美日欧统治功率半导体江湖,国产功率半导体出路在哪?

芯闻速递 2022-05-05

半导体汽车功率功率

3266 字丨阅读本文需 8 分钟

功率半导体伴随着电力运用而生,是电力控制系统的核心,可以说,有电的地方就有功率半导体芯片。2021年,随着全球新能源汽车智能化升级需求的爆发,功率半导体开始热得“发烫”,Yole数据显示,2026年全球功率半导体器件市场将达262亿美元。

近日,据集微网转述omdia的数据,全球2021年功率半导体前十强榜单“新鲜出炉”,透过这张表单,我们又能看出什么?

美日欧统治江湖

整张表看下来,最明显、最直接的就是全球功率半导体市场依旧被美日欧把控,如同过去的十几年一样。由于起步较早,美日欧在功率半导体产业中可以说是一直处于领先地位,日本运营知识产权库的Astamuse 2021年发布的数据显示,在2000年至2017年期间,美国功率半导体相关技术专利达1.3973万件位于第一位,其次便是日本的1.2872万件。

数据显示,凭借着先进的技术和生产制造工艺,以及领先的品质管理体系,美日欧占据了全球约60%的市场份额。

日本

先说日本,虽然此次日本企业在榜单中未能挤入前三,但却有5家厂商入选前十的榜单,分别是排名第4的三菱电机、第5的富士电机、第6的东芝、第9的瑞萨、以及第10的罗姆。换句话说,日企占据了2021年功率半导体十强中的半席。

近几年,日本在世界半导体市场上的优势地位正在逐渐消失,似乎已成默认的事实,远不如上世纪80年代那样威风凛凛,但在功率半导体领域,日本仍拥有着一定的话语权。而日本厂商之所以能够在功率半导体领域取得成功,一方面是因为日本以产业用途等少量多品种定制需求为主,没有卷入晶圆大口径化带来的设备投资竞争,可以灵活利用现有工厂来满足需求。

另一方面也离不开下游庞大的工业需求支撑。在1980年代,功率半导体初问世的时候,较多用于工厂和成套设备,到了1990年代后半期,随着混合动力车的增加,功率半导体开始不断应用于汽车,而日本作为那时期世界最大的汽车生产国和出口国,功率半导体产业自然也加速发展。据了解,富士电机和东芝等厂商通过开发各种配电设备以及电力转换设备所需的功率半导体,自主发展了功率半导体技术。

目前,富士电机的功率半导体业务有35%是面向汽车,并随着全球推进汽车电动化,预计到2023年度这一比例将提高至近5成。而罗姆虽然在功率半导体领域起步较晚,但在碳化硅领域属于先行者,力争在汽车和可再生能源等领域全方位扩大市场份额。2009年罗姆收购了德国碳化硅晶圆制造企业SiCrystal,实现了从晶圆到器件的自主生产。

欧洲

在2021年功率半导体十强中,欧洲占据了3席,除了第一的英飞凌和第三的意法半导体外,还有位于荷兰的恩智浦。

和日本一样,欧洲功率半导体的领先优势也得益于下游庞大的工业需求支撑。作为早期发展半导体产业的地区之一,欧洲将汽车半导体和工业半导体两个细分市场视为产业重点方向,并以此为基础,孕育了汽车和工业半导体领域的巨头。在汽车用功率半导体领域,名列前茅的英飞凌、意法半导体、博世、恩智浦都属于欧洲企业。

其中,英飞凌脱胎于西门子半导体部门,2019年收购赛普拉斯加强了MCU与互联技术的实力,如今经过20余年的发展,已经成长为全球功率半导体的绝对龙头,其产品渗透到各个细分领域,尤其是其IGBT在新能源汽车、光伏、风电、轨道交通和工控领域占据着难以撼动的垄断地位。

意法半导体于1987年成立,是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成,是世界最大的半导体公司之一,也是世界领先的分立功率器件供应商之一。

恩智浦由飞利浦公司创立,2006年宣布独立,主攻车载通信和射频芯片模块,2015年3月初,以约118亿美元并购飞思卡尔,一举成为MCU领域的全球第一,2019年再次收购Marvell的无线连接业务,开始大力拓展射频业务。

美国

再来看美国,此次除了排名第二的安森美外,威世(Vishay Intertechnology)也有上榜,排名第七。除此之外,美国在功率半导体领域还有力特(littelfuse)、达尔(Diodes)、万国半导体(AOS)等诸多厂商。

功率半导体最早就是由美国贝尔实验室于1959年研发出并将其应用于集成电路领域,因此美国在这个领域有着独特优势也是毋庸置疑的。

目前,安森美已经成为功率半导体领域公认的领军企业,产品包括汽车工业MOSFET、整流器、IGBT,全面的高能效电源和信号管理、逻辑、分立及定制方案阵容,虽然其采用Fab-lite模式,但却是为数不多能够在内部加工晶圆的功率半导体公司。

威世集团成立于1962年,是世界上最重要的功率 MOSFET制造商之一,主要产品包括无源和分立有源电子元件,特别是电阻、电容器、感应器、二极管和晶体管,广泛应用于计算机、电话、电视、汽车、家用电器、医疗设备、卫星、军用及航空设备领域。

中国仅有一家入选

相比美日欧强势的市占率,中国在此次榜单中仅有一家企业入选,那就是闻泰科技的安世半导体。安世半导体曾为荷兰企业,于2019年被闻泰科技收购,2021年7月,安世半导体完成了对英国 Newport Wafer Fab 的 100%收购,进一步强化闻泰科技半导体业务车规产能的布局,并于四季度启动 Newport 代工产能向 IDM 自有产能的逐步切换。

据了解,安世半导体是全球分立器件IDM龙头厂商之一,在中国功率分立器件公司中排名第一,其产品线中二极管晶体管产品居于全球排名第一,标准逻辑器件产品居于全球排名第二,小型号 MOSFET 居于全球排名第二,车规Mos全球市场排名第二,更是仅次于英飞凌。

目前,安世半导体建立了两个新的半导体全球研发中心,一个在马来西亚槟城,另一个位于上海,专注于功率MOSFET。可以说,闻泰科技旗下的安世半导体已成为我国在功率半导体产品布局最完善的厂商。

除了安世半导体外,我国IDM厂商中有功率半导体营收规模最大的华润微电子,以及在IGBT领域排名领先的比亚迪半导体;还有以MOSFET 厂商无锡新洁能和 IGBT 模组厂商嘉兴斯达等为代表的Fab-less企业。

一直以来,中国作为最大的功率半导体采购国,占据了全球近4成的需求。尤其近几年,疫情的发展,居家办公带来的远程服务器的巨量需求,加之双碳政策推动下,国内电动车的高速发展都在进一步刺激我国对功率半导体的需求。根据Omdia数据,2021年中国功率半导体市场规模将达到159亿美元,至2024年有望达到190亿美元,复合增长率为6.1%。

虽然行业产业规模增速快于全球,但总的来说,我国功率半导体器件自给率依旧较低,在器件的生产制造和自身消费之间存在巨大供需缺口。更重要的是,我国大部分厂商以低功率半导体器件为主,在高端领域仍依赖进口,与国外企业存在较大差距,而国外半导体公司对先进技术严格的封锁,使得本土企业必须依靠自主研发实现技术突破,在一度程度上阻碍了产业的进步。

国产替代进度最快的细分领域之一?

海外巨头占据供应主导地位并不意味着国内功率半导体厂商完全没有机会。考虑到市场需求、技术难度等多方因素,功率半导体在可预见将来有望成为国产替代进度最快的细分领域之一 。

国元证券指出,相对于逻辑芯片,功率半导体追赶的技术难度相对较小,国内配套的产业链也更完整。

在行业属性方面,功率半导体不需要追赶摩尔定律(投资门槛较低),倚重制程工艺、封装设计和新材料迭代,整体趋向集成化、模块化。

同时国内产业链配套齐全,制造和封测环节处于国际先进,材料和设备刚需国产化难度低。设备可以采用国产或二手,新材料刚刚开始大规模产业化,国内外技术差距不大,容易赶超。

在政策方面,国务院此前已印发 《关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》,全面支持国内半导体行业。

在市场需求、政策、人才、资金和技术多因素催化下,国内功率半导体行业未来3—5年有望进入黄金发展期。功率半导体在可预见将来有望成为国产替代进度最快的细分领域之一。

国元证券分析认为,目前国产功率器件在中低端产品上替代进度很快,未来将会持续向中、高端领域延伸。包括华微电子、士兰微等国内功率半导体领先者值得持续关注。

功率半导体前景分析

1、新能源和智能电网推动

随着人类对环境的重视,发展新能源逐渐成为各国共识。太阳能、风能等新能源发电过程中产生的不稳定的直流电,需要先经过晶闸管、MOSFET、IGBT等功率半导体器件的变换,之后才能入网传输。在进入家庭之前,需要将高压电降至家用电压,这个过程中功率半导体是不可或缺的关键器件。智能电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点,目前尚处于起步阶段,未来发展空间巨大。大功率半导体器件作为智能电网的核心部件,可以增强电网的灵活性与可靠性,使得智能电网实现电力高效节能的传输。未来新能源市场的快速发展和智能电网建设的推进将催生出对功率半导体需求的稳步增长。

2、变频家电提升需求

消费类电子也是功率半导体器件应用的重要领域。除手机外,电视机、冰箱、空调、微波炉等产品都需要使用功率半导体,一般是小电压的功率半导体,如MOSFET等。而在变频家电领域,功率半导体更是实现变频技术的核心器件,变频技术通过使用晶闸管、IGBT和MOSFET等功率半导体器件实现对电能的变换和控制。相比于传统白色家电,变频家电不仅高效节能,还能实现精准控制等多样化功能。

来源:选股宝,华经情报网,半导体行业观察

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