作為新能源汽車電控系統(tǒng)和直流充電樁的核心器件，新能源汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為功率器件需求增加最快的領(lǐng)域，并且將進(jìn)一步保持增長到2025年將成為需求量最大的領(lǐng)域。

2022年，新能源汽車的單車功率半導(dǎo)體價(jià)值量達(dá)到458.7美元，約為傳統(tǒng)燃油車的5倍。顯而易見，在全球芯片細(xì)分市場中，功率器件市場對我國芯片產(chǎn)業(yè)的重要性。近年來，包括不少車企在內(nèi)，都在紛紛發(fā)力功率半導(dǎo)體。


MOSFET，功率器件的最大市場

MOSFET全稱金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，適用于AC/DC開關(guān)電源、DC/DC轉(zhuǎn)換器，應(yīng)用市場同樣很廣泛，諸如消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療、國防和航空航天、通信等，其中消費(fèi)電子與汽車電子的市場占比最高。具體如消費(fèi)電子領(lǐng)域的主板、顯卡、快充、Type-C需求，汽車電子領(lǐng)域的電動馬達(dá)輔助驅(qū)動、電動助力轉(zhuǎn)向及電制動等動力控制系統(tǒng)，及電池管理系統(tǒng)等功率變換模塊領(lǐng)域均發(fā)揮重要作用。

過去國內(nèi)的主流產(chǎn)品以平面柵MOSFET為主，近年來，在市場份額最大、競爭激烈的低壓溝槽柵MOSFET領(lǐng)域，國內(nèi)涌現(xiàn)出一大批創(chuàng)新公司，已開始逐漸取代國外產(chǎn)品，國內(nèi)MOSFET產(chǎn)業(yè)將迎來飛速發(fā)展。

MOSFET是功率器件的最大市場，根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2020年全球MOSFET市場規(guī)模為76億美元，預(yù)計(jì)2026年將達(dá)到95億美元，年均復(fù)合增長率為3.8%。其中，2020年我國MOSFET市場規(guī)模為29億美元，約占全球的38%，擁有全球最大的MOSFET消費(fèi)市場。


功率半導(dǎo)體預(yù)測，SiC被看好

在世界各國政府針對脫碳、可再生能源需求不斷增加以及提高電源效率的需求不斷增加的背景下，功率半導(dǎo)體市場持續(xù)增長。Yole Group 旗下市場研究公司 Yole Intelligence 表示，報(bào)告稱，2022年功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)到209億美元，包括分立器件和模塊，2022年至2028年將以8.1%的復(fù)合年增長率（CAGR）增長，這就意味著到2028年將達(dá)到333億美元。

其中，離散器件2022年估值為143億美元，預(yù)計(jì)到2028年將增長至185億美元。推動這一增長的主要應(yīng)用是 xEV、直流充電基礎(chǔ)設(shè)施和汽車，其中消費(fèi)市場仍然是最大的市場。此外，2022年占功率半導(dǎo)體總體市場68%、模塊市場31%，但預(yù)計(jì)到2028年模塊占比將增至總量56%、模塊市場43% 。

在功率半導(dǎo)體市場，除了傳統(tǒng)上一直是主流的硅之外，SiC和GaN作為下一代材料正在成長，預(yù)計(jì)硅將繼續(xù)占據(jù)大部分市場。然而，隨著xEV的普及，SiC在模塊方面的勢頭正在增強(qiáng)，而GaN的市場也在擴(kuò)大，主要用于消費(fèi)類電源，因此市場主要在這一領(lǐng)域擴(kuò)大的可能性不大，這也在意料之中。另外，GaN on GaN、Ga2O3、金剛石等的研究開發(fā)也在取得進(jìn)展，但據(jù)說距離大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用還有很長的路要走。

由于全球電子化趨勢，晶圓產(chǎn)量也在不斷增加，功率半導(dǎo)體用硅晶圓數(shù)量預(yù)計(jì)將增加至每年約4700萬片（200毫米等效），英飛凌科技和博世、三菱電機(jī)、東芝和Nexperia等一些制造商正在向300mm邁進(jìn)，并試圖進(jìn)一步加速加工片材數(shù)量的增加。此外，從 150mm 到 200mm SiC 的過渡正在逐步進(jìn)行，預(yù)計(jì)未來幾年 SiC 的應(yīng)用將會增加。


供應(yīng)鏈安全迫在眉睫，國產(chǎn)廠商乘勢而上

2023 年 3 月 3 日，美國商務(wù)部將 28 家中國實(shí)體加入“EL（Entity List，實(shí)體清 單）”。自 2018 年中興和華為相繼被制裁以來，美國對中國企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)等實(shí)施多 次貿(mào)易限制和打壓，目標(biāo)直指多家半導(dǎo)體相關(guān)企業(yè)。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈全球化受阻。長期以來，半導(dǎo)體行業(yè)高度依賴全球化產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同， 彼此分工明確，從設(shè)計(jì)、制造、封裝、設(shè)備、材料、軟件等全球通力合作，得以成就 全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)碩果。但是，近年來國際局勢已經(jīng)徹底改變了半導(dǎo)體制造商面臨的處 境，全球化和自由貿(mào)易變得舉步維艱。 國產(chǎn)替代，功率半導(dǎo)體先行。在缺芯之下，功率半導(dǎo)體因?yàn)樾枨蟠蟆⒓夹g(shù)門檻相 對較低、國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)好，且在消費(fèi)和工業(yè)等有多數(shù)產(chǎn)品量產(chǎn)和應(yīng)用，將有望成為 最先被國產(chǎn)化的領(lǐng)域之一。

國產(chǎn)芯片產(chǎn)量逐年增加，國產(chǎn)替代內(nèi)部驅(qū)動力增強(qiáng)。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2021 年中國集成電路累計(jì)產(chǎn)量達(dá) 3594 億塊，同比增長 37.48%。從 2011 年至今的國內(nèi)集 成電路產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以看出，面對日益增長的市場需求，國內(nèi)集成電路行業(yè)發(fā)展穩(wěn)健， 產(chǎn)量逐年提高。

當(dāng)下，車規(guī)功率半導(dǎo)體已然成為車企重點(diǎn)布局和投資熱門領(lǐng)域之一。車載芯片種 類多、型號多、持續(xù)“缺芯”和車廠重要控制器自研，使得車廠開始建立控制器硬件 設(shè)計(jì)和供應(yīng)鏈部門。車廠將直接參與芯片選型，直接建立與芯片廠家溝通渠道，打破 原有供應(yīng)鏈的合作模式。車廠和 Tier1 都在開始往半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域下沉，通過 投資或與芯片企業(yè)成立合資的形式進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)。他們主要聚焦重要、價(jià)值高的車 規(guī)級芯片并進(jìn)行布局，與芯片企業(yè)共同合作開發(fā)，化被動為主動，以應(yīng)對將來可能會 面臨的汽車芯片供應(yīng)鏈安全問題。而其中功率半導(dǎo)體，特別是 IGBT 和 SiC，成為車 企投資熱門之一。

IDM 和 Fabless 各顯其能。在功率半導(dǎo)體設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)，目前主要有 IDM 模式 和垂直分工模式，兩方競爭力孰強(qiáng)孰弱尚未分明，都在發(fā)揮各自優(yōu)勢。IDM 在缺芯時(shí)， 可以靈活協(xié)調(diào)產(chǎn)能以滿足不同客戶需求。在產(chǎn)品迭代上，IDM 也頗具優(yōu)勢。而代工模 式下，設(shè)計(jì)公司和 Foundry 可以共同合作開發(fā)先進(jìn)工藝以提升產(chǎn)品競爭力。

IDM 模式一般重資產(chǎn)，工廠投入相對較大，對產(chǎn)能規(guī)劃要求相對精準(zhǔn)可控，對各 類專業(yè)人才需求大，在產(chǎn)能協(xié)同、成本控制、需求響應(yīng)速度等多方面或具有較強(qiáng)優(yōu)勢。國內(nèi)功率半導(dǎo)體 IDM 有時(shí)代電氣、華潤微、士蘭微、華微以及揚(yáng)杰科技等。 國內(nèi)部分 Fabless 選擇與頭部 Foundry 深度合作，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝融合優(yōu)化、 產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)能調(diào)配等方面能達(dá)到良好效果。且該模式下，兩方既有各自分工合作， 又能做到優(yōu)勢互補(bǔ)。設(shè)計(jì)公司可以專注于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與推廣、可以更精準(zhǔn)把握市場需求 和供應(yīng)節(jié)奏，而 Foundry 可以專注于工藝控制和優(yōu)化。國內(nèi)成功案例如新潔能與華 虹宏力的合作、捷捷微電與中芯紹興的合作。

目前，全球功率半導(dǎo)體市場上，頭部的功率半導(dǎo)體多數(shù)是“IDM 模式”或“IDM 加委外代工混合模式”。后者即部分 IDM 將部分低端制程、即將 EOP（End Of Production）的產(chǎn)品委外專業(yè)代工廠加工，比如國內(nèi)部分晶圓代工企業(yè)就接到不少此 類海外客戶的訂單。 據(jù) ittbank 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：中國大陸地區(qū) Top60 的功率半導(dǎo)體（不含功率 IC）企業(yè) 里，其中 IDM 有 43 家，F(xiàn)oundry 有 5 家，以及 12 家 Fabless。

在我國大力發(fā)展新能源汽車的當(dāng)下，車規(guī)級功率半導(dǎo)體具備政策支持、產(chǎn)業(yè)鏈完 整等優(yōu)勢，或?qū)⒙氏韧粐瑢?shí)現(xiàn)國產(chǎn)化率穩(wěn)步提升。