高端應用和溝槽SiC MOSFET等領域技術實力仍有不足?？紤]到功率半導體與其他半導體品類相比迭代周期較慢，這或將為我國廠商帶來難得的發(fā)展窗口期。
來源：新浪財經(jīng)?半導體設備ETF
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦半導體網(wǎng)）：2030年全球功率半導體的市場規(guī)模將達到550億美元