全球超400亿美元市场，主要分为“功率IC”与“功率器件+模组”两大类功率半导体广泛应用于电子器件中，主要用于改变电路中的电压、电流、频率、导通状态等物理特性，以实现对电能的管理。

据IHS统计，2018年全球功率半导体市场规模391亿美元，预计2020年达431亿美元，2021年达441亿美元，复合年增长率4.1%。功率半导体包括功率分立器件（也称功率器件）、功率模组和功率IC三类：

功率分立器件：整流管、晶闸管、BJT、MOSFET、IGBT等；2018年市场占比32%；

功率模组：IGBT模组、智能功率模块IPM等；2018年市场占比为13%；

功率IC：主要包括各类变换、分配、检测电能的电源管理芯片（PMIC），将各类基本电路组合在一起实现线性稳压、过压保护、充电管理等功能，属于模拟IC的范畴。相比器件单管和功率模组中的芯片，功率IC集成度更高，但适用的电流电压范围也较低。2018年市场占比为55%。

而按下游应用拆分来看，功率半导体主要服务于工业、汽车、消费及通信等实际场景。根据Gartner数据，2017年工业、汽车、消费级通信相关功率半导体市场规模占比分别为34%、23%、20%及23%，分配相对平均。而从年复合增长率来看，iHS认为，2016-2021年间，得益于工业自动化（伺服电机中变频器）、可再生能源（光伏逆变器）及电动汽车（电动机用逆变器及充电桩相关设施）的蓬勃发展，工业及汽车市场将成为功率半导体行业最突出的成长动能，年复合增长率将达到7.3%及8.2%。

功率半导体是电子电力系统的核心器件

功率半导体是电子电力系统的核心器件，功能是利用半导体的单向可控的导电性来实现电能转换与电路控制。按器件类型来看，二极管（Diode）主要用作整流和斩波，不具备可控开关功能；而三极管（BJT）、晶闸管（Thyristor）均属于电流控制型开关器件；MOSFET和IGBT属于电压控制型开关器件。这些基本功率器件与电容、电阻、电感、互感线圈等一起组成了以下各类电能转换设备，用以对电路中电压、电流、频率进行管理。

功率器件根据工作范围不同，拥有各自适用场景

从器件特性来看，MOSFET（SJNFET）和IGBT适用范围最广（二者市场规模占整体功率器件的70%）。功率半导体器件/模组从结构原理上可以分为二极管、晶体管和晶闸管，而晶体管又可以分为MOSFET、IGBT和BJT等。其中BJT开关性能差，已经几乎被淘汰，而晶闸管和集成门极换流晶闸管（IGCT）属于半控制开关，在超大功率领域（电压3.3kV以上、容量1-45MW）的工业和能源场景依然广泛应用。以上类型器件技术相对简单，应用范围较窄。相比之下，电压控制型开关器件MOSFET和IGBT具有易于驱动、开关速度快、损耗低等物理特性，应用领域极其广阔：

MOSFET：输入阻抗高、控制功率小、开关速度快、开关损耗小，在高频率、中小功率领域（电压600V以下）应用最为广泛，在消费电子应用较多；

SJNFET：又叫做超级结型MOSFET，是MOSFET结构设计的前沿技术，具备更好的导通特性，可以工作于更高的电压和电流条件；

IGBT：由BJT 和MOSFET 组成的复合器件，相比MOSFET，牺牲了一定开关速度，但导通损耗小，通态电流大，在高压、大电流的中大功率领域（电压1200V-6500V）是主流产品，这也是白色家电、工业、汽车所适用的主流功率器件。随着技术发展，IGBT正在向超大功率和更高频率领域两个方向同时渗透，挑战晶闸管和MOSFET的传统疆界。

1、中国功率半导体行业的发展机会发展机会

发展机会1：进口替代空间广阔

中国是功率半导体第一大市场，进口替代空间广阔。中国是最大的功率半导体消费国，2018年市场需求规模达到138亿美元（iHS数据），增速为9.5%，占全球需求比例高达35%。iHS预计未来中国功率半导体将继续保持较高速度增长，2021年市场规模有望达到159亿美元，年化增速达4.8%。根据iHS的统计，中国功率半导体市场中前三大产品是电源管理IC、MOSFET、IGBT，三者市场规模占2018年中国功率半导体市场规模比例分别为60.98%，20.21%与13.92%。

国内企业份额尚低，替代空间巨大，整体盈利能力还落后于海外龙头。从收入规模来看，无论是包括电源管理IC与否，中国企业还未能与海外前十大功率半导体厂商构成竞争。目前，中国最大功率半导体企业华润微电子2018年功率半导体收入为24.2亿元（vs. 英飞凌中国区功率半导体收入为167.5亿元）。模拟龙头厂商圣邦股份来自电源管理IC的收入为3.4亿人民币（vs. 英飞凌中国区功率IC收入46.8亿元），进口替代空间巨大。从毛利率来看，头部厂商安世半导体、华润微电子的功率半导体业务毛利率落后英飞凌公司水平毛利率1.8ppts/3.8ppts，而士兰微、华微电子等国内收入规模领先企业毛利率与英飞凌仍存在较大差距。

高端器件存在差距。细分领域来看，目前国内功率半导体企业仅在二极管、晶闸管领域开始广泛替代，而在MOSFET、IGBT与国外企业存在较大差距。根据iHS数据，国内MOSFET器件仅英飞凌、安森美两家企业就占据45.3%的市场份额，前五厂商中仅有华润微一家中国公司（若不计入安世半导体份额）；IGBT方面，全球前十大IGBT模块供应商占据77.7%的份额，当中仅有斯达半导一家国内企业进入排名，占据2%的市场份额。根据ASMC披露，我国90%以上IGBT产品需要进口。

进口替代路径：消费电子/白电、工控/新能源、新能源车依次突破。不同应用领域对功率器件的要求不同：消费级别电子产品要求在高频率下工作，对省电、发热控制要求高；工业控制和新能源发电领域的功率半导体需要工作在更高的电压电流条件下，且更加注重高温、长时等极端使用条件下的可靠性与寿命；电动车/轨道交通领域则综合了中高功率、高耐用性、低损耗的要求，同时需要与整车厂商深度协同，是技术要求最高、目前国内厂商最难以切入的应用领域。

发展机会2：汽车电动化——最值得关注的成长动能

汽车电动化推动车用功率半导体市场成为增长最快的细分领域。麦肯锡预计，2030年时50%的新车将是电动车，新能源汽车相比传统燃油车将消耗更多的半导体，其中功率半导体是最大的增量。iHS预计车用功率半导体市场在2016-2022年的复合增长率将达到8.2%，位列各细分领域第一位。在燃油车中，功率半导体应用于车辆启动、安全等系统，而在新能源汽车领域中，功率半导体将新增4项主要应用场景：

主逆变器：1）将电池电流完成大功率直流-交流（DC-AC）逆变后驱动电机；2）用于再生制动系统，并将回收的能量存回电池。特斯拉MODEL S/X车型使用了6组14个IGBT单管并联方式来构成主逆变器（如下方右图），单车用量大。

辅逆变器：用于水泵、HVAC（Heating, VentilationandAir Conditioning）系统、PTC加热器等，完成小功率直流-交流（DC-AC）逆变。

DC-DC变换器：新能源汽车电池输出高电压，需变化至低电压后供汽车低压供电网络使用。

车载充电器及充电桩：车载充电器中需整流器完成交流-直流（AC-DC）变换，充电桩中用作开关元件等。

电动化程度越高，功率半导体用量越大。参考Strategy Analytics数据，轻混车（MHEV）相比燃油车半导体成本增加100美元，其中75美元为功率半导体（75%）；混动车/插电混动车（HEV/PHEV）相比燃油车半导体成本增加340美元，其中250美元为功率半导体（74%）；纯电动车（BEV）中半导体总成本为695美元，其中功率半导体成本达380美元，占总成本的55%。预计，在未来功率半导体单车价值有望呈继续上升趋势。

从器件类型来看，IGBT将是最主要的需求增长来源。我们认为，IGBT器件与模组占新能源汽车电机驱动系统成本的40%-50%，IGBT约占充电桩成本的20%。随着新能源汽车市场的爆发式增长，新能源汽车将是IGBT增长最快的应用领域，Yole预计2022年新能源汽车用IGBT市场规模达20.6亿美元，2016-2022CAGR为16%；同时，新能源汽车占IGBT所有下游应用市场的比例将在2022年增至37%，跃居IGBT第一大应用领域。

发展机会3：工业控制及新能源发电——本土客户为进口替代提供切入机会

功率半导体为工厂自动化、智能化提供可靠的能量来源。随着工业自动化的深化，广泛部署的工业机器人和智能化机床都依赖于强大而灵活的交流电机、伺服电机，以及节能的变频器和电源装置。IGBT、晶闸管、二极管等广泛用于可变速电机、不间断电源（UPS）、工控变频器、接触器中，为工业自动化提供稳定、高效、灵活的电能输出。

IGBT是光伏逆变器最重要的电子部件。逆变器是把直流电能转变成特定频率和电压的交流电的转换器。由于太阳能发电组件直接产生的电能不符合电网要求，需通过光伏逆变器将其整流成直流电，再逆变成符合电网要求的交流电后输入电网。IGBT 模块是光伏逆变器的核心器件，根据Yole数据，电子器件占一台光伏逆变器总成本的13%，而其中66%的成本是IGBT（主要为定制化的IGBT模块）。随着光伏组件、电站技术进步，光伏逆变器需要不断进行产品迭代，因而为IGBT 增长提供了持续动力。

发展机会4：消费电子及白色家电——依托国内企业及消费市场实现进一步发展消费电子：中国功率厂商能够为本土OEM提供更优质的后道服务。中国是电子消费的大国，目前主要OEM厂商都集中在中国，以智能手机为例，中国品牌出货量占到了全球市场的45%。我们认为从经济效应的角度考虑，国内功率半导体企业能够提供性价比更高以及反应更为及时的后道服务，同时客户的需求也能够更顺畅地反应给研发团队进行项目开展。因此在同等产品质量前提下，下游客户对国内供应商的偏好也会更高，这是国内功率半导体厂商的优势所在。白色家电：变频空调空间广阔，国内空调企业市占率领先。中国是家用空调生产基地。Prescient & Strategic 数据显示，2018 年全球暖通空调市场规模约1,081 亿美元（包括中央空调、家用空调）。产业在线统计，2018/19 冷年，全球家用空调产量1.85 亿台，中国产量占比80%。国内功率半导体厂商已部分进入格力、美的、海尔、奥克斯的供应链。2018 年，中国内销空调出货量中，变频空调渗透率58%，定频空调占比依然高达42%，功率半导体在变频家电领域仍有很大拓展空间。

2、IGCT潜力极大

集成门极换流晶闸管（IGCT），是功率半导体的一种，可实现高压大容量能量转换，具有耐高压、耐大电流、损耗低、容量密度大、开关速度快、结构简单、安全性高、可靠性高等优点，可以广泛应用在工业设备、新能源发电、轨道交通等领域。

在全球范围内，IGCT生产商主要是瑞士ABB、德国英飞凌、日本三菱、美国GE等国外企业。在我国，株洲中车时代电气股份有限公司是代表性IGCT企业，是全球第三家具有自主生产IGCT能力的企业，也是我国唯一一家同时掌握晶闸管、IGCT、IGBT及功率组件全套技术的企业，其生产的IGCT已经广泛应用在轨道交通领域。

现阶段，IGCT在通态压降、可靠性、成本等方面仍有进步空间。我国“十四五”国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项中提出，针对高比例电力电子装备智能电网发展需求，研究高压大功率集成门极换流晶闸管（IGCT）电源与信号管理驱动芯片设计。这将推动我国IGCT行业技术进一步，为IGCT行业提高核心竞争力奠定基础。

功率半导体属于半导体分立器件，晶闸管是其三大类产品之一。与同属于半导体分立器件的晶体管相比，晶闸管市场份额较小，IGBT等晶体管是主流产品。IGCT作为新型晶闸管产品，性能明显优于前一代晶闸管GTO，在部分应用领域中与IGBT相比更具竞争力。随着下游市场要求不断提高，未来IGCT应用范围、应用需求有望不断扩大。

光伏新增需求回暖，拉动光伏逆变器市场。随着国内光伏平价项目持续推进，新兴市场需求提升以及欧美老旧机组替换，预计2020年世界范围内光伏发电新增装机容量增速将扩大。根据BP，2018年全球光伏新增建设需求达到103吉瓦，其中中国贡献44吉瓦，占全球新增需求的43%。随着全球进入平价时代，GW级市场不断增加，光伏装机容量的持续上升将带动光伏逆变器和相关IGBT模组需求稳定提升。

中国功率半导体厂商有望切入华为、汇川等本土企业供应链。在光伏逆变器、工控变频器和伺服电机等领域国产设备制造商崛起的同时，成本因素以及贸易战等不确定性因素将促使国内客户更加重视进口替代选项，这为国内功率半导体行业提供了机会。SolarEdge数据显示，2018年，华为在全球光伏逆变器市场的份额达22 %，市占率位列全球第一，阳光电源的市场份额15%，市占率位居全球第二位；据工控网统计，汇川、中达电通、新时达等本土电机厂商也已在低压变频器市场打开局面，其中汇川2018年低压变频器占有率达13%，位居全球首位。本土下游厂商的优势地位叠加其供应链分散化考虑有望助力中国功率半导体企业进一步融入工控和新能源发电产业链。

文章来源： 深度产业观察，新思界网