隨著國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體廠(chǎng)商對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的持續(xù)研發(fā)，以及國(guó)外巨頭的產(chǎn)能不斷擴(kuò)張，功率半導(dǎo)體如今已成為競(jìng)爭(zhēng)激烈的“紅海市場(chǎng)”。
功率半導(dǎo)體的功能主要是對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)電路進(jìn)行控制，改變電子裝置中的電壓和頻率，直流或交流等，具有處理高電壓，大電流的能力。
在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)一直由歐、美、日等外資巨頭牢牢占據(jù)著主導(dǎo)地位，隨著近年來(lái)新能源汽車(chē)的發(fā)展，許多本土企業(yè)也紛紛入局。放眼市場(chǎng)，不論是傳統(tǒng)Si功率器件IGBT、MOSFET，還是以SiC、GaN等為代表的第三代半導(dǎo)體，國(guó)內(nèi)都有企業(yè)布局。
IGBT市場(chǎng)爆發(fā)
2022年中國(guó)IGBT產(chǎn)業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期。
根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)最新統(tǒng)計(jì)顯示，2022年中國(guó)新能源汽車(chē)持續(xù)爆發(fā)式增長(zhǎng)，產(chǎn)銷(xiāo)分別完成705.8萬(wàn)輛和688.7萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)96.9%和93.4%，連續(xù)8年保持全球第一。
IGBT作為新能源汽車(chē)核心零部件，需求量持續(xù)高漲。IGBT芯片廠(chǎng)商包括英飛凌和安森美等，這些大廠(chǎng)的交期平均都在一年以上，同時(shí)海外如歐洲和美國(guó)的電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)也開(kāi)始進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，他們會(huì)優(yōu)先保障本土供應(yīng)。因此，在供需偏緊的情況下，國(guó)產(chǎn)IGBT廠(chǎng)商在車(chē)載IGBT領(lǐng)域的替代進(jìn)程加速。
2021年底，時(shí)代電氣、士蘭微和華虹半導(dǎo)體等廠(chǎng)商的IGBT產(chǎn)能相繼投產(chǎn)，相關(guān)企業(yè)利潤(rùn)也迅速增厚。比如：斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、比亞迪半導(dǎo)體、時(shí)代電氣、宏微科技、華潤(rùn)微、新潔能等半導(dǎo)體企業(yè)IGBT業(yè)務(wù)均實(shí)現(xiàn)了極大提升，車(chē)規(guī)級(jí)IGBT產(chǎn)品在市場(chǎng)上也實(shí)現(xiàn)了極大突破。
根據(jù)DIGITIMES Research統(tǒng)計(jì)與分析，2022年IGBT因電動(dòng)車(chē)與光伏發(fā)電市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求，在供應(yīng)端產(chǎn)能有限的情況下，整體供需缺口達(dá)13.6%。對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，IGBT是近年來(lái)半導(dǎo)體和電動(dòng)汽車(chē)的布局熱點(diǎn)，不過(guò)至今車(chē)規(guī)級(jí)IGBT產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化率仍然較低。
圖片來(lái)源：拍信網(wǎng)正版圖庫(kù)
MOSFET營(yíng)收超億
MOSFET器件具有開(kāi)關(guān)速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于低中高壓的電路中，是覆蓋電壓范圍最廣，下游應(yīng)用最多的功率器件之一。
隨著新能源汽車(chē)加速發(fā)展，汽車(chē)功率器件供應(yīng)缺口拉大，以及以瑞薩為代表的大廠(chǎng)逐步退出中低壓 MOSFET 部分市場(chǎng)。在供給優(yōu)化與需求增加的雙重驅(qū)動(dòng)下，國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)級(jí)功率器件廠(chǎng)商開(kāi)始加速進(jìn)入汽車(chē)供應(yīng)鏈。
目前士蘭微、安世半導(dǎo)體在 MOSFET 市場(chǎng)份額上位列國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商前列。此外，華潤(rùn)微、揚(yáng)杰科技、蘇州固锝、華微電子、新潔能、東微半導(dǎo)、捷捷微電等國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商近年來(lái)在車(chē)規(guī)級(jí) MOSFET 領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展。
以士蘭微、華潤(rùn)微、揚(yáng)杰科技為代表的 IDM 公司已覆蓋高壓超級(jí)結(jié)產(chǎn)品，并逐步擴(kuò)大產(chǎn)品占有率：士蘭微已完成 12 英寸高壓超結(jié) MOS 工藝平臺(tái)開(kāi)發(fā)；華潤(rùn)微2022年Q1高壓超結(jié)產(chǎn)品收入超億元；揚(yáng)杰科技2022年Q1汽車(chē) MOS 訂單實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。
在設(shè)計(jì)公司端，東微半導(dǎo)、新潔能為代表的 MOSFET 廠(chǎng)商發(fā)展迅速：東微半導(dǎo) 2022年Q1高壓超結(jié) MOS 產(chǎn)品收入占比達(dá) 78.1%，車(chē)載充電機(jī)收入占比超14%；新潔能2022年Q1 超結(jié)MOS 收入近億元(占11.5%)，汽車(chē)電子收入占比達(dá) 13%。
SiC持續(xù)加碼
SiC作為第三代半導(dǎo)體材料，具有比硅更優(yōu)越的性能。不僅禁帶寬度較大，還兼具熱導(dǎo)率高、飽和電子漂移速率高、抗輻射性能強(qiáng)、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性。
SiC器件廣泛用于光伏逆變器、工業(yè)電源和充電樁市場(chǎng)，已成為中國(guó)功率半導(dǎo)體廠(chǎng)商的必爭(zhēng)之地。目前斯達(dá)半導(dǎo)車(chē)規(guī)級(jí) SiC MOSFET 模塊開(kāi)始大批量裝車(chē)應(yīng)用，并新增多個(gè)使用車(chē)規(guī)級(jí) SiC MOSFET 模塊的主電機(jī)控制器項(xiàng)目定點(diǎn)；三安光電、華潤(rùn)微等企業(yè)在 SiC 二極管、SiC MOSFET 等器件領(lǐng)域已逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化；士蘭微、聞泰科技等企業(yè)也積極布局 SiC 器件研發(fā)，并已取得階段性進(jìn)展。
面對(duì)市場(chǎng)需求轉(zhuǎn)變，功率半導(dǎo)體被認(rèn)為是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起的可能突破口之一，中國(guó)廠(chǎng)商也投入了大量資金進(jìn)行布局，相關(guān)計(jì)劃也陸續(xù)傳出進(jìn)度更新的消息。
豪擲千金“下注”
去年12月，華潤(rùn)微電子重慶12英寸晶圓制造生產(chǎn)線(xiàn)以及先進(jìn)功率封測(cè)基地實(shí)現(xiàn)通線(xiàn)。其12英寸晶圓制造生產(chǎn)線(xiàn)項(xiàng)目總投資75.5億元，功率半導(dǎo)體封測(cè)基地項(xiàng)目總投資42億元，成功通線(xiàn)標(biāo)志著華潤(rùn)微車(chē)用功率裝置產(chǎn)業(yè)基地已初步成形，將持續(xù)支持產(chǎn)品應(yīng)用升級(jí)，進(jìn)一步完善在車(chē)用功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的布局。
去年10月，中車(chē)時(shí)代功率半導(dǎo)體器件核心制造產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目開(kāi)工。該項(xiàng)目計(jì)劃總投資逾52億元。項(xiàng)目建成達(dá)產(chǎn)后，可新增年產(chǎn)36萬(wàn)片8英寸中低壓組件基材的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品主要面向新能源發(fā)電及工控家電領(lǐng)域。
去年6月，士蘭微投資建設(shè)“年產(chǎn)720萬(wàn)塊汽車(chē)級(jí)功率模塊封裝項(xiàng)目”該項(xiàng)目總投資30億元。隨后在10月，又投資65億元，用于年產(chǎn)36萬(wàn)片12英寸芯片生產(chǎn)線(xiàn)項(xiàng)目（39億元）、SiC功率器件生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目（15億元）、汽車(chē)半導(dǎo)體封裝項(xiàng)目（一期）（30億元）等。
當(dāng)下困局
可以看到，中國(guó)功率半導(dǎo)體的發(fā)展如火如荼，各大廠(chǎng)商正在大舉進(jìn)軍，然而功率半導(dǎo)體行業(yè)仍存在著諸多難題需要克服。
整體國(guó)產(chǎn)率依舊較低。中國(guó)的功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模增速快于全球，但總的來(lái)說(shuō)，本土功率半導(dǎo)體器件自給率依舊較低，在器件的生產(chǎn)制造和自身消費(fèi)之間存在巨大供需缺口。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2020年國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)需求規(guī)模達(dá)到56億美元，占全球需求比例約為39%。中國(guó)是全球最大的功率器件消費(fèi)國(guó)，但國(guó)內(nèi)功率器件整體自給率不足10%，自給率很低，超過(guò)90%的需求還依靠進(jìn)口。
缺乏行業(yè)龍頭。根據(jù)Omdia公布的2021年功率半導(dǎo)體市場(chǎng)前十大廠(chǎng)商銷(xiāo)售額排名，英飛凌排名第一，安森美排名第二，意法半導(dǎo)體排名第三，中國(guó)則只有聞泰科技旗下安世半導(dǎo)體上榜，排名第八。可以看到，相比美日歐強(qiáng)勢(shì)的市占率，中國(guó)還與之存在較大差距。
產(chǎn)品處于劣勢(shì)。功率半導(dǎo)體器件真正實(shí)現(xiàn)“上車(chē)”需要經(jīng)過(guò)多重驗(yàn)證。目前意法半導(dǎo)體、英飛凌等設(shè)計(jì)生產(chǎn)的SiC MOSFET已經(jīng)大規(guī)模上車(chē)。中國(guó)廠(chǎng)商的斯達(dá)半導(dǎo)、比亞迪半導(dǎo)體等，尚處于少量供應(yīng)階段。不過(guò)隨著技術(shù)逐步突破，國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品正在陸續(xù)完成車(chē)規(guī)認(rèn)證。
何時(shí)能跑出中國(guó)的英飛凌？
近日，士蘭微發(fā)布了向特定對(duì)象融資65億元，以發(fā)展包括SiC和IGBT等功率器件在內(nèi)的多項(xiàng)產(chǎn)品的報(bào)告。在報(bào)道中，士蘭微分享了他們對(duì)功率半導(dǎo)體，特別是中國(guó)功率半導(dǎo)體行業(yè)的看法。
士蘭微在報(bào)告中指出：
近年來(lái)，功率半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)穩(wěn)健增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，根據(jù) IHS Markit 的統(tǒng)計(jì)，2021 年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模約為 462 億美元。隨著下游應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展延伸 以及物聯(lián)網(wǎng)、通信和新能源汽車(chē)等新興應(yīng)用領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，未來(lái)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)仍將保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。根據(jù) IHS Markit 預(yù)測(cè)，到 2024 年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 522 億美元。
中國(guó)作為全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，在車(chē)規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)領(lǐng)域一直被國(guó)際巨頭占據(jù)，國(guó)內(nèi)自給率不足 10%，存在巨大的供需缺口。但功率半導(dǎo)體器件技術(shù)迭代速度較慢，使用周期較長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商擁有充足的發(fā)展和追趕時(shí)間。
正如士蘭微所言，功率半導(dǎo)體采用非尺寸依賴(lài)的特色工藝，不追求7nm、5nm等先進(jìn)制程，因此功率半導(dǎo)體相對(duì)邏輯IC工藝技術(shù)難度低，同時(shí)不需要?jiǎng)虞m百億美金的產(chǎn)線(xiàn)投入，國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商更容易實(shí)現(xiàn)技術(shù)追趕。
根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)功率半導(dǎo)體前十大企業(yè)為安世半導(dǎo)體、華潤(rùn)微、揚(yáng)杰科技、士蘭微、華微電子、捷捷微電、斯達(dá)半導(dǎo)、新潔能、比亞迪半導(dǎo)體、時(shí)代電氣。前十大企業(yè)中，安世半導(dǎo)體產(chǎn)品覆蓋最為全面，基本上涵蓋了二極管、MOS、IGBT、SiC等主要產(chǎn)品線(xiàn)；此外，士蘭微、華潤(rùn)微、揚(yáng)杰科技等老牌功率器件廠(chǎng)商產(chǎn)品也基本上覆蓋了市場(chǎng)主流的MOS和IGBT產(chǎn)品；而比亞迪半導(dǎo)體和時(shí)代電氣，背靠母公司擁有強(qiáng)大的終端市場(chǎng)，相關(guān)功率器件產(chǎn)品除了自用外，也走向市場(chǎng)開(kāi)始向其他大客戶(hù)實(shí)現(xiàn)了批量出貨。
中國(guó)擁有功率半導(dǎo)體應(yīng)用增長(zhǎng)最快、潛力最大的特色市場(chǎng)，市場(chǎng)的比重也在繼續(xù)提升，未來(lái)，隨著技術(shù)水平的提升以及管理經(jīng)驗(yàn)的積累，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)有望進(jìn)一步對(duì)國(guó)外企業(yè)形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，占據(jù)更大的市場(chǎng)空間。（文：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫）
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