三菱整流二极管模块 功率半导体IGBT/MOSFET/二极管及整流桥厂商和格局汇总

电力半导体是一个大国，战略地位突出

在半导体行业，功率半导体的产值为180-200亿美元。功率半导体是中国汽车工业、高铁、空洗衣机、电网传输等系统应用的上游核心部件，战略地位突出。

功率半导体产品有多种形式，几乎所有与功率和能源相关的产品都需要使用功率半导体器件。按年产值贡献，IGBT、MOSFET、二极管和整流桥是功率半导体的三大产品类别，约占功率半导体市场的80%。

IGBT:

MOSFET:

二极管和整流桥:

国家大型基金坚持支持半导体产业的战略使命，功率半导体领域肯定会支持集成电路。国家大型基金承担支持半导体产业发展的历史使命。

电力半导体是半导体行业产值高达200亿美元的大部门，是关系到高铁电力系统、汽车电力系统、消费电子和通信电子系统能否独立控制的核心部件。功率半导体的战略地位异军突起，国家基金会全力支持。

回顾三年来国家大型基金的投资历史，集中投资行业龙头企业是大型基金一贯的投资策略。

我们相信，在资本的帮助下，中国领先的功率半导体企业将加快海外优质资源的整合，加快向中高端市场迈进的进程。

行业格局分析:高端市场由欧美日控制，低端市场内地厂商站稳脚跟

IGBT产业模式

全球功率半导体巨头主要集中在美国、欧洲和日本。mainland China和台湾省的制造商主要集中在低端功率器件，如二极管、晶闸管和低压MOSFET，而高端器件，如IGBT和中高压MOSFET主要由欧美和日本制造商占据。

2015年，IGBT设备和模块的全球销售额为39.44亿美元。德国的英飞凌和半克朗、日本的三菱和富士电气、美国的飞兆半导体基本控制了全球IGBT市场，前五大厂商占据了73.2%的市场份额。

场效应晶体管行业模式

2015年，功率MOSFET市场产值达到54.84亿美元，英飞凌、飞兆半导体、日本瑞萨电子、欧洲意法半导体、日本东芝等厂商占据大部分市场份额，前五大厂商市场份额达到60.1%。

二极管产业模式

根据世界半导体贸易组织的数据，功率二极管和整流桥的全球市场容量约为368亿元。IGBT和场效应晶体管的市场相对集中，而功率二极管和整流桥行业的市场格局相对分散。从分散走向集中是大势所趋。

二极管和整流桥的芯片制造具有明显的规模效应。我们相信，龙头企业的扩张会排挤小厂商的生存空，实现更高的市场份额和行业集中度。

行业趋势1:电力设备供需紧张，行业进入前所未有的景气周期

整个半导体产业链进入繁荣周期

今年，半导体行业呈现出整个产业链的繁荣趋势。从上游设备和材料、中游芯片制造，到终端芯片器件成品，订单量已经远远超过往年的增速。

高德纳预测，今年全球半导体产值将达到4014亿美元，产值将首次超过4000亿美元。

场效应晶体管率先提价，试探功率器件的价格周期组装数

今年9月，国内MOSFET厂商率先提价。长电科技将其所有的场效应晶体管产品的价格提高了20%，然后深圳德普微电子公司提高了场效应晶体管产品的价格。本轮涨价主要有两个原因。

第一，今年上游半导体硅片价格上涨导致下游芯片成本上升，器件厂商不得不提价维持利润。

二是汽车使用的动力装置消耗量大幅上升，动力装置整体市场需求超出预期，造成供需缺口。

二极管和整流桥的订单和出货量的比例上升到历史最高水平，交货时间大大延长

功率二极管市场供应紧张，行业龙头交货时间大幅延长。

今年第二季度以来，Visahy的订单量飙升，订单出货比达到1.22。第三季度Vishay订单出货比进一步攀升至1.44，中高端二极管市场进入前所未有的景气周期。

目前，行业领先厂商Vishay的二极管交货时间已延长至今年第二季度的5.8个月，远高于正常的2个月左右交货时间。

行业巨头芯片产能调整，进一步加大供需缺口

二极管行业巨头二极管今年第三季度关闭了美国芯片制造厂Kfab，需要的芯片缺口将通过外包获得。巨人产能的调整进一步加大了供需缺口。

行业趋势2:在电气化趋势下，汽车动力装置的消耗翻了一番

汽车功率半导体ASP翻倍

在电气化的趋势下，汽车半导体的消耗量翻了一倍多。战略分析数据显示，传统燃油车半导体消耗量为每辆338美元，电动汽车达到704美元，增长108%。电动汽车新的半导体消耗集中在功率器件产品上，单辆车新的功率器件消耗将增加282美元。

整车功率器件半导体消耗从汽油车的21%上升到电动车的55%。

增量1:电机控制系统增加了大量的功率器件

大量的IGBT动力装置被添加到电动汽车中。特斯拉S型由三相异步电机驱动，其中每相驱动控制需要28个IGBT芯片，三相需要84个IGBT芯片。

s型中的P85D型号采用交流感应电机，峰值功率310KW，峰值电流1200安培，要求性能高。目前，只有几家国际大型制造商有生产能力。

特斯拉P85D采用国际整流器公司的IGBT芯片。

增量2:充电桩和车载充电器增加大量动力装置

充电桩和汽车充电器是电气化趋势下全新的电力设备，是动力总成之外的功率半导体增长的主要驱动力之一。

目前主流DC充电桩功率分别为60kw和120kw。如果使用15kw电源模块，则需要四个或八个电源模块。

目前，充电桩的电源模块有两种解决方案，一种是MOSFET芯片，另一种是IGBT芯片。

此外，车载充电器将配置在车上，以管理充电过程。

行业趋势3:二极管和晶闸管的进口替代率持续上升，MOSFET和IGBT的进口替代刚刚开始

进口替代/巨大

目前国内厂商市场份额不足1%，国内替代空巨大。根据WSTS的数据，2016年全球功率分立器件的市场容量为187亿美元。

目前以杨洁科技和杰杰微电子为代表的领先功率半导体企业市场份额不足1%，进口替代空巨大。

功率半导体的主要市场在中国，国产品牌替代率上升是大势所趋

中国是最大的功率半导体市场。国内厂商离下游客户更近，与当地客户沟通更顺畅，对客户的需求反应更快。

功率二极管国际一线品牌制造商达尔科技58%的收入来自中国，功率器件领先品牌恩智浦41%的收入来自中国。

目前，国外厂商在二极管、中低压MOSFET等成熟产品线中占据大部分市场份额。与国外厂商相比，国内厂商在服务响应客户需求、降低成本方面具有竞争优势，国内品牌的电源元器件更换率也在逐步提高。

内地本地制造商的成本领先，盈利能力远高于海外制造商

在成熟的产品线领域，大陆厂商有成本优势。

在二极管产品线上，mainland China领先厂商杨洁科技的盈利能力远高于台湾厂商。

欧美电力设备制造商的产能分布在世界各地。一般来说，正面芯片制造工艺的产能主要分布在欧美，而背面封装工艺主要分布在菲、马、中国大陆等地区。

在二极管等产品线上，前后流程的区域划分使得海外厂商对客户的产品需求响应缓慢，而内地厂商专注于某一区域的芯片、封装和销售，可以为客户提供更好的技术服务。

行业趋势4:碳化硅技术革命将重塑行业格局，国内厂商有望弯道超车

碳化硅器件具有明显的优势，是下一代功率半导体的发展方向

回顾功率半导体的发展历史，随着技术的进步，新的功率器件诞生了。1957年，美国通用电气研制出世界上第一台晶闸管，开启了功率半导体产业的发展。

六七十年代是晶闸管主导电力设备的全盛时期；20世纪80年代，晶闸管和MOSFET共同主导了功率器件市场。20世纪90年代，晶闸管逐渐让位于金属氧化物半导体场效应晶体管和IGBT，金属氧化物半导体场效应晶体管开始主导中小功率应用市场，而IGBT主导中大功率应用市场。

碳化硅和氮化镓是下一代功率半导体的核心技术方向。碳化硅器件的效率和功率密度远远高于目前市场上的主流产品。

受成本限制，碳化硅功率器件的市场渗透率不到1%。我们判断技术进步会迅速推低碳化硅的成本，碳化硅器件将是中长期功率半导体的主流产品。

目前碳化硅器件主要用于600伏及以上的应用，特别是一些对能效和空要求较高的应用，如电动车充电装置、电动车动力总成、光伏微型逆变器等应用。

碳化硅侧重中高功率，氮化镓侧重中低功率。碳化硅和氮化镓在应用领域略有不同。碳化硅的有利应用领域集中在中高功率应用，而氮化镓集中在中低功率应用。

碳化硅的成本将继续下降，磁导率将继续增加

2012年，碳化硅二极管的成本是硅基肖特基二极管的5-7倍，碳化硅MOSFET的成本是硅基MOSFET的10-15倍。三年下来，碳化硅二极管的价格下降了35%，碳化硅MOSFET的价格下降了50%。

电力半导体:大国，重型武器，战略投资机会在等着我

我们认为，碳化硅的成本将继续下降，这是由以下因素驱动的。

在从4英寸线路迁移到6英寸线路的过程中，成本降低了20-40%。

碳化硅外延片工艺不断完善，颗粒污染等缺陷率不断降低，促使芯片成品率大幅提高。

随着规模的扩大和经验的积累，碳化硅芯片的制造工艺日趋成熟，制造成品率不断提高

目前碳化硅和氮化镓产品成本比较高，应用领域局限于一些性能要求高的领域。总的来说，碳化硅器件的产量明显不同于硅技术。

汽车应用将促进碳化硅渗透率的快速增加

在汽车应用领域，碳化硅器件取代硅器件是必然的发展趋势。碳化硅功率器件的应用领域不断扩大。

早期，碳化硅主要用于功率因数校正电路，现在大规模生产应用领域已经扩展到光伏逆变器和车载充电器。

预计2019-2020年电动汽车动力系统将引入碳化硅动力装置，进一步拓宽量产的应用领域。

目前，一级汽车供应链企业正在尝试进口碳化硅，并积极开展碳化硅功率器件的测试工作。丰田于2015年2月开始对碳化硅动力装置进行实车测试。路试原型车在PCU的升压转换器和电机控制逆变器中装有碳化硅功率器件。

据产业链调查信息，比亚迪已将碳化硅动力装置导入电动车车载充电器。

国内产业链已经成型。碳化硅产业链可以分为三个产业环节，一是上游衬底，二是中游外延片，三是下游器件制造。

国外供应链系统主要包括:

基材:克里、罗门、EPISIL

外延片:克里、罗门、英飞凌、通用电气、三菱器件:英飞凌、克里、罗门、意法半导体、美科梅森、GenSiC、三菱

就碳化硅器件而言，碳化硅SBD和碳化硅场效应晶体管已经在世界上大规模生产。产品耐压范围600v-1700v，单片机电流超过50 A..

中国已经形成了相对完整的碳化硅产业链体系。

基材:山东田玉娥、田可何达、河北通光水晶、北京世纪广金

外延硅片:东莞天宇半导体、厦门田汉天成

设备:泰科天润、汉芯、杨洁科技、中电55、中电13、科能核心、CRRC时代电气

模块:嘉兴斯达、河南森源、常州武进柯华、CRRC时代电器

目前碳化硅市场处于起步阶段，国内厂商与海外传统巨头差距较小。国内企业有望在当地市场的角落赶超。

国内企业已经在碳化硅SBD产生了销售收入，碳化硅MOSFET的产业化还处于原型器件开发阶段。

此外，1700V/1200A混合模块、4500V/50A等大容量全碳化硅功率模块已在中国开发。

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