功率半导体市场增速第一，规模达到上千亿元，日本没挡住国产崛起

近年来，芯片对于每个国家的发展越来越重要，相关的报道也越来越多。我发现，很多读者朋友们对于芯片的了解还只是一个大概，都将芯片误认为是CPU或者是一些其他的方面。一般来讲，芯片指的都是集成电路半导体，所以我们一般称半导体领域时都会提及芯片。大家都知道，我国半导体领域的发展相对于发达国家而言是落后的，但这并不意味着我国半导体领域就不行。在近几年，我国半导体领域发展飞快，就连日本也没挡住我们中企的崛起。

芯片分为三种芯片：功率芯片、逻辑芯片和储存芯片。功率芯片大多应用于提高设备节能性能；而大家所熟知的CPU比如英特尔、麒麟芯片这些属于逻辑芯片；储存芯片主要应用于数据保护、数据安全和数据保存方面。这三种芯片中，功率芯片是最简单制造的。然而在以前，我国却需要每年花费大量金钱去美日德进口芯片，比如德国英飞凌、美国安生美和日本的三菱电机。日本一直以来都是我国功率半导体的最大进口国，无论是价格还是性能，日本功率半导体芯片都受到了中国买家的青睐。

不过就在近日，有媒体发现日本功率半导体企业似乎不太开心，原因就是因为中国功率半导体芯片企业在飞速崛起，生产速度和规模都达到了前所未有的高度，最重要的是，我国在不久前刚刚突破且拥有了300mm半导体硅片生产能力。其实说到功率芯片，我国缺少的并不是技术，而是原材料。因为制造功率芯片需要大量的硅，而我国的硅材料有90%都来自进口，没有掌握到硅片的核心技术，让我国头疼了很长时间。

日本的信越化学是全球最大的半导体硅片厂商，市占率高达28.5%，排名全球第一，而全球第二的硅片厂商也是日本的。这些企业不仅有着优良的技术，制造经验还十分丰富，所以即便国产硅片价格再低，由于纯度不够以及晶体缺陷，几乎没人愿意购买。所以，国产企业很难在硅片上有所突破，很多研究硅片的国产企业都倒闭了。好在2017年以后，我国开始大力扶持硅片厂商，在多个地区投资建厂，直到现在我国硅片的年生产量已经足够为我国供给。

到了现在，我国功率半导体市场规模已经超过了1263亿元，复合增长率也达到了惊人的30%以上，是全球国家中名副其实的第一名。中国庞大的市场，再加上国产 科技 企业对功率芯片的巨大需求，中国功率芯片领域在未来很有可能能够超越日本的地位。

功率半导体器件又称电力电子器件，主要用于电力设备的电能变换和电路控制，是进行电能（功率）处理的核心器件，弱电控制与强电运行间的桥梁。功率半导体有两大作用，一是电源开关，二是电源转换。

电源开关的原理是用小电流控制大电流，小电流部分PMIC和DriverIC为功率IC，而大电流部分开关为MOSFET、IGBT等功率分立器件或模块。

电源转换是指充电用电过程中交流电、直流电的相互转换。在小功率设备中，比如智能手机中的升压器、降压器、稳压器可集成在PMIC中，或做成单独功率IC；而在大功率设备中，比如电动汽车中的整流器、逆变器等一般则是由功率分立器件组成的功率模块。

功率半导体产品形态多种多样，几乎所有与电力能源相关的产品都需要用到功率半导体器件。一般来说，功率半导体可分为分立器件和功率IC，功率IC相当于SOC，功率模块相当于SIP。

全球功率半导体行业现状

近年，来由于工业控制、家电产品、充电设备等终端应用不断追求更高能源效率，功率器件下游产品范围的稳步扩张、产量的大幅增长以及功率器件技术的快速更新，功率器件市场在全球范围尤其是中国地区都保持稳步增长。

据Yole数据显示，2017年，全球功率半导体市场规模超300亿美元，其中功率分立器件和模块市场规模约为150亿美元，功率IC约为200亿美元。预计功率分立器件2016-2021复合年增长率为3.1%，功率IC2016-2021复合年增长率为3.4%，功率模块2016-2021复合年增长率为7.0%。

具体产品来看，2017年，全球功率分立器件和模块市场规模约为150亿美元，其中二极管约占20%，MOSFET约占40%，IGBT及功率模块约占30%。

应用方面，功率半导体的应用范围已从传统的工业控制和4C产业（计算机、通信、消费类电子产品和汽车），扩展到新能源、轨道交通、智能电网等新领域。HIS数据显示，2017年，全球功率半导体市场中工业应用市场占比为34%，汽车应用市场占比23%，消费电子应用占比为20%，无线通讯应用占比为23%。

竞争格局方面，功率分立器件（模块）市场竞争格局总体上较为分散，英飞凌为全球龙头，2016年市场份额达到18.5%；其他企业市场份额均在10%以下。

中国功率半导体行业现状

功率半导体是半导体产业中的重要板块，是关系着高铁动力系统、汽车动力系统、消费及通讯电子系统等领域能否实现自主可控的核心零部件。功率半导体战略地位突出，多领域应用持续支撑我国功率半导体行业发展。

不过，尽管大陆、台湾地区厂商已在二极管、晶闸管、低压MOSFET等低端功率器件领域已开始进口替代，但国外厂商占据着大部分市场份额。2017年，功率半导体一线厂商中：NXP有45%的收入来自中国大陆，英飞凌有25%的收入来自中国大陆，意法半导体有61%收入来自中国大陆。

中国大陆以扬杰科技、华微电子、士兰微为代表的功率半导体龙头企业市场占有率非常低，进口替代的空间巨大。以MOSFET市场为例，国内主要依赖进口，基本被国外欧美日企业垄断。2016年，中国大陆市场份额前五均为外资企业，合计占比达到65.0%。其中，市场份额占比最高的是英飞凌，达到28.5%；安森美其次，占比为17.1%。

长远来说，当前中国乃至全球范围内环境资源问题面临严峻考验，各国相继颁布节能减排政策，作为各种工业设施、消费电子、家用电器等设备电能控制欲转换的核心器件，功率半导体产业将面临新的技术挑战与发展机遇。

作为半导体产业与节能减排政策落地实施的契合点，功率半导体产业受益于国家重点支持，有望在十三五期间实现从“材料-晶圆-封装-器件-应用”的全产业链自主技术突破，尤其是在新能源领域广泛应用的MOS器件及IGBT模组，以及SiC/GaN等新型材料器件的应用方面。

—— 更多数据参考前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国半导体分立器件制造行业发展前景与投资预测分析报告》。

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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