第三代半导体进入爆发增长期？

2018年下半年，随着英特尔酷睿X处理器和英特尔至强W-3175X处理器陆续投入市场，“英特尔处理器缺货”情况得到缓解。随着产能的提升，市场需求得以满足，2019年第一季度服务器和PC出货量升高，同步带动了MOSFET等功率半导体的市场需求。在市场机遇打开的背景下，中国功率半导体厂商是否可以抓住机遇？

MOSFET需求反d

大中、杰力、尼克森等厂商运营惨谈的局面或将被打破。2019年，英特尔处理器出货量提升，带动MOSFET市场需求，大中、杰力、尼克森等厂商提升投片量。去年下半年，高性能细分市场内，英特尔至强和英特尔酷睿处理器出现供不应求，抑制了笔记本电脑与服务器的出货量，进而导致MOSFET供应商大中、杰力、尼克森等厂商显卡库存过多，业绩并不理想。随后，英特尔首席财务官兼临时首席执行官Bob Swan在公开信中表示，2018年英特尔资本支出创较年初计划增加了约10亿美元，主要用于14nm生产基地，提高出货量，应对市场不断增长的需求。2018年11月，英特尔酷睿X系列处理器正式上市。同年12月，英特尔至强W-3175X处理器出货，缺货情况得以缓解，带动2019年第一季度服务器和笔记本电脑出货量回升。

专家指出，服务器和笔记本电脑出货量的提升将同步拉动MOSFET投片，供应商第一季度将维持较高的MOSFET投片量。一时间，MOSFET等功率器件再次回到热点话题。2018年，包括MOSFET在内的功率器件涨价严重，电容甚至涨幅十几倍，供不应求的产能促使很多中小型企业难以取得货源。“涨价”过后，整个功率器件市场重新洗牌，很多以MOSFET为元器件的小厂商逐一倒闭。

产业化仍是难题

目前全球功率器件发展已经达到一定规模。美国、德国、日本、欧洲几家大公司的器件设计技术、芯片制造工艺、器件封装驱动技术陆续更新升级。与其相比，中国功率器件一直存在较大差距。但是随着宽禁带半导体的到来，全球碳化硅、氮化镓等技术和产业都尚未成熟，新兴市场在一定程度上给每个厂商同样的机遇，这或许是中国功率器件产业发展的机会。

根据Yolo公司的统计数据，预计到2020年，4英寸碳化硅晶圆的市场需求保持在10万片左右，单价将降低25%；6英寸碳化硅晶圆的市场需求将超过8万片。预计2020~2025年，4英寸碳化硅晶圆的单价每年下降10%左右，市场规模逐步从10万片市场减少到8万片，6英寸晶圆将从8万片增长到20万片；2025~2030年，4英寸晶圆逐渐退出市场，6英寸晶圆将增长至40万片。

重视标准和可靠性研究

首先是可靠性研究不深入的弊端。宽禁带功率器件作为新兴技术和产业，存在相当程度的沿用传统标准、可靠性研究不深入的弊端，严重制约了市场推广和产业化应用。中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟建议组织力量，开展符合宽禁带功率器件的标准和可靠性的研究，加快标准的制定和推广。此外，在开展国际视野下进行顶层设计和战略规划也是重要的一环。

相关人士表示，我国宽禁带功率器件产业的发展离不开国际上该领域的发展，其发展规律必须符合国际发展趋势，建议站在国际高 科技 产业的高度，对我国宽禁带半导体器件产业的发展进行科学的规划和合理的布局。

中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟建议，依托已有宽禁带半导体产业基础，加强科学规划，完善现有产业集聚区布局和配套产业链建设，推动垂直整合和横向合作，打造具备竞争力的产业集群。制定措施和优惠政策，推动企业实施更加积极自主的开放战略，鼓励企业坚持自主创新与“走出去”相结合，充分利用国际国内两种资源、两个市场，提高国际合作水平与质量，争取为该领域的国际发展做出积极的贡献。

功率半导体元件或简称功率元件，是电子装置的电能转换与电路控制的核心。主要用途包括变频、整流、变压、功率放大、功率控制等，并同时可具有节能的功效，因此，功率元件广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源交通等众多领域。

▲图片来源于网络

功率元件全球市场规模约140亿美元

据麦姆斯咨询报道，电力电子市场规模预计将从2018年的390.3亿美元增长到2023年的510.1亿美元，2018~2023年预测期间的复合年增长率（CAGR）为5.5%。推动该市场增长的主要因素为电力基础设施的升级、便携式设备对高能效电池的需求增长。

功率元件全球市场规模约140亿美元，占全球半导体市场的3.5％，其中MOSFET规模约68亿美元、IGBT约12.6亿美元，占功率半导体元件分别为48％与9％；根据IEK调查指出，近年受惠电动汽车与油电混和车快速发展、汽车电子化比重提升以及手机快充、物联网（IoT）新应用兴起，功率元件在提高能源转换效率上占据重要地位，产业需求逐渐提升；而未来电动车半导体的需求为传统汽车的两倍以上，预期MOSFET等功率元件用量将大幅提升。

MOSFET与IGBT市场过去皆呈大厂寡占的态势，英飞凌、安森美与瑞萨占MOSFET市场近50％，IGBT市场英飞凌、三菱电机与富士电机三家市场占率更达61％；此类IDM垂直整合大厂以英飞凌为首，均优先将产能给毛利率较高的新产品，相继退出中低压MOSFET一般消费性产品线，导致MOSFET供需缺口扩大，使台厂自去年第2季开始即逐渐感受到转单效应，预料这股缺货风潮恐将持下去。

而在发展中国家地区，由于电力需求的增加，现有的电力资源正在被快速的消耗。全球对电力基础设施的需求和对可再生能源的使用的关注日益增加。全球各国政府不断增大对可再生能源的投资，比如太阳能和风能，并且不断制定出更好的上网电价补贴政策，以帮助和鼓励光伏项目的发展。

因此，随着功率半导体的不断发展和技术进步，功率器件下游产业的稳步扩张，未来在政策资金支持以及国内新能源汽车的蓬勃发展下，中国国内功率半导体产业将迎来黄金发展期。

MOSFET市场供需失衡

按器件类型细分，电力电子市场可分成功率分立器件、功率模组和功率集成电路（IC）。在2017年，功率IC占据了主要的电力电子市场份额。功率IC包括电源管理集成电路（PMIC）和专用集成电路（ASIC），主要用于高频、高功率放大和微波辐射等应用领域。

在晶圆供给方面，MOSFET与IGBT产品考量8吋光罩费用仅12吋的1/10，加以功率元件还有不漏电的要求，尚无法做到尺寸微缩等原因，台湾与大陆的MOSFET功率元件IC设计公司都投产在8吋晶圆厂；然而由于指纹辨识、影像感测器（CIS）、电源管理（ICPMIC）等IC产品，受到资安需求提升，对8吋晶圆需求亦增加，致使全球8吋晶圆投片量提升。

MOSFET市场的供需失衡，让台厂迎来多年以来难得的成长契机，上游IC设计方面，大中、杰力在PC市场与消费性电子产品较具竞争优势，预计下半年供需仍吃紧态势下，对下游的议价能力转强，有助其获利表现；在晶圆生产方面，世界先进8吋产能满载，加上电源管理营收占比持续提升改善产品组合，未来营运展望乐观。

新能源汽车行业高复合增长

按应用类型细分，电力电子市场可分为电源管理、驱动、不间断电源（UPS）、铁路牵引、交通运输、可再生能源等。在2018~2023年预测期间，交通运输应用领域的电力电子市场预计以最高复合年增长率增长，主要归因于混合动力汽车（HEV）和电动汽车（EV）的产量不断增加和全球对电动汽车充电站的需求不断增加。

按垂直行业细分，电力电子市场可分为信息通信技术（ICT）、消费电子、能源和电力、工业、汽车、航空航天和国防等。在预测期内，汽车行业预计以最高复合年增长率（CAGR）增长，主要归因于混合动力汽车（HEV）和电动汽车（EV）的数量日益增长和全球对轿车和其他乘用车的需求不断增加。

2023年按地区细分的电力电子市场预测（图片来源麦姆斯咨询）

按地区细分，亚太地区（APAC）在整个电力电子市场中占据了最大的市场份额，其次是欧洲。在预测期内，亚太地区的电力电子市场预计将快速增长。推动亚太地区市场发展的关键因素包括汽车和消费类应用对电力电子器件的需求增长以及在亚太地区拥有大量的电力电子制造企业。此外，工业、能源和电力行业对电力电子器件的需求也在推动该市场在亚太地区的进一步发展。

制约电力电子市场增长的关键因素

电力电子产业越来越关注于将多个功能集成到一个芯片中，从而导致器件设计变得复杂。复杂器件的设计和集成需要特殊的技能、稳健的方法和各种集成工具，这都会增加器件的成本。从而，高成本限制了用户向先进器件转换。因此，先进器件所需要的复杂设计和集成工艺，被认为是制约电力电子市场增长的关键因素。

然而，不同于第一代与第二代半导体材料，第三代半导体材料是以氮化镓和碳化硅为代表的宽禁带半导体材料，在导热率、抗辐射能力、击穿电场能力、电子饱和速率等方面优势突出，更适用于高温、高频、抗辐射的场合。有关专家指出，第三代半导体器件将在新能源汽车、消费类电子领域实现大规模应用。

随着制备工艺逐步成熟和生产成本的不断降低，第三代半导体材料正以其优良的性能正在不断突破传统材料的瓶颈，成为半导体技术研究前沿和产业竞争焦点，美、日以及欧盟都在积极进行战略部署。美国已经将部署第三代半导体战略提升到国家层面，先后启动实施了“宽禁带半导体技术创新计划”“氮化物电子下一代技术计划”等，制定颁布了《国家先进制造战略规划》等法规条例。欧盟在第三代半导体发展中以联合研发项目为主，力图通过对各成员国的资源优化配置，使欧盟在半导体领域保持国际领先水平。日本作为全球第一个以半导体照明技术为主的国家，在第三代半导体器件制备与应用方面已经达到世界领先水平。

目前，国际电力电子市场的主要厂商有：英飞凌（德国）、三菱电机（日本）、德州仪器（美国）、安森美半导体（美国）、意法半导体（瑞士）、富士电机（日本）、瑞萨电子（日本）、东芝（日本）、恩智浦半导体（荷兰）、Vishay

Intertechnology（美国）、美信半导体（美国）、赛米控（德国）、ABB（瑞士）、日立（日本）、亚德诺半导体（美国）、罗姆半导体（日本）、力特（美国）、美高森美（美国）、微芯科技（美国）、丹佛斯（丹麦）等。

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