中商情报网讯:功率半导体器件是实现电能转换的核心器件,主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。功率半导体可以分为功率IC和功率分立器件两大类,其中功率半导体器件主要包括二极管、晶闸管、晶体管等产品。
从我国功率半导体行业产业链来看,有上游支撑产业、中游制造产业以及下游应用产业构成,其中上游支撑产业主要有原材料和设备构成,中游制造产业环节包括晶圆制造、设计、封测,下游功率半导体应用领域广泛。
一、功率半导体产业链上游
(一)功率半导体原材料
功率半导体材料是指是制作晶体管、光电子器件的重要材料,功率半导体材料主要包括硅晶圆、光刻胶、溅射靶材、封装材料等。
在半导体材料市场构成方面,大硅片占比最大,占比为32.9%。其次为气体,占比为14.1%,光掩膜排名第三,占比为12.6%,其后:分别为抛光液和抛光垫、光刻胶配套试剂、光刻胶、湿化学品、建设靶材,比分别为7.2%、6.9%、6.1%、4%和3%。
1、硅片
自2014年以来,我国半导体硅片市场规模呈稳定上升趋势。根统计,2018年中国半导体硅片市场需求为172.1亿元,2019年市场需求增至176.3亿元,预计2020年市场需求将达201.8亿元。
据统计,2018年我国半导体硅片年产能达到2393百万平方英寸,其中12英寸硅片产能约201百万平方英寸,8英寸硅片产能约870百万平方英寸,6英寸硅片产能约886百万平方英寸,5英寸及以下硅片产能约436百万平方英寸。6英寸及以下尺寸硅片产能占总产能比重为55.24%,仍是目前国内市场的主要产品。未来随着我国半导体硅片制造企业研发及生产能力不断提升、国际化程度不断提高,预计我国8英寸及以上半导体硅片的产能将会有较大的提升。
目前国内从事半导体硅片业务的公司主要包括立昂微、有研新材、中环股份、南京国盛、上海新昇、上海新傲、隆基股份、超硅半导体、硅峰半导体。
中国从事半导体硅片业务主要企业
2、光刻胶
光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一,主要用于晶圆制造中的光刻环节。按应用领域分类,光刻胶可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体用光刻胶。其中,PCB光刻胶分为干膜、湿膜光刻胶与光成像阻焊油墨,湿膜性能优于干膜;LCD光刻胶分为正性胶、彩色滤光片用光刻胶与触摸屏用光刻胶,前二者技术含量高。
光刻胶主要类型一览表
半导体是光刻胶最重要的应用领域。由于中美之间贸易冲突持续升级,市场较为关心半导体产业链上游材料的动向。半导体光刻胶是技术壁垒最高的光刻胶,属于资本、技术双密集型产业。目前全球半导体光刻胶的供应厂商主要集中日本,而非美国,分别为东京日化、JSR、信越化学、住友化学和陶氏化学等,其中美国企业陶氏化学市占率仅为15%。而我国半导体光刻胶生产和研发企业仅有五家,分别为苏州瑞红(晶瑞股份子公司)、北京科华、南大光电、容大感光、上海新阳。
半导体光刻胶主要供应商一览表
(二)功率半导体设备
半导体设备作为半导体产业链的支撑行业,主要应用于IC制造、IC封测。其中,IC制造包括晶圆制造和晶圆加工设备;IC封测主要用封测产进行采购,包括拣选、测试、贴片、键合等环节。目前,中国半导体设备国产化低于20%,国内市场被国外巨头垄断。
二、功率半导体产业链中游
(一)功率半导体器件
功率半导体可以分为功率IC和功率分立器件两大类,其中功率分立器件主要包括二极管、晶闸管、晶体管等产品。
(二)功率半导体国产替代空间广阔
在功率半导体领域,国外业企业主要包括英飞凌(Infineon)、安森美(ON Semiconductor)、德州仪器(Texas Instruments)、意法半导体(ST Microelectronics);国内业企业主要包括士兰微、华微电子、扬杰科技、华虹半导体及先进半导体。
中国大陆功率半导体整体起步较晚,经过多年政策扶持和国产厂商努力,中低端器件已大部分实现国产化,但是中高端产品上,国产化程度较低。例如,BJT国产化率49%,晶闸管国产化率36%。
当前,功率半导体技术难度相对较低,投资强度相对较小。对此国家不断推出多项政策分别从产业发展、研究开发、财税投资等方面支持包括功率半导体在内的半导体产业发展。尤其是,2020年8月,国务院发布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》从财税、投融资、研究开发等全面支持半导体行业的发展。政策的全面支持将成为功率半导体行业快速发展的催化剂,预计中国功率半导体国产化率将提高。
(三)电源管理IC市场份额高
从市场结构来看,电源管理IC、MOSFET和IGBT合计占据了95%的市场份额。其中,电源管理IC市场占率高达61%,占比最大,MOSFET和IGBT市场份额分别为20%和14%。得益于下游消费电子、新能源汽车、通讯行业近几年的快速发展,电源管理IC市场近几年持稳健增长的态势,截止2018年,中国电源管理IC市场规模已达84.3亿美元。同时,未来伴随新能源汽车行业的快速发展,MOSFET和IGBT也将迎来广阔的成长空间。
(四)IGBT
IGBT即绝缘栅双极型晶体管,是由BJT和MOSFET组成的复合功率半导体器件,既具备MOSFET的开关速度高、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点,又有BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点。
我国IGBT主要应用于工业控制、轨道交通领域。IGBT下游应用领域工业控制占比29%,轨道交通占比28%,新能源汽车占比12%,新能源发电占比8%,不过随着我国新能源领域的不断发展,新能车和光伏、风电这两块需求占比未来将持续上升。
IGBT市场竞争格局较为集中,主要竞争者包括英飞凌、三菱、富士电机、安森美、瑞士ABB等,国内IGBT市场被国际企业垄断,国内企业目前的市场份额普遍偏小。
三、功率半导体产业链下游
(一)中国功率半导体应用领域广泛
功率半导体下游应用十分广泛,几乎用于所有的电子制造行业,传统应用领域包括消费电子、网络通信、电子设备等产业。随着社会经济的快速发展及技术工艺的不断进步,新能源汽车及充电桩、智能装备制造、物联网、新能源发电、轨道交通等新兴应用领域逐渐成为功率半导体的重要应用市场。
根据电子工程世界数据,全球范围内功率半导体下游领域中,中国市场则按份额顺序依次为汽车(27%)、消费电子(23%)、工业电源(19%)、电力(15%)、通信及其他(16%)。
(二)中国功率半导体市场潜力大
近年来,全球功率半导体市场稳步增长。2014年全球功率半导体市场规模345亿美元,2019年全球功率半导体市场规模约为404亿美元,根据IHS Markit预测,预计至2021年市场规模将增长至441亿美元。
目前国内功率半导体产业链正在日趋完善,技术也正在取得突破。同时,中国也是全球最大的功率半导体消费国,2019年市场需求规模达到144.7亿美元。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。