半導(dǎo)體行業(yè)：功率半導(dǎo)體淡季不淡看好旺季來臨投資機(jī)遇

1、功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究內(nèi)容目錄 HYPERLINK l _TOC_250021 一、新興需求驅(qū)動，功率半導(dǎo)體淡季不淡5 HYPERLINK l _TOC_250020 2019 年 Q1 功率半導(dǎo)體維持高景氣5 HYPERLINK l _TOC_250019 2019 年 1 月中國電動汽車銷售同比增長 138%5 HYPERLINK l _TOC_250018 二、多點開花，功率半導(dǎo)體器件穩(wěn)健成長6 HYPERLINK l _TOC_250017 電子裝置電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心6 HYPERLINK l _TOC_250016 全球功率半導(dǎo)體器件需求發(fā)展穩(wěn)健7 HYPERLINK l _T

2、OC_250015 中國功率器件市場規(guī)模全球首位，國產(chǎn)替代空間大10 HYPERLINK l _TOC_250014 三、汽車電動化和智能化為功率器件行業(yè)的核心驅(qū)動力12 HYPERLINK l _TOC_250013 新能源車顯著提升單車電子組件價值量12 HYPERLINK l _TOC_250012 汽車半導(dǎo)體，智能化及電動化下的”芯”機(jī)遇13 HYPERLINK l _TOC_250011 輕型車功率器件 2020 年市場超百億美元，16-20 年 CAGR 達(dá) 13.1%16 HYPERLINK l _TOC_250010 四、新能源發(fā)電/儲能、家電領(lǐng)域功率器件穩(wěn)定增長19 HYPE

3、RLINK l _TOC_250009 光伏風(fēng)力發(fā)電量快速增長，工業(yè)功率器件迎新增長動力20 HYPERLINK l _TOC_250008 全球家用電器變頻化，是家電功率器件的主要驅(qū)動力22 HYPERLINK l _TOC_250007 五、MOSFETs 和 IGBT 齊頭并進(jìn)，第三代半導(dǎo)體功率器件放量在即23 HYPERLINK l _TOC_250006 汽車和工控領(lǐng)域需求旺盛，17-21 年 MOSFETs 復(fù)合增速 5.23%24 HYPERLINK l _TOC_250005 汽車電動化推動IGBT 高增長，預(yù)測 16-22 年復(fù)合增速 15.7%24 HYPERLINK l

4、_TOC_250004 第三代化合物半導(dǎo)體的新挑戰(zhàn)和新機(jī)遇，大有作為25 HYPERLINK l _TOC_250003 六、功率半導(dǎo)體器件由海外巨頭統(tǒng)治，國內(nèi)企業(yè)開啟國產(chǎn)替代之路29 HYPERLINK l _TOC_250002 全球功率半導(dǎo)體呈現(xiàn)歐美日三足鼎立之勢29 HYPERLINK l _TOC_250001 國內(nèi)功率半導(dǎo)體突圍，迎來發(fā)展良機(jī)31 HYPERLINK l _TOC_250000 七、看好行業(yè)細(xì)分龍頭32圖表目錄圖表 1：2019 年 Q1 MOSFET 及 IGBT 交期及價格趨勢5圖表 2：2019 年 Q1 二極管等產(chǎn)品交期及價格趨勢5圖表 3：2019 年 Q

5、1 整流器等產(chǎn)品交期及價格趨勢5圖表 4：2019 年 Q1 晶體管等產(chǎn)品交期及價格趨勢5圖表 5：2019 年 1 月中國新能源汽車銷量（萬輛）6圖表 6：2019 年 1 月中國新能源汽車銷售情況6圖表 7：2019 年 1 月中國新能源汽車銷量構(gòu)成6圖表 8：功率分立器件主要作用7圖表 9：功率分立器件是半導(dǎo)體行業(yè)的重要分支7圖表 10：全球功率半導(dǎo)體器件市場規(guī)模8圖表 11：2023 年全球功率半導(dǎo)體分立器件市場增長預(yù)測（百萬美元）8- 2 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 12：功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用領(lǐng)域9圖表 13：功率半導(dǎo)體器件下游應(yīng)用市場占比9圖表 14：MOSFET、TGBT 和 B

6、JT 性能對比10圖表 15：2017 年功率器件細(xì)分占比10圖表 16：MOSFET 結(jié)構(gòu)圖10圖表 17：IGBT 結(jié)構(gòu)圖10圖表 18：中國功率器件市場規(guī)模11圖表 19：功率器件全球各地區(qū)市場占比11圖表 20：功率器件各產(chǎn)品中國市場占比11圖表 21：TI 中國銷售占比12圖表 22：英飛凌中國銷售占比12圖表 23：中國汽車電子市場空間12圖表 24：全球新能源車銷量（萬輛）13圖表 25：中國新能源車銷量（萬輛）13圖表 26：汽車電子成本占比13圖表 27：中國新能源汽車電子市場13圖表 28：2016-2021 年全球半導(dǎo)體主要細(xì)分行業(yè)市場規(guī)模復(fù)合增速14圖表 29：全球汽車

7、半導(dǎo)體市場規(guī)模及增速14圖表 30：中國汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模及增速15圖表 31：2015 和 2020 年汽車半導(dǎo)體各模塊市場占比變化15圖表 32：2015 到 2020 年各主要細(xì)分產(chǎn)品中新增半導(dǎo)體市場空間16圖表 33：汽車主動安全系統(tǒng)16圖表 34：2018M5 不同電動化汽車車用半導(dǎo)體價值量17圖表 35：2020 年全球各類輕型車銷量預(yù)測17圖表 36：功率器件在汽車中的應(yīng)用18圖表 37：新能源車電力驅(qū)動系統(tǒng)功能模塊18圖表 38：不同電動化汽車驅(qū)動系統(tǒng)新增功率器件量19圖表 39：電源管理行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛20圖表 40：全球發(fā)電量20圖表 41：全球可再生能源發(fā)電量20圖表

8、42：風(fēng)電和光伏增長情況（百萬歐元）21圖表 43：可再生能源發(fā)電方案21圖表 44：全球儲能累計裝機(jī)量21圖表 45：全球儲能每年新增裝機(jī)量22圖表 46：全球儲能裝置每年功率器件市場空間22圖表 47：可變頻家電和不可變頻家電銷量趨勢23圖表 48：功率器件個細(xì)分產(chǎn)品發(fā)展趨勢23圖表 49：2023 年 MOSFET 市場規(guī)模預(yù)測24圖表 50：2022 年 MOSFETs 各應(yīng)用領(lǐng)域市場占比預(yù)測24- 3 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 51：不同應(yīng)用 IGBT 市場規(guī)模（含模組）25圖表 52：IGBT 技術(shù)發(fā)展歷程25圖表 53：半導(dǎo)體各材料物理化學(xué)性能對比26圖表 54：SiC 元件

9、產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用26圖表 55：未來功率器件發(fā)展趨勢27圖表 56：典型的 EV/HEV 電路框圖及適用于 SiC/Ga N 的可能性28圖表 57：未來十年 SI 仍將主導(dǎo)電動汽車市場、但是化硅模塊將迅猛增長28圖表 58：SiC 半導(dǎo)體各領(lǐng)域應(yīng)用增長（不包括電動汽車）29圖表 59：SiC 半導(dǎo)體各類型產(chǎn)品增長（不包括電動汽車）29圖表 60：SiC 基功率器件在快速大功率充電方面優(yōu)勢明顯29圖表 61：2017 年全球功率分立器件和模組市場格局30圖表 62：2017 年 MOSFET 全球各公司占比30圖表 63：2017 年 MOSFET 全球前十大公司市占率30圖表 64：2017

10、年分立 IGBT 全球市場競爭格局30圖表 65：2017 年分立 IGBT 全球前十大公司市占率30圖表 66：2017 年 IPMs 全球競爭格局31圖表 67：2017 年 IPMs 全球前十大公司市占率31圖表 68：2017 年 IGBT 模組全球競爭格局31圖表 69：2017 年 IGBT 全球前十大公司市占率31圖表 70：2017 年功率半導(dǎo)體 12 英寸制程占比32- 4 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究一、新興需求驅(qū)動，功率半導(dǎo)體淡季不淡2019 年 Q1 功率半導(dǎo)體維持高景氣在新能源（電動汽車、光伏、風(fēng)電）、變頻家電、IOT 設(shè)備等需求拉動下， 功率半導(dǎo)體呈現(xiàn)淡季不淡的良好趨勢

11、，根據(jù)富昌電子 2019 年 Q1 市場行情 報告，Mosfet、IGBT 的產(chǎn)品交期依然普遍在 30 周以上，且價格有所上調(diào)。高低壓 MOSFET、IGBT 英飛凌貨期最長，達(dá)到 39-52 周，供給緊缺情況依然嚴(yán)峻。圖表 1：2019 年 Q1 MOSFET 及 IGBT 交期及價格趨勢圖表 2：2019 年 Q1 二極管等產(chǎn)品交期及價格趨勢來源：FUTURE ELECTRONICS，國金證券研究所來源：FUTURE ELECTRONICS，國金證券研究所晶體管、二極管、邏輯器件貨期也大都呈現(xiàn)延長的趨勢，漲價趨勢明顯。圖表 3：2019 年 Q1 整流器等產(chǎn)品交期及價格趨勢圖表 4：201

12、9 年 Q1 晶體管等產(chǎn)品交期及價格趨勢來源：FUTURE ELECTRONICS，國金證券研究所來源：FUTURE ELECTRONICS，國金證券研究所2019 年 1 月中國電動汽車銷售同比增長 138%- 5 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究中國汽車工業(yè)協(xié)會（以下簡稱“中汽協(xié)”）發(fā)布的 2019 年新一期的產(chǎn)銷數(shù)據(jù)，2019 年 1 月，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成 9.1 萬輛和 9.6 萬輛，比上年同期分別增長 113%和 138%。其中純電動汽車產(chǎn)銷分別完成 6.7 萬輛和 7.5 萬輛，比上年同期分別增長141.1%和 179.7%；插電式混合動力汽車產(chǎn)銷分別完成 2.4 萬輛和 2.1 萬

13、輛， 比上年同期分別增長 59.9%和 54.6%。圖表 5：2019 年 1 月中國新能源汽車銷量（萬輛）圖表 6：2019 年 1 月中國新能源汽車銷售情況來源：EV 世紀(jì)，國金證券研究所來源：EV 世紀(jì)，國金證券研究所純電動依然是新能源市場的主力軍，占據(jù)著 78%的市場份額。但混合動力自 2018 年起就表現(xiàn)出強大的市場增勢，在后補貼時代，綜合性能更強的混合動力車型會更具市場競爭力。圖表 7：2019 年 1 月中國新能源汽車銷量構(gòu)成來源：EV 世紀(jì)，國金證券研究所我們看好新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相對于傳統(tǒng)汽車而言，新能源汽車單車功率半導(dǎo)體器件使用量成倍增長，汽車電動化進(jìn)程將帶動功率半導(dǎo)體

14、器件產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。二、多點開花，功率半導(dǎo)體器件穩(wěn)健成長電子裝置電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心功率器件是電子裝置電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，主要用于改變電壓和頻率，或?qū)⒅绷鬓D(zhuǎn)換為交流，交流轉(zhuǎn)換為直流等的電力轉(zhuǎn)換，也可精準(zhǔn)的將發(fā)動機(jī)從低速到高速的循環(huán)運轉(zhuǎn)，或用于太陽能電力轉(zhuǎn)送至電站，或給各家電、電器等提供安定的電源，并同時可具有節(jié)能的功效。- 6 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 8：功率分立器件主要作用來源：富士電機(jī)，國金證券研究所全球功率半導(dǎo)體器件需求發(fā)展穩(wěn)健功率器件是半導(dǎo)體的一個重要分支，根據(jù) WSTS 的統(tǒng)計，2017 年全球功率器件產(chǎn)值同比增長 10.7%，在半導(dǎo)體總產(chǎn)值中占比 5.3%。功率器件可

15、以分為電源管理 IC、功率模組和功率分立器件三大類，其中功率分立器件又可以分為全控制器件、半控制器件和不可控器件。圖表 9：功率分立器件是半導(dǎo)體行業(yè)的重要分支來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，國金證券研究所Yole 預(yù)測，2016 年全球功率器件市場規(guī)模約為 292 億美元，預(yù)計至 2022 年市場規(guī)模將增長至 364 億美元，2016-2022 年復(fù)合增速為 3.8%。其中，2022 年電源管理 IC 市場規(guī)模約為 187 億美元，2016-2022 年復(fù)合增速為3.4%；功率模組市場規(guī)模約為 50 億美元，復(fù)合增速為 7.0%；功率分立器件市場規(guī)模約為 137 億元，復(fù)合增速為 3.1%。- 7 -功

16、率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 10：全球功率半導(dǎo)體器件市場規(guī)模來源：Yole，國金證券研究所2017 年，功率分立器件市場規(guī)模約 154 億美元，同比增長 12.2%，主要是電動汽車及 IOT 等新興市場需求，預(yù)計到 2023 年將達(dá)到 188 億美元， 2016-2023 年年均復(fù)合增速 4.4%。圖表 11：2023 年全球功率半導(dǎo)體分立器件市場增長預(yù)測（百萬美元）來源：Yole，國金證券研究所功率半導(dǎo)體器件可用于幾乎所有的電子制造業(yè)，其下游應(yīng)用非常廣泛，包括新能源（風(fēng)電、光伏、電動汽車）、消費電子、智能電網(wǎng)、軌道交通等， 根據(jù)每個細(xì)分產(chǎn)品的物理性能不同（主要是針對高頻和高功率兩大性能），不同

17、的功率器件（MOSFET、IGBT、SiC 等）可以應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。- 8 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 12：功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用領(lǐng)域來源：SIMIT，國金證券研究所功率半導(dǎo)體器件按照下游應(yīng)用領(lǐng)域，主要可以分為五大類，包括工業(yè)控制（市場占比約為 23% ），消費電子（20% ），計算機(jī)（20% ），汽車電子（18%），網(wǎng)絡(luò)通信（15%）。圖表 13：功率半導(dǎo)體器件下游應(yīng)用市場占比來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，國金證券研究所MOSFET、IGBT、整流橋是功率半導(dǎo)體器件中最為重要的三個細(xì)分產(chǎn)品，2017 年 MOSFET 在功率器件中的占比達(dá)到 41%，整流橋 21%，功率模塊占比 23%，IGBT

18、則為 7%。- 9 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 14：MOSFET、TGBT 和 BJT 性能對比圖表 15：2017 年功率器件細(xì)分占比特性BJTMOSFETIGBT驅(qū)動方法電流電壓電壓驅(qū)動電路復(fù)雜簡單簡單輸入阻抗低高高驅(qū)動功率高低低開關(guān)速度慢（us）快（ns）中開關(guān)頻率低快（小于中1MHz）安全工作區(qū)窄寬寬飽和電壓低高低來源：菱端電子，國金證券研究所來源：Yole，國金證券研究所MOSFET： MOSFET 全稱金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，是一種可以廣泛使用在類比電路與數(shù)位電路的場效晶體管，依照其“通道”的極性不同，可分為 n-type 與 p-type 的 MOSFET。在普通電子電路中

19、，MOS 管通常被用于放大電路或開關(guān)電路，而在主板上的電源穩(wěn)壓電路中，MOSFET 扮演的角色主要是判別電位。MOSFET 器件速度極快，耐沖擊性好，故障率低，電導(dǎo)率負(fù)溫度系數(shù)，擴(kuò)展性好。大功率應(yīng)用時成本不敏感，因此低壓大電流 是 MOSFET 的強項。IGBT：IGBT 全稱絕緣柵雙極晶體管，它是由 BJT 和 MOSFET（組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率器件。IGBT 是在 VDMOSFET 基礎(chǔ)之上演化發(fā)展而來的，結(jié)構(gòu)十分相似，主要不同之處是 IGBT 用 P+襯底取代了 VDMOS 的 N+襯底，形成 PNPN 四層結(jié)構(gòu)，正向?qū)〞r J1 結(jié)正偏，發(fā)生一系列反應(yīng)，產(chǎn)生 PN 結(jié)電導(dǎo)調(diào)制

20、效應(yīng)，從而有效降低了導(dǎo)通電阻和導(dǎo)通電壓，增大了 IGBT 的流通能力。IGBT 具有電導(dǎo)調(diào)制能力，相對于功率 MOSFET 和雙極晶體管具有較強的正向電流傳導(dǎo)密度和低通態(tài)壓降。IGBT 穩(wěn)定性比MOSFET 稍差，強于 BJT，但 IGBT 耐壓比 MOSFET 容易做高，不易被二次擊穿而失效，易于高壓應(yīng)用領(lǐng)域。圖表 16：MOSFET 結(jié)構(gòu)圖圖表 17：IGBT 結(jié)構(gòu)圖 來源：國際電子商情，國金證券研究所來源：亨力拓電子，國金證券研究所中國功率器件市場規(guī)模全球首位，國產(chǎn)替代空間大根據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計，2016 年，中國功率器件（包括功率 IC 和功率模組）的市場規(guī)模達(dá)到 1494.5 億元，20

21、17 年市場規(guī)模則為 1611.1 億元，同比增長- 10 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究7.80%，為全球最大的功率器件市場。賽迪預(yù)計中國功率器件市場規(guī)模未來三年 CAGR 達(dá)到 7.83%，高于全球平均增速。圖表 18：中國功率器件市場規(guī)模圖表 19：功率器件全球各地區(qū)市場占比來源：賽迪顧問，國金證券研究所來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，國金證券研究所中國功率器件市場占比全球達(dá) 40%：中國是全球最大的功率器件消費國， 功率器件細(xì)分的主要幾大產(chǎn)品在中國的市場份額均處于第一位。其中，MOSFET 中國市場規(guī)模占比全球為 39%，IGBT 為 43%，BJT 為 49%，電源管理 IC 為 47%，其他如晶閘

22、管，整流器，IGBT 模組等等產(chǎn)品中國市場占比均在 40%左右。國內(nèi)龍頭全球市占率依舊很低，與國際大廠差距明顯：與整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 類似，對比海外的功率器件 IDM 大廠，國內(nèi)的功率器件龍頭企業(yè)（揚杰科技、華微電子、士蘭微、斯達(dá)半導(dǎo)體、英恒科技等）的年銷售額仍是巨頭們的幾十分之一且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)偏低端，表明中國功率器件的市場規(guī)模與自主化率嚴(yán)重不相匹配，國產(chǎn)替代的空間巨大。圖表 20：功率器件各產(chǎn)品中國市場占比來源：Yole，國金證券研究所海外巨頭對華功率器件銷售逐年增加：全球功率器件 IDM 龍頭企業(yè)在華的銷售占比在過去幾年也是穩(wěn)步提升，目前第一大廠英飛凌中國銷售占比從2012 年的 16%提升至 2

23、017 年的 25%，而 Texas Instruments 的中國銷售占比也從 2012 年的 42%提升至 2017 年的 44%，進(jìn)一步驗證了國內(nèi)功率器件市場的發(fā)展速度要明顯快于全球平均速度。- 11 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 21：TI 中國銷售占比圖表 22：英飛凌中國銷售占比 來源：Texas Instruments，國金證券研究所來源：wind，國金證券研究所三、汽車電動化和智能化為功率器件行業(yè)的核心驅(qū)動力新能源車顯著提升單車電子組件價值量汽車電子通常是車載汽車電子控制裝置和車體汽車電子控制裝置的總稱， 常由半導(dǎo)體器件組成的、用以感知、計算、執(zhí)行汽車的各個狀態(tài)、功能的 系統(tǒng)，

24、主要以提高汽車的舒適性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、娛樂性為主要目的。 其中車體汽車電子控制裝置包括發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和車身電子控制系統(tǒng)（車身電子 ECU），車載汽車電子控制裝置包括娛樂通訊系統(tǒng)、駕駛輔助系統(tǒng)等。未來五年中國汽車電子 CAGR 達(dá)到 11.5%：隨著汽車逐步向智能化和電動化發(fā)展，未來三年全球汽車電子市場將從 2017 年的 2070 億美元增長至2400 億美元，三年復(fù)合增速 5.05%。而中國市場的復(fù)合增速將會快于全球平均增速（一方面來自于單車汽車電子價值量的提升，另一方面來自中國汽車銷量的增長），預(yù)計到 2022 年，中國汽車電子市場規(guī)模將達(dá)到 9968 億元，未來五年復(fù)合年

25、增長率為 11.5%。圖表 23：中國汽車電子市場空間來源：中國汽車工業(yè)協(xié)會，國金證券研究所新能源車行業(yè)將進(jìn)入高增長的成長期：2017 年全球新能源車銷量 190 萬輛， 其中中國新能源車銷量 68 萬輛。預(yù)測 2022 年全球新能源車銷量將達(dá)到 600- 12 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究萬輛，18-22 年銷量 CAGR 達(dá)到 25.86%，而 2020 年中國新能源車銷量將達(dá)到 230 萬輛，18-20 年銷量 CAGR 達(dá)到 50.11%。新能源車將在全球范圍內(nèi)（尤其是中國）加速滲透。圖表 24：全球新能源車銷量（萬輛）圖表 25：中國新能源車銷量（萬輛） 來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，國金證券研

26、究所來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，國金證券研究所新能源汽車對電子的需求更加明顯，純電動車汽車電子成本占比達(dá) 65%： 從各種車型的成本結(jié)構(gòu)來看，純電動汽車的汽車電子成本占比達(dá)到了 65%， 而目前的傳統(tǒng)燃油車中緊湊型車為 15%，中高檔汽車為 28%，因此新能源車的普及將會顯著提升對汽車電子的需求。2017 年中國新能源車用電子零部件市場規(guī)模達(dá)到 181 億元，預(yù)計到 2022 年市場規(guī)模將達(dá)到 1045 億元， 未來五年新能源汽車電子的市場規(guī)模復(fù)合增速將達(dá)到 42.0%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中國汽車電子行業(yè)平均增速。圖表 26：汽車電子成本占比圖表 27：中國新能源汽車電子市場來源：智研咨詢，國金證券研究所來源

27、：中國汽車工業(yè)協(xié)會、國金證券研究所汽車半導(dǎo)體，智能化及電動化下的”芯”機(jī)遇汽車半導(dǎo)體是汽車電子中的一個重要分支，16-21 年全球行業(yè)復(fù)合增速達(dá)12.9%：2017 年全球汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模 355 億美元，同比增長 16.4%， 在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中占比 8.7%。國金證券半導(dǎo)體陸行之團(tuán)隊預(yù)測 2021 年全球汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)到 559 億美元，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的占比將提升至 11.4%。2016-2021 年汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模復(fù)合增速 12.9%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體行業(yè)的平均增速（6.2%，數(shù)據(jù)來源于IHS 和 ABI Research），以及其 他主要的應(yīng)用領(lǐng)域如工業(yè)領(lǐng)域（6.8%），數(shù)據(jù)

28、處理（6.7%），消費（6.6%），通信（4.8%），智能卡（4.1%）等。- 13 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 28：2016-2021 年全球半導(dǎo)體主要細(xì)分行業(yè)市場規(guī)模復(fù)合增速來源：IHS，ABI Research，國金證券研究所全球汽車半導(dǎo)體市場穩(wěn)健增長，中國增速更快汽車電動化和智能化是推動汽車半導(dǎo)體增長的主要驅(qū)動力，隨著電動汽車數(shù)量的增多及智能駕駛的不斷滲透，預(yù)計至 2025 年，全球汽車半導(dǎo)體市場容量將從 2017 年的 345 億美元增長至 830 億元，年均復(fù)合成長率 11.6%。圖表 29：全球汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模及增速來源：IHS，Strategy Analytics，國金證

29、券研究所2017 年，中國車用半導(dǎo)體市場規(guī)模 75 億美元，占比全球車用半導(dǎo)體市場 21.1%；預(yù)測 2025 年中國車用半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)到229 億美元，占比全球車用半導(dǎo)體市場提升至 26.1%，17-25 年復(fù)合增速為 15%，高于全球增速。- 14 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 30：中國汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模及增速來源：IHS，Strategy Analytics，國金證券研究所新能源汽車“安全”第一，安全系統(tǒng)半導(dǎo)體價值量占比提升：汽車半導(dǎo)體 被用于汽車五大模塊領(lǐng)域，包括車身、底盤、安全系統(tǒng)、駕駛信息和動力傳動。隨著汽車電動化和智能化的推進(jìn)，未來半導(dǎo)體在安全系統(tǒng)模塊中的用量將會顯著增加，

30、預(yù)計占比將從 2015 年的 17%提升至 2020 年的 24%； 而動力傳動模塊、駕駛信息模塊和底盤模塊的半導(dǎo)體用量占比基本維持不變，2020 年分別為 22%、21%、10%；車身模塊的半導(dǎo)體用量占比下降明顯，從 2015 年的 28%下降至 2020 年的 24%。圖表 31：2015 和 2020 年汽車半導(dǎo)體各模塊市場占比變化來源：McKinsey Analysis，國金證券研究所進(jìn)一步細(xì)分，引擎控制和撞擊警告系統(tǒng)的半導(dǎo)體用量增加最多：從 2015 年到 2020 年，動力傳動模塊的引擎控制系統(tǒng)半導(dǎo)體用量增加最多，達(dá)到 56 億美元，安全系統(tǒng)模塊的撞擊警告系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制與通信系統(tǒng)半

31、導(dǎo)體用量分別增加 41 億和 13 億美金，而駕駛信息模塊的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和儀表系統(tǒng)半導(dǎo)體用量分別增加 22 億和 19 億美金。- 15 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 32：2015 到 2020 年各主要細(xì)分產(chǎn)品中新增半導(dǎo)體市場空間來源：McKinsey Analysis，國金證券研究所從功能到智能，汽車主動安全技術(shù)是未來汽車電子最強勁的增長動力之一： 主動安全包括制動防抱死系統(tǒng)（ABS ）、電子制動力分配裝置（EBD）、車 身電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）、牽引力制動系統(tǒng)（TCS），以及如今主流配 置中的主動巡航、偏航預(yù)警、自動剎車等等。汽車和電子智能系統(tǒng)的結(jié)合， 是從“被動”轉(zhuǎn)向“主動”的根

32、本原因，需要使用大量的汽車半導(dǎo)體。圖表 33：汽車主動安全系統(tǒng)來源：騰訊科技，國金證券研究所輕型車功率器件 2020 年市場超百億美元，16-20 年 CAGR 達(dá) 13.1%根據(jù)汽車半導(dǎo)體可以分為五大類，分別是功率器件（Power ）、傳感器（ Sensor ）、 處理 器（ Processor ， Main for MCU) 、 ASSP （ 主 要是Connectivity 和 Amplifier）、Logic 和其他。汽車中采用大量的半導(dǎo)體器件，根據(jù) Strategy Analytics 和 Infineon 的最新數(shù)據(jù)（2018 年 5 月），燃油車單車半導(dǎo)體價值量約 375 美元，

33、純電動增加一倍，約 750 美元。其中，傳統(tǒng)燃油車中功率器件單車價值量 71 美元，48V 輕度混動車中功率器件單車價值量 146 美元，重度混動車和插電混動車中功率器件單車價值量 371 美元，而純電動車中功率器件成本為 455 美元，占比- 16 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究車用半導(dǎo)體 61%，相較于燃油車增長 541%。因此，我們認(rèn)為混動和純電動汽車的加速滲透將成為功率器件行業(yè)最強勁的驅(qū)動力。假設(shè) 16-21 年輕型汽車總銷量復(fù)合增速 2.5%，至 2020 年輕型汽車總銷量約10277 萬輛， Infineon 預(yù)測 2020 年 48V/MHEV 銷量約 350 萬輛， FHEV/PHE

34、V 約 600 萬輛，BEV 約 250 輛，功率器件每年漲價 CAGR 為 3%， 僅考慮輕型車，2020 年車用功率器件市場約 108.05 億美元，而 2016 年為66.10 億美元，16-20 年復(fù)合增速 13.1%，高于汽車半導(dǎo)體平均增速。圖表 34：2018M5 不同電動化汽車車用半導(dǎo)體價值量圖表 35：2020 年全球各類輕型車銷量預(yù)測 來源：Strategy Analytics，Infineon，國金證券研究所來源：Infineon，國金證券研究所功率器件在汽車中的應(yīng)用領(lǐng)域主要有：1）驅(qū)動系統(tǒng)：電動機(jī)控制、變速箱控制、制動控制和轉(zhuǎn)向控制；2）引擎系統(tǒng)：引擎控制；3）車身：前大

35、燈控制、室內(nèi)燈控制、AV 及附件控制。與傳統(tǒng)燃油車不同，新能源車動力源發(fā)生根本性改變，對汽車動力傳動系 統(tǒng)中的功率器件提出新需求：新能源車采用蓄電池作儲能動力源， 給電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)提供電能，驅(qū)動電動機(jī)，推動車輪前進(jìn)，屬于電力驅(qū)動系統(tǒng)。電力驅(qū)動系統(tǒng)是新能源車的心臟，分為電力部分和機(jī)械裝置兩部分，其中電力部分主要包括電動機(jī)、能量轉(zhuǎn)換器、電子控制器和電源系統(tǒng)。功率器件在新能源車上的應(yīng)用與傳統(tǒng)燃油車相比，主要增加了在電力驅(qū)動系統(tǒng)上的應(yīng)用，包括電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換器、充電器等。48V/MHEV 驅(qū)動系統(tǒng)新增功率器件價值量約 77 美元，F(xiàn)HEV 驅(qū)動系統(tǒng)新增功率器件 254 美元，PHEV 驅(qū)動系統(tǒng)新

36、增功率器件 262 美元，BEV 驅(qū)動系統(tǒng)新增功率器件 360 美元。因此，新能源車新增功率器件價值量主要就是來自于汽車的驅(qū)“三電”系統(tǒng)，包括電力控制，電力驅(qū)動和電池系統(tǒng)。電動調(diào)速系統(tǒng)：功率器件在新能源車電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，主要有兩種形式：用于直流電動機(jī)的斬波器和交流電機(jī)的逆變器。（1）斬波器：對于直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，一般采用斬波器，其功率電路比較簡單，效率也比較高。隨著功率器件的發(fā)展，斬波器的頻率可做到幾千赫茲，因而很適合用作直流牽引調(diào)速。新能源車采用直流電機(jī)驅(qū)動，無論是串勵電機(jī)，還是他勵電機(jī)， 都采用斬波器作為功率變換器。斬波器的功率器件多采用MOSFET 和 BJT。（2）逆變器在 DC/D

37、C 變換方式中，一般采用直流斬波器加逆變器和 DC/DA 逆變器兩種方式。由于新能源車的電源電壓低，采用前種方式，傳輸能量環(huán)節(jié)過多，會降低整個系統(tǒng)的效率。而采用 PWM 電壓型逆變器，則線路簡單、環(huán)節(jié)少、效率高。另外，現(xiàn)在還出現(xiàn)了諧振直流環(huán)節(jié)變換器和高頻諧振交流環(huán)節(jié)變換器。由于采用零電壓或零電流開關(guān)- 17 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究技術(shù)，諧振式變換器具有開關(guān)損耗小、電磁干擾小、低噪聲、高功率密度和高可靠性等優(yōu)點。能量轉(zhuǎn)換器：新能源車能量轉(zhuǎn)換器的主要部件是功率器件。目前常用的功率器件有 CTO、BJT、MOSFET、IGBT、SITSITH、MCT，其中CTO、MCT 具有高開關(guān)速度、高能量傳輸

38、能力、優(yōu)越的動態(tài)特性及高可靠性，很適合于電動汽車驅(qū)動，同時功率器件能影響到能量轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)。直直流及直交流轉(zhuǎn)換器各自應(yīng)用于直流電動機(jī)和交流電動機(jī)。車載充電裝置：發(fā)展車載充電器是發(fā)展新能源汽車的必要條件, 因為它能將交流電網(wǎng)的電能有效地補充到每輛電動汽車的蓄電池中。充電器的功能就是將交流電變?yōu)橹绷麟? 這就需要使用 IGBT等功率器件。新能源汽車隊這些功率器件提出新的要求，不僅要求恒流恒壓二段式充電，還要求高效、輕量，有自檢及自動充電等多種保護(hù)功能，并且能程控設(shè)定充電時間曲線、監(jiān)視電池溫度, 對電網(wǎng)無污染等。充電樁：作為新能源汽車必不可少的基礎(chǔ)配套設(shè)施，我國充電樁行業(yè)也正處于高速增長的建設(shè)期，未

39、來市場空間廣闊。根據(jù)國家發(fā)展改革委等發(fā)布的電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（20152020 年），到 2020 年， 新增集中式充換電站超過 1.2 萬座，分散式充電樁超過 480 萬個。Infineon 統(tǒng)計 100 k W 的充電樁需要的功率器件價值量在 200-300 美元，預(yù)計至2020 年中國充電樁建設(shè)對功率器件的總投資額約 9.6-14.4 億美金，而其中MOSFETs，IGBT 模塊是充電樁的核心器件。圖表 36：功率器件在汽車中的應(yīng)用圖表 37：新能源車電力驅(qū)動系統(tǒng)功能模塊來源：富士電機(jī)，國金證券研究所來源：新浪汽車，國金證券研究所不同電動化汽車所需要的功率半導(dǎo)體器件數(shù)量不同，隨

40、著純電動車型的增多，汽車功率半導(dǎo)體器件將迎來量價齊升。- 18 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 38：不同電動化汽車驅(qū)動系統(tǒng)新增功率器件量來源：Infineon，國金證券研究所四、新能源發(fā)電/儲能、家電領(lǐng)域功率器件穩(wěn)定增長功率半導(dǎo)體器件在電源管理行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛，未來數(shù)據(jù)中心、5G、IOT、新能源等領(lǐng)域?qū)⑹枪β拾雽?dǎo)體器件快速增長的核心領(lǐng)域。- 19 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 39：電源管理行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛來源：Infineon，國金證券研究所光伏風(fēng)力發(fā)電量快速增長，工業(yè)功率器件迎新增長動力2015 年全球發(fā)電量 6414 GW，預(yù)計 2025 年全球發(fā)電量將達(dá)到 8647 GW，10 年

41、 CAGR 為 3.0%，其中可再生能源發(fā)電量增速較快，CAGR 達(dá)到 5.9%； 進(jìn)一步細(xì)分，太陽能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電量的增速要高于可再生能源發(fā)電量的 復(fù)合增速，太陽能發(fā)電量 15-25 年 CAGR 為 16.4%，風(fēng)能發(fā)電量 CAGR 為 8.8%，遠(yuǎn)高于行業(yè)的平均增速。從地區(qū)來看，風(fēng)電增長較快的地區(qū)包括中國，歐洲和美國，而太陽能發(fā)電增長較快的地區(qū)則有中國，歐洲，美國 和其他亞太地區(qū)。圖表 40：全球發(fā)電量圖表 41：全球可再生能源發(fā)電量 來源：富士電機(jī)，國金證券研究所來源：富士電機(jī)，國金證券研究所- 20 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究風(fēng)電：風(fēng)電主要是中國美國在積極發(fā)展，從中長期來看，風(fēng)力發(fā)電量

42、處于穩(wěn)步增長的態(tài)勢。相較于火力發(fā)電，每 1MW 的風(fēng)電廠的半導(dǎo)體需求量是火電廠的 30 倍，2011 年風(fēng)電機(jī)的功率為 1.5 MW，2017 年已經(jīng)增長至 2-3MW。風(fēng)力發(fā)電量的穩(wěn)定增長將對功率半導(dǎo)體提出新的需求。太陽能發(fā)電：IHS 預(yù)測，2016-2021 年太陽能發(fā)電對 IGBT 模組的需求復(fù)合增速為 9.0%。為了有效地滿足綠色能源太陽能發(fā)電及逆變并網(wǎng)的需求，就需要控制、驅(qū)動器和輸出功率器件的正確組合，IGBT 是作為功率開關(guān)的必然之選，而 PV 逆變器也將是第一批使用 SiC 基的器件之一，這將顯著提升 IGBT 的價值量。圖表 42：風(fēng)電和光伏增長情況（百萬歐元）來源：Infin

43、eon，國金證券研究所儲能：儲能對新能源的利用具有重大意義。隨著儲能成本逐年下降，儲能技術(shù)不斷提升，儲能在全球范圍內(nèi)越來越受到重視。如今，儲能正以不可阻擋之勢，引領(lǐng)世界走向能源利用新格局。圖表 43：可再生能源發(fā)電方案圖表 44：全球儲能累計裝機(jī)量來源：Infineon，國金證券研究所來源：Bloomberg New Energy Finance，國金證券研究所在儲能領(lǐng)域，2017 年每 MW 儲能容量所需功率器件價值量為 3200 歐元，2017 年儲能用功率器件市場規(guī)模 544 萬歐元，至 2024 年將達(dá)到 3104 萬歐元，17-24 年 CAGR 為 28.2%。目前全球儲能量占發(fā)電

44、量比例不足 5，隨- 21 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究著儲能量的逐漸增加，這一領(lǐng)域功率器件的市場規(guī)模在未來長時間內(nèi)保持高速增長。圖表 45：全球儲能每年新增裝機(jī)量圖表 46：全球儲能裝置每年功率器件市場空間 來源：Bloomberg New Energy Finance，國金證券研究所來源：Bloomberg New Energy Finance，IHS，國金證券研究所全球家用電器變頻化，是家電功率器件的主要驅(qū)動力變頻家電向家用電器供給的電流不是固定頻率的交流電， 而是隨著家用電器的工作情況而自動調(diào)整頻率的變頻電流，由于家庭入戶電流均為固定頻率交流電，變頻功能由家電中的功率轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。相對于傳統(tǒng)

45、的家電產(chǎn)品，變頻家電產(chǎn)品在能效、性能及智能控制等方面有 明顯的先天優(yōu)勢。近年來，變頻家電正處在全面發(fā)展的階段，主要應(yīng)用于 空調(diào)、微波爐、冰箱、熱水器等耗電較大的電器。舉例來講，相較于不可 變頻冰箱，可變頻冰箱的使用壽命長，噪音小，并且能夠節(jié)省 40%的能耗。IHS 統(tǒng)計，2017 年全球家用電器銷量約 7.11 億臺，其中 4.67 億臺為不可變頻家電，占比達(dá)到 66%，而可變頻家電數(shù)量為 2.44 億臺，占比為 34%。預(yù)計到 2022 年可變頻家電銷售量將達(dá)到 5.85 億臺，占比達(dá)到 65%，17-22 年銷售量 CAGR 為 19.1%，而不可變頻家電銷售量將下降至 3.17 億臺，占

46、比減少至 35%。而可變頻家電的快速放量，將顯著提升單位家電中半導(dǎo)體的價值量，Infineon 預(yù)測半導(dǎo)體價值量將從不可變頻的 0.7 歐元提升至 9.5 歐元，而增加的半導(dǎo)體主要是屬于功率半導(dǎo)體，假設(shè) 9.5 歐元是單位可變頻家電的平均半導(dǎo)體價值量，預(yù)計 2022 年家電半導(dǎo)體市場空間將從 2017 年的 26.45億歐元增長至 57.79 億元，17-22 年 CAGR 為 16.9%。- 22 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 47：可變頻家電和不可變頻家電銷量趨勢來源：IHS，Infineon，國金證券研究所五、MOSFETs 和 IGBT 齊頭并進(jìn)，第三代半導(dǎo)體功率器件放量在即功率器件細(xì)

47、分產(chǎn)品主要包括 MOSFETs，功率模塊，整流橋，IGBT 等。根據(jù) Yole Development 統(tǒng)計和預(yù)測，17-21 年功率器件市場規(guī)模 CAGR 為5.39%，其中 MOSFETs（5.23%），IGBT（9.02%），功率模塊（6.20% ），二極管（2.8%），晶閘管（2.71%），整流橋（4.72%）。圖表 48：功率器件個細(xì)分產(chǎn)品發(fā)展趨勢來源：Yole，國金證券研究所- 23 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究汽車和工控領(lǐng)域需求旺盛，17-21 年 MOSFETs 復(fù)合增速 5.23%2016 年，全球 MOSFETs 市場規(guī)模接近 62 億美元，受益于汽車和工控領(lǐng)域的穩(wěn)定增長，功率

48、 MOSFETs 在汽車應(yīng)用市場的市場占到整體的 20%，超過了在計算機(jī)和數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用中的表現(xiàn)。預(yù)計到 2022 年，隨著新能源汽車銷量的快速放量，功率 MOSFETs 在汽車應(yīng)用市場占比將提升至 22%，而計算存儲和工控領(lǐng)域的市場占比則分別達(dá)到 19%和 14%，三者合計占到55%。功率 MOSFETs 被用于汽車的剎車系統(tǒng)，引擎管理，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和其他小型電機(jī)控制電路：隨著汽車電動化提升，MOSFETs 在純電動汽車和混動汽車中的轉(zhuǎn)換器（Converter），小型插電式混動汽車和純電動汽車的充電器（3-6 kW），48V 的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，以及其他啟動/停止功能模塊的微型逆變器等等汽

49、車零部件中的應(yīng)用將會更加廣泛。未來 5-10 年，電動車用MOSFETs 在整個 MOSFETs 市場中會變得越來越重要。圖表 49：2023 年 MOSFET 市場規(guī)模預(yù)測圖表 50：2022 年 MOSFETs 各應(yīng)用領(lǐng)域市場占比預(yù)測來源：Yole，國金證券研究所來源：Yole，國金證券研究所汽車電動化推動 IGBT高增長，預(yù)測 16-22 年復(fù)合增速 15.7%2017 年，全球 IGBT 芯片和模組的市場規(guī)模約為 37.3 億美元，Yole 預(yù)測，2022 年 IGBT（含 IGBT 模組）市場空間將達(dá)到 55 億美金，年均復(fù)合增長8.1%，主要的增長即來自于 IGBT 模組。下游應(yīng)用

50、領(lǐng)域的主要驅(qū)動力主要來自于汽車電動化帶來的需求，2016 年汽車 IGBT 市場為 8.64 億美元，2022 年將增長至約 20.7 億美元，16-22 年CAGR 為 15.7%，2022 年汽車 IGBT 市場占比整體市場將達(dá)到接近 40%。另一個驅(qū)動力是電機(jī) IGBT，Yole 預(yù)測電機(jī) IGBT 市場 16-22 年 CAGR 為4.6%。其他應(yīng)用領(lǐng)域如光伏和風(fēng)力發(fā)電對 IGBT 需求量較為受政策影響，未來市場規(guī)模相對顯得動態(tài)，需要跟蹤每年新增新能源發(fā)電裝機(jī)量。而消費電子、白電等領(lǐng)域未來將會向節(jié)能方向發(fā)展，因此對 400-1700 V 的中低功率IGBT 仍然有比較穩(wěn)定增長的需求，1

51、6-22 年白電領(lǐng)域?qū)?IGBT 需求 CAGR為 6%。- 24 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 51：不同應(yīng)用 IGBT 市場規(guī)模（含模組）圖表 52：IGBT 技術(shù)發(fā)展歷程 來源：Yole，國金證券研究所來源：Yole，國金證券研究所第三代化合物半導(dǎo)體的新挑戰(zhàn)和新機(jī)遇，大有作為半導(dǎo)體經(jīng)過近百年的發(fā)展后，目前已經(jīng)形成了三代半導(dǎo)體材料。第一代半導(dǎo)體材料主要是指硅、鍺元素等單質(zhì)半導(dǎo)體材料；第二代半導(dǎo)體材料主要是指化合物半導(dǎo)體材料，如砷化鎵(GaAs)、銻化銦（InSb）；三元化合物半導(dǎo)體，如 GaAsAl、GaAsP； 第三代半導(dǎo)體材料主要以碳化硅(SiC) 、氮化鎵(GaN)、氧化鋅(ZnO)

52、、金剛石、氮化鋁（AlN）為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料，其中最為重要的就是 SiC 和 GaN。和第一代、第二代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料具有寬的禁帶寬度， 高的擊穿電場、高的熱導(dǎo)率、高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力，因 而更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，通常又被稱為寬禁帶 半導(dǎo)體材料（禁帶寬度大于 2.2ev）,也稱為高溫半導(dǎo)體材料。氮化鎵：GaN 是繼硅和砷化鎵后的新一代半導(dǎo)體材料，具有帶隙寬（室溫下，Eg=3.39 eV）、原子鍵強、導(dǎo)熱率高、化學(xué)性能穩(wěn)定（幾乎不被任何酸腐蝕）、抗輻照能力強、結(jié)構(gòu)類似纖鋅礦、硬度很高等特點，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應(yīng)用方面有

53、著廣闊的前景。GaN 器件早已被應(yīng)用到軍事雷達(dá)和有線電視等相關(guān)設(shè)施中，過去受限于成本問題民用領(lǐng)域進(jìn)展相對緩慢，近些年 GaN 的材料成本和制造成本均在下降。碳化硅：SiC 是新一代寬禁帶半導(dǎo)體，它具有熱導(dǎo)率高（比硅高 3 倍）、與GaN 晶格失配?。?% ）等優(yōu)勢，采用碳化硅作襯底的 LED 器件亮度更高、能耗更低、壽命更長、單位芯片面積更小，且在大功率 LED 方面具有非常 大的優(yōu)勢。此外，碳化硅除了用作 LED 襯底，它還可以制造高耐壓、大功率電力電子器件如肖特基二極管（ SBD/JBS ）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、晶閘管（GTO）、金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）等

54、，用于智能電網(wǎng)、太陽能并網(wǎng)、電動汽車等行業(yè)。- 25 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 53：半導(dǎo)體各材料物理化學(xué)性能對比半導(dǎo)體材料硅磷化銦砷化鎵氮化鎵碳化硅分子式SiInPGaAsGaNSiC300K 電子遷移率1500540085001000-2000700電子飽和速度（107cm/s）1.01.01.32.52.0擊穿強度（MV/cm）0.30.50.43.33.0熱導(dǎo)率（W/cm*K）1.50.70.51.54.5工作溫度（）250300350500500介電常數(shù)（C2/(N*M 2)）11.912.513.19.89.7禁帶寬度（eV）1.11.31.43.43.2工作溫度高、光電高頻、

55、高溫、高壓高頻、高溫、大功優(yōu)點儲量大，價格便宜耐熱、抗輻射性能好、耐熱、抗特性好、大功率、率輻射耐酸耐堿抗腐蝕二極管、晶體管、集成電路、霍爾元高耐壓、大功率電大功率晶體管、二應(yīng)用領(lǐng)域高頻、高速和低功件、IR LED、LED、激光器、高力電子器件、金屬-極管、集成電路等耗微波器件和電路LED、激光二極管、光探測器、太頻、大功率氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管陽能電池等（cm2/(Vs)來源：CNKI，國金證券研究所預(yù)測至 2022 年，SiC 元器件的市場規(guī)模約 10 億美元，2018-2020 年 CAGR為 28%，而 2020 年之后市場規(guī)模加速增長，2020-2022 年 CAGR 達(dá)到 40%

56、。圖表 54：SiC 元件產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用來源：Yole，國金證券研究所GaN/SiC 基 MOSFETs：硅基 MOSFETs 已經(jīng)發(fā)展了 20 年，不斷的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展使得 MOSFET 器件的體積和成本顯著地下降。MOSFETs 被廣泛使用在各個電子電力相關(guān)領(lǐng)域，但是，硅基 MOSFETs 的性能也逐漸達(dá)到了物理極限。SiC 和 GaN 基 MOSFETs 突破性能極限，技術(shù)升級勢在必行：為了追求更小的器件體積以及更好的性能，功率器件廠商逐漸推進(jìn)下一代技術(shù)方案的- 26 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究SiC 和 GaN 基 MOSFETs。舉例來講，1）S iC 基 MOSFETs 相較于硅基M

57、OSFETs 擁有高度穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，工作溫度可達(dá) 600 ；2）SiC 的擊穿場強是硅的十倍多，因此 SiC 基 MOSFETs 阻斷電壓更高；3）SiC 的導(dǎo)通損耗比硅器件小很多，而且隨溫度變化很??；4）SiC 的熱導(dǎo)系數(shù)幾乎是 Si 材料的 2.5 倍，飽和電子漂移率是 Si 的 2 倍，所以 SiC 器件能在更高的頻率下工作。未來 5-10 年，GaN 器件首先會在中低壓（100-200V）的高頻開關(guān)領(lǐng)域嶄露頭角，但是市場占比仍然會比較??；在 600V 的高頻領(lǐng)域，GaN 和 SiC 器件均會開始滲透，但只是在某些特定的應(yīng)用場景中，如純電動車中的車載充電器以及數(shù)據(jù)中心供電單元（在車載充

58、電器中，SiC 基 MOSFETs 可以縮小充電器體積約 50%，同時可以提升充電功率減少充電時間）。其余絕大部分 MOSFETs 市場仍將被兼具可靠性和成本優(yōu)勢的硅基 MOSFETs 所占據(jù)。圖表 55：未來功率器件發(fā)展趨勢來源：Yole，國金證券研究所綜上所述，未來 5-10 年第三代半導(dǎo)體功率器件的主要驅(qū)動力還是電動汽車和混動汽車的滲透。在電池容量成為電動車瓶頸問題的背景下，提高充電功率和效率，節(jié)省行車過程中的能耗等問題是提升電動車?yán)m(xù)航能力的有效途徑，因此，常規(guī)車用硅基功率器件均具備被第三代半導(dǎo)體功率器件替代的可能性。- 27 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 56：典型的 EV/HEV 電

59、路框圖及適用于 SiC/GaN 的可能性來源：機(jī)電工程技術(shù)，國金證券研究所未來 Si 仍將主導(dǎo)電動汽車市場，但是 SiC 將迅猛發(fā)展，尤其是全 SiC 模組。圖表 57：未來十年 SI 仍將主導(dǎo)電動汽車市場、但是化硅模塊將迅猛增長來源：Infineon，國金證券研究所SiC 半導(dǎo)體將快速增長，除電動汽車領(lǐng)域外，預(yù)計 2017 至 2027 年年均復(fù)合增速達(dá)到 14.8%，增長最快的領(lǐng)域為充電樁，在各類產(chǎn)品中，全碳化硅模塊及碳化硅結(jié)型場效應(yīng)晶體管增長較快。- 28 -功率半導(dǎo)體行業(yè)深度研究圖表 58：SiC 半導(dǎo)體各領(lǐng)域應(yīng)用增長（不包括電動汽車）圖表 59：SiC 半導(dǎo)體各類型產(chǎn)品增長（不包括電

60、動汽車）來源：Infineon，國金證券研究所來源：Infineon，國金證券研究所SiC 基功率器件在快速大功率充電方面優(yōu)勢明顯，預(yù)計 2017 至 2023 年均復(fù)合增速達(dá)到 21%。圖表 60：SiC 基功率器件在快速大功率充電方面優(yōu)勢明顯來源：Infineon，國金證券研究所六、功率半導(dǎo)體器件由海外巨頭統(tǒng)治，國內(nèi)企業(yè)開啟國產(chǎn)替代之路全球功率半導(dǎo)體呈現(xiàn)歐美日三足鼎立之勢據(jù) IHS 統(tǒng)計，2017 年全球功率半導(dǎo)體器件與模組市場規(guī)模為 185 億美元， 歐美日呈現(xiàn)三足鼎立之勢，英飛凌位居第一，占比 18.6%，安森美次之， 占比 8.9%，前十大公司合計市占率達(dá)到 58.9%，日本企業(yè)占據(jù)