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從國內外對比看中國功率半導體前景 技術超越、進口替代,未來不是夢

時間:2018-11-13

來源:網絡轉載

導語:功率半導體器件又稱電力電子器件,主要用于電力設備的電能變換和電路控制,是進行電能(功率)處理的核心器件,弱電控制與強電運行間的橋梁。功率半導體有兩大作用,一是電源開關,二是電源轉換。

【中國傳動網 市場分析】 功率半導體器件又稱電力電子器件,主要用于電力設備的電能變換和電路控制,是進行電能(功率)處理的核心器件,弱電控制與強電運行間的橋梁。功率半導體有兩大作用,一是電源開關,二是電源轉換。

電源開關的原理是用小電流控制大電流,小電流部分PMIC和DriverIC為功率IC,而大電流部分開關為MOSFET、IGBT等功率分立器件或模塊。

電源轉換是指充電用電過程中交流電、直流電的相互轉換。在小功率設備中,比如智能手機中的升壓器、降壓器、穩壓器可集成在PMIC中,或做成單獨功率IC;而在大功率設備中,比如電動汽車中的整流器、逆變器等一般則是由功率分立器件組成的功率模塊。

功率半導體產品形態多種多樣,幾乎所有與電力能源相關的產品都需要用到功率半導體器件。一般來說,功率半導體可分為分立器件和功率IC,功率IC相當于SOC,功率模塊相當于SIP。

圖表1:功率半導體的分類情況

全球功率半導體行業現狀

近年,來由于工業控制、家電產品、充電設備等終端應用不斷追求更高能源效率,功率器件下游產品范圍的穩步擴張、產量的大幅增長以及功率器件技術的快速更新,功率器件市場在全球范圍尤其是中國地區都保持穩步增長。

據Yole數據顯示,2017年,全球功率半導體市場規模超300億美元,其中功率分立器件和模塊市場規模約為150億美元,功率IC約為200億美元。預計功率分立器件2016-2021復合年增長率為3.1%,功率IC2016-2021復合年增長率為3.4%,功率模塊2016-2021復合年增長率為7.0%。

具體產品來看,2017年,全球功率分立器件和模塊市場規模約為150億美元,其中二極管約占20%,MOSFET約占40%,IGBT及功率模塊約占30%。

圖表2:2017年全球功率分立器件(模塊)市場結構按產品劃分(單位:%)

應用方面,功率半導體的應用范圍已從傳統的工業控制和4C產業(計算機、通信、消費類電子產品和汽車),擴展到新能源、軌道交通、智能電網等新領域。HIS數據顯示,2017年,全球功率半導體市場中工業應用市場占比為34%,汽車應用市場占比23%,消費電子應用占比為20%,無線通訊應用占比為23%。

圖表3:2017年全球功率半導體應用分布(單位:%)

競爭格局方面,功率分立器件(模塊)市場競爭格局總體上較為分散,英飛凌為全球龍頭,2016年市場份額達到18.5%;其他企業市場份額均在10%以下。

圖表4:全球功率分立器件(模塊)市場競爭格局(單位:%)

中國功率半導體行業現狀

功率半導體是半導體產業中的重要板塊,是關系著高鐵動力系統、汽車動力系統、消費及通訊電子系統等領域能否實現自主可控的核心零部件。功率半導體戰略地位突出,多領域應用持續支撐我國功率半導體行業發展。

不過,盡管大陸、臺灣地區廠商已在二極管、晶閘管、低壓MOSFET等低端功率器件領域已開始進口替代,但國外廠商占據著大部分市場份額。2017年,功率半導體一線廠商中:NXP有45%的收入來自中國大陸,英飛凌有25%的收入來自中國大陸,意法半導體有61%收入來自中國大陸。

中國大陸以揚杰科技、華微電子、士蘭微為代表的功率半導體龍頭企業市場占有率非常低,進口替代的空間巨大。以MOSFET市場為例,國內主要依賴進口,基本被國外歐美日企業壟斷。2016年,中國大陸市場份額前五均為外資企業,合計占比達到65.0%。其中,市場份額占比最高的是英飛凌,達到28.5%;安森美其次,占比為17.1%。

圖表5:中國大陸MOSFET市場競爭格局(單位:%)

長遠來說,當前中國乃至全球范圍內環境資源問題面臨嚴峻考驗,各國相繼頒布節能減排政策,作為各種工業設施、消費電子、家用電器等設備電能控制欲轉換的核心器件,功率半導體產業將面臨新的技術挑戰與發展機遇。

作為半導體產業與節能減排政策落地實施的契合點,功率半導體產業受益于國家重點支持,有望在十三五期間實現從“材料-晶圓-封裝-器件-應用”的全產業鏈自主技術突破,尤其是在新能源領域廣泛應用的MOS器件及IGBT模組,以及SiC/GaN等新型材料器件的應用方面。

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