功率半导体市场,是否有中国企业一席之地?
功率分立器件/模组主要应用--电力电子变换器
电力电子变换器是进行电力特征形式变换的电力电子电路和装置,主要包括 4 种:直-交(DC/AC)逆变器、交-交(AC/AC)变频器、交-直(AC/DC)整流器和直-直(DC/DC)变换器。电力电子变换器的形式多种多样,功率半导体器件是电力电子技术及其应用装置的基础,对装置的可靠性、成本和性能起着十分重要的作用。
据市场调研机构 Yole dé veloppement预测,至 2020 年电力电子变换器市场 CAGR 约为 6%,其中工业电机驱动和 UPS 稳压电源领域所占份额最大,新能源汽车领域具有最高增长率。
电力电子变换器能效需求升级,加速功率器件技术突破目前我国用于电机的电能约占我国总发电量的 60%左右,根据相关数据粗略推算,如果全国电机的驱动都采用功率半导体进行变频调速,可节约电能大约 30%左右,全国总发电量可节约 15%至 20%。电力电子变换器是能源转换的核心器件,电能效率的提升离不开功率器件的技术进步,且随着应用领域的拓展,逆变器尺寸向小型化发展,结构更紧凑,对功率器件的材料及封装工艺提出了更高要求。
2全球功率半导体市场风起云涌,国内外厂商群雄逐鹿
2.1 功率巨头合纵连横,行业整合力度不断加强
建广收购 NXP 标准部门完成交割,填补国内汽车、工业 IC 空白继 2015 年以 18 亿美元的金额成功收购恩智浦的 RF Power(大功率功放管)部门之后,近日建广资产主导的中国半导体行业最大一笔海外并购案也顺利交割,建广资产以 27.5 亿美元收购恩智浦(NXP)标准件业务,该部门主营业务为分立器件、逻辑芯片和 PowerMOS 芯片等产品。此次收购的顺利完成,标志着建广资本有望成为我国半导体业规模最大且利润最高的 IDM(垂直一体化)企业。
恩智浦标准产品业务具有全球领先的覆盖率、生产能力和盈利能力。此次交易完成后,恩智浦标准产品业务部门将成为一家名为 Nexperia 的独立公司。恩智浦的标准产品业务,包括分立器件、逻辑器件及PowerMOS 等产品,除了设计部门,该交易还包括恩智浦位于英国和德国的两座晶圆制造工厂和位于中国、马来西亚、菲律宾的三座封测厂和位于荷兰的恩智浦工业技术设备中心,及标准产品业务的全部相关专利和技术储备。
Infineon 收购 Wolfspeed 被迫终止,政府加强功率半导体领域管控近日,美国外国投资委员会(CFIUS)以国家安全问题为由,终止美国Cree 将旗下主营碳化硅业务的 Wolfspeed 出售给欧洲 Infineon,显示出美国新政府对碳化硅相关产业的强烈重视。
欧洲功率器件龙头 Infineon 欲以 8.5 亿美元收购 Wolfspeed,成为碳化硅功率器件市场的领跑者。日本政府将碳化硅纳入"首相战略",认为未来 50%的节能要通过它来实现。我国通过863 计划、国家 02 重大专项促进碳化硅产业的发展并将碳化硅衬底列入十三五《战略性新兴产业重点产品目录》。
作为下一代功率器件主要发展方向,碳化硅将为电力电子带来重要的技术革新,并将推动电力电子领域在今后 20-30 年的发展。与硅器件不同,国内外厂商在碳化硅领域起步差距较小,随着我国政府对碳化硅产业的重视和国内企业研发能力的提升,国内逐步形成了从衬底、外延到器件的垂直产业链,这一方面可以逐步摆脱对国外衬底、外延的依赖,另一方面也为器件厂商提供了更大的上游议价能力,推动了国内碳化硅产业的发展,国内厂商甚至有望借助碳化硅材料实现功率领域的"弯道超车"。
2.2 国外厂商优势明显,国内厂商快速发展力图进口替代
目前全球半导体功率分立器件中高端产品生产厂商主要集中在欧美、日本和台湾地区。美国、日本和欧洲功率器件厂商大部分属于 IDM 厂商,而我国台湾的厂商则绝大多数属于Fabless 厂商。并且不同地区通过产业分工,形成了各自的竞争优势。美国在功率 IC 领域具有绝对领先优势,欧洲在功率 IC 和功率分立器件方面也都具有较强实力,日本在分立功率器件方面竞争优势较强,但在功率 IC 芯片方面,虽然厂商数量众多,但整体市场份额不高。
我们对国内功率半导体上下游产业现状进行了简要梳理:
上游原材料层面, 与整体半导体产业相似, 晶圆供应商在上游产业链中仍占据较大话语权;此外在国际厂商带动下,宽禁带材料 SiC、GaN 等正逐步进入市场;
生产厂商层面,国内功率半导体厂商基本为 IDM 模式,即具备从设计、制造到封装测试完整生产链,但绝大多数厂商只在二极管、低压 MOS 器件、晶闸管等相对低端器件的生产工艺方面较为成熟,对于 IGBT 等高端器件,国内只有极少数厂商拥有生产和封装能力,国内销售的高端功率器件产品仍然被美、日、欧厂商所主导。面对良好的市场发展前景和巨大的进口替代市场,对于国内厂商来说,通过国际产业并购、自主技术突破以实现产品提升、进口替代,是当下的必然选择。
下游应用层面,功率 IC 多用于电源管理芯片,进而应用于消费电子、家用电器、电源设备等;功率模组多用于新能源汽车、智能电网、轨道交通等各传统和新兴产业中的 DC/AC 逆变器、整流器、驱动控制电路方面。受益于我国新能源汽车等产业的强势发展,近年来国内功率半导体器件/模组市场需求加速提升,国产替代迫在眉睫,有望成为我国半导体产业中一个特色增长点。
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