来源 | 国泰君安证券、驭势资本研究所
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文章大纲
功率半导体：市场空间大，细分品类多
细说功率半导体三大行业特性
趋势一：电车及光伏是功率半导体需求增长主动力
趋势二：国内厂商加速追赶，市场份额有望提升
半导体
功率半导体：市场空间大，
细分品类多
简介：能源转换的核心器件，
细分品类众多
功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要指能够耐受高电压或承受大电流的半导体分立器件，主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。
功率半导体主要起源于1904年第一个二极管的诞生，而1957年的美国通用电气公司发表的第一个晶闸管，标志着电子电力技术的诞生；
1970年代，功率半导体进入快速发展时期，GTO、BJT和MOSFET的快速发展，标志着第二代电子电力器件的诞生。
之后1980年后期，IGBT开始出现，各种功率模组推动着功率半导体快速向前发展。进入21世纪，以全新宽禁带材料为衬底的半导体器件开始出现，功率半导体的性能和市场需求进入一个全新的阶段。
功率半导体目前主要可以分为功率IC和功率器件两大类。功率器件按照外界条件控制器件的开通和关断的分类标准可分为：不可控型、半控型和全控型功率器件。
其中，二极管单向导通，可以实现整流，属于不可控型；晶闸管只能触发导通，不能触发关断，属于半控型；晶体管包括IGBT和MOSFET等，可以触发导通，也可以触发关断，属于全控型器件。功率IC指功率类集成电路设计，属于模拟IC的一种，主要分为AC/DC、DC/DC、电源管理IC和驱动IC等。
功率器件主要为二极管、三极管、晶闸管、MOSFET和IGBT等，市场主要被国外厂商垄断。
二极管是基础性器件，主要用作整流，虽然原理成熟，但受产品稳定性及客户认证壁垒影响，国产化率仍然较低；
三极管主要适用于消费电子等产品，用于开关或功率放大，国外厂商仍占据市场份额的前列，国内厂商在附加值较低的部分已完成了国产替代；
晶闸管主要用于工业领域，属于电流控制型开关器件，市场整体规模较小。
MOSFET和IGBT是最主要的功率器件，其中MOSFET适用于消费电子、网络通信、工业控制、汽车电子等，相较于前三者，适用频率高，但一般用于功率不超过10kw的电力电子装置，在中低压领域，国内厂商正逐步展开国产替代。
IGBT可用于电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子等高压高频领域，高压下，开关速度高，电流大，但开关速度低于MOSFET，前五大企业的市场份额超过70%，国内企业与国外企业技术水平存在一定差距。
功率半导体根据材料种类来划分，主要分为三类：
以Si、Ge为代表的第一代半导体；
以GaAs、InP为代表的第二代半导体；
以SiC、GaN为代表的第三代半导体。
第三代半导体材料禁带更宽，具备更好的高频性能和高温性能。以SiC和GaN为主要形式的分立器件以及功率模组，相比于Si基IGBT和Si基MOSFET可以适用于更加高电压、高电流的环境，并可以有效缩小所需芯片面积，减少变频器三分之二的热损耗。
SiC与GaN由于其性能的优越性，可以适用于更广泛的范围。SiC与GaN在5G、电动汽车、光伏等各个领域均表现出更加优异的性能。其中，特斯拉已经将电动汽车model3中的IGBT器件替换为多个SiCMOSFET模块，取得了更优的性能。
在功率半导体的发展路径中，功率半导体从结构、制程、技术、工艺、集成化、材料等各方面进行了全面提升，其演进的主要方向为更高的功率密度，更小的体积，更低的功耗及损耗。
在结构更改方面，从晶闸管到IGBT，功率半导体的器件结构进行了显著的升级和更改，IGBT结构与MOSFET结构就有较大的变化；
在制程缩小方面，功率半导体的线宽制程从最初的10μm缩小至如今的0.15-0.35μm；
在技术变化和工艺进步方面，超薄圆片结构、背面扩散技术、超级结技术等的优化都使产品更加适应小功率市场，具备更出色的性能和易用性；
在集成调整方面，成功推出功率模块，即将多个功率器件进行封装，使其可以在更高频率工作的同时，能够拥有更小的设备体积和重量；
在材料迭代方面，从Si材料逐渐向GaN、SiC等宽禁带材料升级，使得功率器件体积和性能均有显著提升。
市场特征：广阔应用下周期性减弱，
市场规模呈上升趋势
从纵向角度看，看细分品类，根据Omdia的数据，2019年功率半导体全球市场规模为463亿美元。功率IC市场规模为244亿美元，占52.7%，功率器件市场规模为210亿美元，占47.3%。功率器件中的晶体管市场规模为144.4亿美元，占功率器件市场的68.76%。
晶体管市场主要由MOSFET和IGBT组成，其中MOSFET市场占56.09%，约81亿美元，IGBT市场占43.91%，约63.4亿美元。其主要厂商包括英飞凌、意法半导体、德州仪器、安森美、三菱等，其中功率半导体龙头厂商为英飞凌。
看下游应用，功率半导体下游需求主要以车载方向和电机驱动等为主。根据Yole的2019年统计数据，功率半导体主要下游驱动应用方向分别为车载方向（包括EV、HEV，硅MOSFET）、电机驱动（MotorDrive，IGBT模组）、智能手机以及无线设备（硅MOSFET）、计算机技术以及存储（硅MOSFET）、工业方向（硅MOSFET）和EV、HEV方向（IGBT模组）等。
从区域角度看，中国是全球最大的功率半导体消费国，且中国的功率半导体的市场规模在全球的占比仍在逐步增加。根据IHSmarkit的数据，2018年，中国功率半导体市场规模为138亿美元，占全球需求比例高达35%，14-18年市场占比平均每年约增加0.8pct。
未来中国的功率半导体市场占比仍将加速增加，预计2021年中国市场规模达到159亿美元，18-21年CAGR为2.39%，在全球市场的占比增加到36.1%，18-21年市场占比平均每年约增加0.37pct。
从横向角度看，回溯过去七年：
市场规模方面，功率半导体的市场规模在全球半导体行业的占比在8%-10%之间，结构占比基本保持稳定，功率半导体的周期性相对较弱。这主要是因为功率半导体应用领域广泛，下游客户季节性需求呈现此消彼长的动态均衡关系，致使行业的季节性特征并不非常明显；
增速方面，功率半导体14-20年CAGR为3.41%，略小于半导体行业14-20年CAGR的4.33%。
展望未来，根据Omdia的数据，2023年功率半导体市场规模预计达到504.66亿美元，17-23年CAGR为4.93%。另外根据SEMI的数据，从17-23年，细分市场增速最快的是IGBT与模块产品和IPM，CAGR分别为7.86%和7.61%，随着未来电动汽车、工业物联网等新领域的不断拓展，高密度、能承受高电流和高电压的IGBT、IPM以及相关模块产品的需求量将加速上升。
细分品类：分立器件中MOSFET和IGBT占比最大，
宽禁带进入快速发展期
MOSFET和IGBT是占比最大的分立器件。根据可控类型分类角度进行细分领域分析，功率半导体除了功率IC以外，主要包括IGBT、MOSFET、晶闸管和二极管等分立器件，其中IGBT和MOSFET市场占比最大，分别占14.51%和18.54%。在IGBT器件中，主要包括分立IGBT、IGBT模块和IPM模块，其中主要为IGBT模块，占52.21%。
1、MOSFET是最为成熟的功率器件之一，MOSFET全球市场规模稳定增长。根据Yole统计数据，全球MOSFET市场规模由2020年的75亿美元，预计增长至2026年的94亿美元，20-26年CAGR为3.8%，其中汽车、工业等下游细分MOSFET需求增速较快。
2、IGBT在MOSFET基础上升级，市场空间增速快。IGBT作为半导体功率器件中的全控器件，是由BJT（双极型三极管）和MOSFET（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
IGBT的开关特性可以实现直流电和交流电之间的转化或者改变电流的频率，有逆变和变频的作用，其应用领域极其广泛。
按电压分布来看，消费电子领域运用的IGBT产品为600V以下；
太阳能逆变器、白色家电、电动汽车所需的IGBT在600-1700V之间；
动车组常用的IGBT模块为3300V和6500V，轨道交通所使用的IGBT电压在1700V-6500V之间。
IGBT在电动汽车中主要运用于电力驱动系统、车载空调系统和充电桩。
根据Yole的预测，IGBT全球市场规模预计由2020年的54亿美元，增长至2026年的84亿美元，2020-2026年CAGR为7.5%，或将是市场空间增速最快的分立器件。
3、功率二极管和晶闸管作为传统的功率器件之一，市场规模基本趋于稳定。根据IHSmarkit的统计数据，晶闸管2019年全球市场规模为4.93亿美元，预计2024年为4.76亿美元，中国市场2019年为2.05亿美元，预计2024年为1.91亿美元，基本保持不变。
二极管2019年全球市场规模为43.26亿美元，预计2024年为46.62亿美元，19-24年CAGR为1.51%；
中国市场2019年为14.39亿美元，预计2024年为15.54亿美元，19-24年CAGR为1.55%。从变化增速可以看出，两者市场规模基本趋于稳定。
功率半导体从衬底材料角度的细分领域分析，Si仍旧占据市场主导位置，SiC和GaN的市场占比加速增加。SiC和GaN由于成本和技术原因，在功率器件中的占比仍较小，2019年SiC占总份额的3.3%，GaN仅占0.4%，但是占比在不断增加。GaN的市场占比2017-2023年平均每年增长0.57pct，SiC的市场占比17-22年平均每年增长0.88pct。
以SiC和GaN为首的第三代半导体，将进入快速发展时期。根据Omdia的SiC＆GaNPower数据，随着市场规模达到临界规模，这一转变即将到来，预计到2021年，收入将超过10亿美元，这得益于混合动力和电动汽车，电源和光伏（PV）逆变器的需求。
另外，分立SiC功率器件将占第三代半导体器件的主要份额。未来规模扩张速度将不断加快，预计从2021年到2024年将增加10亿美元，年均增加3.3亿美元，从2024年到2029年将增加30亿美元，年均增加6亿美元。
半导体
细说功率半导体三大
行业特性
功率半导体行业有着三个独有的行业特性，分别为：
非尺寸依赖型工艺，专注于结构和技术改进以及材料迭代；
商业模式以IDM为主，利于技术积累和迭代；
细分需求多样化，依赖特色工艺平台的全面性和深度性。
从功率半导体产业链流程来看，设计、制造工艺和封装集成均十分重要。功率半导体以晶圆、光刻板、衬底材料等半导体材料为基础，经过设计、制造、封装后形成细分终端产品。其中，除了设计之外，功率半导体的制造工艺和封装工艺亦十分关键：
在制造工艺中，需要涉及外延工艺、光刻工艺、减薄、背面金属化等制造工艺，制造工艺是影响器件性能的核心因素之一；
在封装工艺中，裸片会进行器件封装或模组封装或集成封装，裸片若经过器件封装会形成功率分立器件，若经过模组封装会形成功率模组。由于功率半导体工作环境极端，对可靠性和寿命等要求较高，因此封装技术同样是影响器件性能的核心因素之一。
最后成型的功率器件会用于各类终端，功率分立器件主要用于消费电子、家用电器等，功率IC多用于电源管理芯片，适用于工业控制、网络通信等，功率模组可承受更高压环境，则主要用于军工航天、轨道交通等产业内的DC/AC逆变器、整流器、驱动控制电路方面。
行业特性一：非尺寸依赖型工艺，
专注结构与材料特性
集成电路技术的发展主要分为三个技术方向：尺寸依赖的先进工艺，非尺寸依赖的特色工艺以及先进封装工艺。
在纵向的先进工艺中，业界追求特征线宽的缩小、工作电压的降低、开关频率的提高等。它主要追赶摩尔定律，不断实现更高密度的技术，从130nm到3nm工艺，晶体管的集成度越来越高，成本大幅下降，芯片的价格也不断下降。
在横向的特色工艺中，强调器件特征多样化，专注于芯片如何在不同场景下承受高电压、输出高电流，以及如何提高电路线性特征，降低噪声。特色工艺追求的不完全是器件的缩小，而是根据不同的物理特性，做出不同的产品，比如射频器件、模拟器件、无源器件、高压功率半导体、传感器等。第三个方向为先进封装工艺方向，利用特种的封装进行高密度的组装做出更高价值产品。
功率半导体属于特色工艺产品，非尺寸依赖型，在制程方面不追求极致的线宽，不遵守摩尔定律。数字芯片更加注重制程的升级，目前处理器等高端数字芯片的先进制程基本在14nm以下，高端产品更是达到了5nm制程，算力发展速度较快。而对于功率半导体而言，性能发展速度较慢，制程基本稳定在90nm-0.35μm之间，其发展关键点主要包括制造工艺、封装技术、基础材料的升级。
发展关键点1：制造工艺。功率半导体制造工艺的具体难点在于沟槽工艺以及背面工艺（晶圆减薄、高剂量离子注入）等。以IGBT为例，自上世纪80年代被推出后，每一次的性能升级都离不开表面结构及背面工艺的进步。
沟槽工艺：目前中高端的功率器件（MOSFET和IGBT）均使用沟槽工艺。IGBT的表面结构发展曾历经平面栅工艺到沟槽栅工艺的演变。第一代和第二代的IGBT采用平面栅工艺，由于pbase与扩散区形成球面PN结，产生JFET效应，导致导通压降较大。英飞凌在第三代IGBT中采用沟槽栅结构，使得P型发射区的反型沟道垂直于硅片表面，有效消除JFET效应，增加了表面沟道密度，降低了器件导通损耗。
另外，最新的IGBT7对沟槽工艺进一步升级，采用MPT结构将微沟槽栅和FS组合并应用低压MOS技术，进一步大幅提高了沟道密度，从而实现更大的器件性能控制范围。相比于平面栅，沟槽栅结构性能得到了显著的提升，所以对于IGBT器件而言，表面结构升级也是产品高端化的必经之路。
制备沟槽型器件工艺壁垒高，设计-制造环节须历经长期技术沉淀。沟槽栅IGBT的沟槽宽度仅有1-2μm，而沟槽深度要达到4μm以上。因此，通过酸腐蚀工艺制备沟槽时，须对沟槽的宽度和深度实现精确控制。此外，沟槽壁亦要尽可能光滑以提升良率。
同时，IGBT沟槽底部的倒角亦须圆润、均一以免影响器件耐压。而沟槽形貌与设备条件、刻蚀工艺和后处理有着十分紧密的联系，须大力协调三者之间关系才可规模量产沟槽形貌良好的IGBT产品。因此，功率半导体的制造工艺壁垒较高，需要晶圆厂与芯片设计部门长期合作，对器件的设计及制造技术长期打磨及优化。
背面工艺：对良率、成本影响显著，减薄和背金是关键。同以IGBT为例，背面工艺主要包括正面贴膜、背面减薄、背面清洗、背面P注入、激光退火、背面B注入、背面金属化、烘烤等。IGBT4相较于3进一步减薄了背面结构，使得开关损耗进一步降低，同时最高工作结温也从125℃提升至150℃，但相应的背面工艺复杂度也显著提升，主要体现在晶圆减薄、注入及金属化等工艺中。
在背面工艺易产生碎片。在晶圆被减薄至100-200μm后，后续的掺杂以及背面金属化的过程中，亦会因为工艺控制及搬运不慎带来碎片的风险。因此，在wafer尺寸超过8寸后，背面工艺难度提升，对IGBT良率影响也显著放大，目前能够规模量产12英寸IGBT的晶圆厂较少。此外，使用场截止技术时，亦对背面掺杂工艺提出更高要求，须综合考量深度、浓度、分布以及与集电极的匹配等影响因素，涉及的变量较多，优化难度大。
发展关键点2：封装工艺。由于功率半导体工作环境极端，对可靠性和寿命等要求较高，因此封装工艺同样是功率半导体的主要关注点。封装工艺主要从三种途径进行改进：
①提高芯片面积与占用面积之比；
②将封装的电阻和热阻减至最小；
③将寄生电阻和电感减至最小。
TOLL可以被应用于离散型功率器件封装。以TOLL封装为例，它是一种高效节省空间的封装，具有极低的寄生电阻和强大的热性能，非常适合于高电流和高压应用。根据EEWORLD，TOLL封装引线设计中润湿性侧翼，在汽车领域竞争力明显，是汽车应用中的常用技术。
车规级IGBT模块封装技术壁垒更高，封装质量及散热重要性突出。车规级IGBT模块是功率半导体封装技术壁垒最高的产品之一。车规级封装是保障高温运行、高功率密度、高可靠性的关键因素，不仅仅涉及到芯片表面互连、贴片互连、端子引出、散热等关键技术工艺。参考旺材芯片的报道，下表列示了主要可靠性试验的失效机理，可以看到IGBT模块的稳定性不仅仅与芯片本身可靠性息息相关，更多依赖于封装模块的可靠性。
直接液冷是目前车规IGBT模块的主流散热方案。对于模块散热设计而言，其结构设计难度大，需要厂商对热力学及材料体系有较为深入的理解。早期车规IGBT模块采用基于铜基板的三明治结构，该设计散热性能差且结构笨重，限制模块功率进一步提升。为提升散热能力，针翅直接水冷散热结构以及更为先进的双面散热被提出并广泛采用，目前日本电装、日立以及英飞凌的双面散热模块已实现商业化。
根据《中国电力》杂志报道，尽管双面散热模块热阻较单面液冷更低，是下一代功率IGBT发展趋势，但单面液冷方案凭借其较为简单的制造工艺，未来一段时间仍将是高性能、高可靠性IGBT模块的主流方案。
发展关键点3：材料迭代。功率半导体还专注于材料的迭代，现有第三代半导体材料可有效提升原有硅基材料的性能，突破原有器件性能天花板。以SiC、GaN等第三代半导体材料为基础的功率半导体可在更高频、更高压的环境下工作，性能上超过原有Si基IGBT和Si基MOSFET，且原有的成本问题也不断得到了优化。
以SiC材料为例，英飞凌的SiC开关相较于Si-二极管可减少80%的损耗，其从2017年开始，SiC的芯片成本和系统成本不断降低，芯片成本不断趋近于Si，系统成本在某些频率下甚至可以低于Si。
行业特性二：IDM模式与委外代工共存，
技术迭代与产能供给齐飞
半导体行业内主要存在IDM与垂直分工两种经营模式。
IDM模式即垂直一体化模式，是指半导体企业除进行半导体设计外，业务范围还包括芯片制造、封装和测试等所有环节。
垂直分工模式则是将各个环节划分开来，各家公司只专注经营一个环节，例如Fabless模式则仅专注于半导体的设计和销售环节，而芯片制造和封装测试则交给Foundry模式的纯代工企业。
对于半导体产品公司而言，采用IDM模式对企业技术、资金和市场份额要求较高，具有典型的重资产属性。公司不仅自身需要拥有研发设计团队，还需自建芯片制造、封装和测试生产线，在完成半导体的设计、芯片制造、封装测试等环节后销售给下游客户。
自建芯片制造和封装测试生产线就需要巨额的资金投入，如投资建设一条8英寸芯片制造产线的资金约30亿元人民币，因此采用IDM模式的企业往往除了拥有较强的研发技术实力外，还必须拥有雄厚的资本实力。在垂直分工经营模式下采用Fabless模式仅需专注于从事产业链中的芯片设计和销售环节，能够相对有效控制投入和成本。垂直分工模式在数字逻辑集成电路领域取得了快速的发展。
功率行业中公司既有IDM模式，也有垂直分工模式。国外IDM模式公司有英飞凌、ONSemi、TI、STMicro、东芝等；国内公司IDM模式公司有华微电子、士兰微、华润微等。垂直分工模式中的Fabless包括新洁能、斯达等；Foundry则包括华虹半导体、世界先进、中芯国际等。
IDM模式具有技术的内部整合优势，有利于积累工艺经验，形成核心竞争力。其研发及生产是一项综合性的技术活动，涉及到产品设计与工艺研发等多个环节相结合，IDM模式在研发与生产的综合环节长期的积累会更为深厚，有利于技术的积淀和产品群的形成，从而有助于形成更强的市场竞争力。
IDM模式具备资源的内部整合优势，针对客户定制化需求，IDM模式能协同优化设计与制造环节，缩短产品开发时间。因为功率半导体属于对工艺特色化、定制化要求较高的半导体产品，对设计、制造以及封装工艺环节结合的要求更高。
在IDM企业内部，公司可以通过构建主要产品工艺技术平台，衍生开发细分型号产品，并持续升级产品工艺平台，形成了“构建-衍生-升级”的良性发展模式，从而使得公司细分型号产品能够快速、“裂变式”产生，满足下游多个领域的需求，最终引致公司经营规模迅速增长。相比Fabless模式经营的竞争对手，公司能够有更快的产品迭代速度和更强的产线配合能力，同时也可以根据客户需求进行高效的特色工艺定制。
制造环节重要性高，IDM模式享受更高产品附加值。功率半导体属于特色工艺产品，定制化要求较高，且细分产品出货量较低。如果将功率半导体交给晶圆厂进行代工，无法达到足够的规模效应，成本较高。更重要在于公司将制造环节全部囊入公司业务，赚取了本该属于晶圆厂的利润，有利于提高公司产品原有的产品附加值。但IDM具有明显的重资产属性，在扩大营收，巩固主要营收市场方面具有较大的约束性。
随着全球新兴产品的爆发以及以中国为代表的区域性需求的快速扩张，纯IDM公司产能供给无法有效跟上终端需求；另外由于半导体行业的周期性，纯IDM公司极容易受制于原有固定产能，陷入被动局面。因此IDM模式+委外代工共存是商业模式未来的发展方向，既能随市场波动及时扩大或减少产能，也可以就近满足区域性市场需求。
以功率行业龙头厂商英飞凌为例：
英飞凌亦存在一定委外代工比重，巩固主要营收市场。为有效应对市场波动，英飞凌的策略性布局中存在一定的委外代工。以2018年英飞凌公告数据为例，英飞凌有22%的前端制造属于委外代工，有23%的后端制造属于委外代工。
根据拓墣产业研究院报道，英飞凌已经与相当多中国晶圆代工厂合作，例如HHGrace&HuaLi（华虹宏力和华力）、CSMC（华润上华）、ASMC（积塔）、JSMC（华微电子）等，就近供应中国内需市场以提升产品竞争力。
行业特性三：细分需求多样化，依赖特色工艺
平台的全面性和深度性
“平台化多样性”是特色工艺企业构筑竞争壁垒、打造竞争优势的核心武器，工艺平台越强大的企业，其在技术经验、服务能力和特殊化开发能力方面具有深厚的优势。
功率半导体行业细分需求多样化，从大类产品平台，到不同电压、不同面积、不同封装外形，交叉组合可形成千余种细分产品。以新洁能的产品布局为例，公司主要分为四大产品平台：
沟槽型功率MOSFET、超结功率MOSFET、屏蔽栅功率MOSFET和IGBT；
每个平台下又根据不同的电压、不同的结构进行分类；
之后为了满足客户的要求，需要调整芯片面积、采用多达三十余种封装外形以及进行单管、功率模块或者智能功率模块的集成封装，因此近二十个子工艺平台叠加不同电压系列、不同面积系列以及不同封装系列，交叉组合会得到1000余款细分型号的产品。
功率半导体产品由于根据客户定制要求所产生的的细分需求多样化，但各细分类型需求量相对IC产品较小，因而公司要想在行业内获得足够的市场竞争力，对于特色化工艺平台的全面性和深度性要求极高。
以功率行业龙头厂商英飞凌为例：
英飞凌是功率半导体的龙头厂商。在营收速度方面，整体处于一个不断上升的趋势，且1999-2018年复合增长率为9%，大于全球半导体市场的5.9%。在市占率方面，功率行业市占率仍处于一个不断上升的状态，2019年市占率达到19%。在汽车行业方面的功率器件市占率甚至达到25.5%。
英飞凌能够坐稳龙头厂商的地位，主要优势在于不断多样化的细分产品需求以及高密度的客户覆盖。公司2018财年收入为75.99亿欧元，2020财年收入96亿欧元，年复合增长率为12.40%。
其中，在目标应用方面，可以明显看到四大主要业务的细分应用需求种类的增多。功率行业作为需求驱动型行业，公司可覆盖细分产品的应用越多，在市场的综合竞争实力越大。
另外，高密度的客户覆盖也是关键因素之一，从2010年到2020年，可以很明显看出公司的客户覆盖数量持续提升。细分产品需求的多样化以及客户覆盖数量的高密度化，推动着英飞凌在功率市场的竞争实力日益增强。
公司能够支撑日益增多的细分产品需求以及高密度的客户群，主要原因在于拥有不断持续加深的特色化工艺平台。覆盖足够全面、技术足够有深度的特色化工艺平台可以不断保持技术的升级换代，针对不同的产品要求，有效降低器件的损耗性、增强器件的鲁棒性以及提高器件的集成度。
在全面性方面，英飞凌公司覆盖从控制器到驱动器，再到功率开关所有产品，功率开关中包括MOSFET、IGBT以及相应的模组和堆叠模块，SiC和GaN衬底领域也已经拥有了全新的产品；在深度性方面，英飞凌公司在Si基材料领域拥有更优的CoolMOS和OptiMOS，在全新的SiC的第三代半导体材料领域，公司的CoolSiC产品的开关损耗明显优于竞争对手产品。
长平台寿命保证客户粘性和可视性。公司ATV平均平台寿命约6年，IPC平均平台寿命约5年，PMM平均平台寿命约4年，DSS平均平台寿命约4年。较长的平台寿命可以长期提供给客户符合要求的定制化产品，对于客户的粘性以及可视性有极强的保证性，这将有助于进一步提高公司客户的高密度性。
半导体
趋势一：电车及光伏是功率
半导体需求增长主动力
新能源汽车渗透及光伏加速建设是功率半导体市场快速增长的最主要驱动力。
电动车：从ICE（内燃车）到MEV（轻度混合动力汽车），再从MEV到BEV（电池电动汽车），单辆电动车内部的功率器件数量在不断增加，再加上配套设备充电桩所含有的功率器件数量，单车驱动的功率器件规模大幅增长。
光伏：受益于“碳中和”成为大国共识叠加发电成本下降，全球光伏装机量亦将持续快速提升，功率半导体作为逆变器核心器件，亦将迎来量价齐升。
电车：汽车迈向纯电动化，功率
半导体量价齐升
1、新能源汽车持续放量，汽车电动化大势所趋。电动汽车主要分为MHEV、PHEV与BEV三种大类：
MHEV为轻度混合动力汽车，只是在发动机上安装小型电动机，帮助改善发动机的启/停过程；
PHEV为插电式混合动力汽车，同时利用电动机与发动机进行驱动，且可以利用外接电源进行充电；
BEV为纯电动汽车，利用蓄电池存储动力，利用电动机进行电能驱动。
善发动机的“启”、“停”过程。而且在发动机停止后，48V的电力系统依然可以为空调压缩机供电。所以轻度混合动力汽车在平顺性和行驶质感上较传统燃油车都有明显提升。
随技术不断完善及全球政府的大力推进，新能源汽车未来有望保持较高增速：
供给端来看。特斯拉等造车新势力通过打造全新的用户体验及产品模式，倒逼传统厂商向新能源转型，形成良性循环，大量优质新能源车型被纷纷推向市场。
需求端来看：购车群体对新能源车逐步产生认识叠加政府的大力推进，新能源汽车消费人群逐步起量。因此，新能源车未来有望逐步替代传统能源汽车，成为汽车市场增长的主要驱动力。
2021年全球新能源车出货量快速增长。进入2021年后，全球出货量快速增长，截至2021年上半年，全球新能源车出货量超过250万辆，预计全年增速将超过50%。从出货结构看，纯电动和插混动力占据全球约99%份额，氢燃料电池汽车占比约为1%。
分地区来看，中国是全球最大市场之一，2021增速较快。2020年，中国占据全球新能源汽车出货41.27%，欧洲这一份额为43.06%，二者是全球最大的新能源汽车市场。
中商情报网报道，2021年1-9月，国内新能源汽车销量达到215.7万辆，预计全年销量有望达到260万辆，预计全年销量增速有望超过90%。从销售结构来看，国内纯电动车占据新能源汽车销量比重为81.6%，混合动力车占比为18.60%，氢燃料电池汽车占比仅为0.07%。
销量增长有望持续，拉动上游汽车电子需求。随着技术的不断成熟与成本的显著下降，新能源汽车的用户体验得到了显著的提升，随着消费者需求不断释放，未来中国乃至全球新能源汽车销量将维持长期高速增长，行业进入高景气周期，预计2021-2026年的CAGR将接近30%。随着下游新能源汽车需求不断释放，汽车电子作为新能源车产业链的上游有望充分受益。
2、汽车电动化核心元件，功率半导体量价齐升。功率半导体在汽车中主要负责能量转换，电动车功率半导体用量提升。
燃油车的功率半导体应用场景主要包括启停模块、车灯、引擎、车身、音响控制、防盗以及动力传输系统等。而对于电动车而言，功率半导体用量在燃油车的基础上显著提升，主要增量体现在车载充电系统、电池管理、高压负载、高压转低压DCDC、主驱动等，用量相比于传统燃油车显著提升，将成为电动车核心元件之一。
相比燃油车，电动车功率半导体复杂度亦显著提升。燃油车功率器件电压等级低，40V的功率MOSFET即可满足EPS(电动助力转向系统)和EPB(电子驻车制动系统)等核心安全系统要求。此外，燃油车动力总成电压往往在30V左右，电助力制动器电压70V左右，单车平均电气功率不超过20kW，因此高性能车规低压MOSFET即可满足车辆低功耗需求。
而对于新能源汽车而言，相比于传统能源车多出了主电机驱动、DCDC、OBC、车载电动空调、电池管理等部件，其中纯电动主电机驱动功率往往可超过100kW，发电机功率平均达到30kW，单车平均功率要远超出传统燃油汽车。
此外，与传统汽车不同的是，由于较高的驱动功率、电压以及高能耗敏感度，电动车厂往往会采用导通压降小、工作电压高的IGBT模块，而非在传统燃油车中采用的MOSFET，单车功率半导体复杂度亦将呈现显著提升。
随着电动车加速渗透，功率半导体单车价值量上升趋势明显。根据英飞凌、strategyanalytics和IHSMarkit的统计数据，ICE（内燃车）内功率半导体价值71美元，总成本占比不足10%；而PHEV和BEV二者平均功率半导体价值量为330美元，占总成本的39.56%，相比ICE的功率半导体价值量增加了约240美元。
此外，根据英飞凌2020年6月报道的数据来看，BEV车型中功率半导体价值量为350美金，相比于ICE车型价值量提升约为280美金。在电动化时代，随着A级、B级电动车渗透率的不断提升，单车功率半导体价值量亦有望长期保持上升趋势。
车规级功率空间广阔，IGBT
和MOSFET增速快
IGBT及MOSFET是汽车功率半导体价值量提升的主要推力。传统汽车中蓄电池电压主要为12V或24V，分立功率器件主要被应用于调节各低压工作单元的通断，因此最常用的分立器件是MOSFET，用以控制车灯、天窗、雨刷等模块。
而对于电动车来说，动力电池电压往往要大于300V，且平均功率亦显著提升（这意味着流经功率模块电流显著提升），因而往往在关键环节会使用能够适应高电压、大电流的IGBT模块，同时MOSFET的用量及价值量亦显著上升。在下文中，我们主要对新能源汽车的5大增量模块进行梳理。
电机驱动系统/辅逆变器：《纯电动汽车驱动系统的技术现状与发展趋势》报道，新能源汽车主驱动控制器的功能是将输入的直流电逆变成电压、频率可调的三相交流电，供给配套的三相交流永磁同步电机使用。
对大多数车型而言，电驱逆变器核心部件是IGBT和FRD。逆变器可选的方案主要为硅MOSFET、IGBT以及SiC方案，MOSFET主要应用于A00级车型，市场占有率较低，且未来有望被IGBT所取代。SiC目前受限于高成本及产能释放，3-5年维度来看难以大规模放量，因此IGBT是电驱逆变器最为主流的方案。
以典型主控功率逆变器为例，IGBT和FRD用量大。以单驱为例，旺材电机与电控披露，英飞凌的部分产品由六桥臂单元（内含6组IGBT、6组FRD）构成，其中每个桥臂包含3颗IGBT芯片、3颗FRD芯片，共计18颗IGBT和18颗FRD。此外，在辅助逆变器中，根据英飞凌的报道，亦将采用IGBT、FRD方案。
高压转低压DC-DC：开关元件主要是MOSFET，功率二极管用量多。该模块几乎被应用于所有新能源车型中，功率范围在2kW左右，其主要作用是取代传统汽车中的12V发电机，将动力电池的高压电转换为低压电，随后被低压蓄电池收集。基于NE研究院的报道，高压转低压DC-DC主要由MOSFET以及功率二极管组成。此外，部分方案可能会采用IGBT作为开关器件。
OBC：中高端产品采用IGBT，中低端为MOSFET方案。OBC的主要作用是将充电桩交流电转换为动力电池所需要的直流电，并依据BMS提供的数据，实现对电压、电流等参数的动态调节。IGBT单管或者高压MOSFET等开关器件则是OBC中实现DC-DC转换模块的核心开关器件。在安森美报道的车载OBC中，其主要由功率因数校正、RB、DC-DC三种结构组成，包含多个开关元件及二极管。
电池管理：核心分立器件为MOSFET。BMS主要用来可监控并调节电动车电池的充放电过程，通过对电池的电压、温度、容量、荷电状态等指标的监测，实现对剩余电量的有效利用并避免电池的过充损耗。在电动车中，每一电池组往往都有其独立的BMS系统，用以确保行车安全。英飞凌报道的BMS系统中含有多个超结MOSFET被用作开关，在发生过充电、短路和热失控时实现受控紧急断开。
新能源汽车MOSFET、IGBT单车价值量提升，市场空间快速增长。
MOSFET来看，根据Yole数据及我们的测算，新能源汽车的MOSFET单车价值量有望达到31美金，相比于传统燃油汽车的19美金，增长约12美金。
IGBT来看，结合全球汽车销量和Yole、佐思汽研的报道，我们预估2020年新能源汽车单车IGBT价值量约为204美金。进一步在新能源汽车拉动下，国内电动车IGBT市场空间从2020年的2.0亿美金成长至2026年的22.3亿美金，CAGR为49.9%。
MOSFET市场来看，由于燃油车亦采用MOSFET功率器件，我们测算2020年国内车规MOSFET市场空间为5.0亿美金，2026年将达到6.5亿美金，2020-2026年CAGR为4.6%。
核心假设：假设国内汽车出货量平均每年2500万辆，采用Si-MOSFET逆变器车型2020-2026出货量预估为20/28/32/35/40/42/44万辆，此外，综合考虑新能源汽车逐步在中端及高端车型渗透，以及IGBT厂商的降价，假设2020-2026年新能源汽车IGBT价值量保持稳定。
此外，充电基础设施是电动车必不可少的配套设施，其内部也含有较大数量的功率器件。以典型的直流充电桩为例，三相交流380V输入电压经过两路AC/DC电路并联后，得到800V直流母线电压，然后经过两路全桥LLCDC/DC电路，输出250V到950V（或750V）高压给电动汽车充电使用，从拓扑电路来看，充电桩包含的功率器件较多。
充电基础设施的充电效率越高，则对充电功率要求越高，继而需要的功率器件也越多。根据英飞凌的数据，随着DC充电系统的功率的增大，充电时间不断减小，但每个DC充电系统所含的功率器件价值处于上升趋势。
20kW充电系统所含功率器件主要为Si基，价值40美元；
150kW充电系统所含功率器件也主要为Si基，价值300美元；
而350kW充电系统所含功率器件变为SiC基，价值3500美元，价值相较于20kW充电系统提升明显。
因此整个电动车系统所需的功率器件不仅包含电动车本身所拥有的，也包含充电桩内所必需的，因此电动汽车的发展所带动的功率器件市场，超过我们单纯依据电动车内功率器件价值量所算出的增量市场。
光伏：全球光伏装机量提升，推动
功率半导体需求增长
1、光伏装机量快速提升，逆变器需求将迎爆发。
光伏逆变器是太阳能光伏系统的心脏。光伏逆变器主要由输入滤波电器、DC/DCMPPT电路、DC/AC逆变器、输出滤波电路、核心控制单元电路组成。逆变器在光伏电站中占据核心地位，是连接电网和光伏系统的关键枢纽，其主要功能是将太阳电池组件产生的直流电转化为交流电，并入电网或供负载使用。
逆变器的性能对电站运行平稳性、发电效率和使用年限都会产生直接影响。此外，逆变器还负责整个光伏系统的智能化控制，能够通过最大功率电追踪（MPPT）显著提升系统发电效率，对系统状态进行监控、调节和保护。
集中式逆变器和组串式逆变器占据装机规模近90%的份额，是当前行业主流。光伏逆变器的发展过程中，出现了集中式逆变器、集散式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器四大类，当前集中式和组串式逆变器占据近90%的装机规模。
集中式逆变器体积大、功率高，通常功率在500kW以上，只适用于大型地面集成式光伏电站。组串式逆变器体积小、易安装、功率小，功率略小于集中式逆变器，可调节多块光伏组件的电流输出，适用于分布式光伏系统。随着技术发展，组串式逆变器逐渐也可用于大功率电站场景，叠加其安装方便等优势，渗透率迅速提升。2020年国内组串式逆变器出货量已占据市场65%以上的份额。
乘政策之东风，全球光伏市场方兴未艾。随着全球多个国家陆续提出碳中和的相关政策，光伏发电在全球的能源占比未来将不断提升。全球来看，光伏发电不仅在欧美日等发达地区蓬勃发展，在中东、南美等地区也在快速起量，目前已经成为清洁、低碳并具备一定价格优势的发电形式。
根据IEA报道，2020年全球DC侧装机容量已经达到了134GW，累计光伏装机760.4GW。2021年，在光伏发电成本持续下降及全球政府大力支持等有利因素的推动下，全球光伏新增装机量有望快速增长。根据中国光伏协会报道，预计“十四五”期间，全球每年新增光伏装机在150GW以上。
国内光伏市场空间广阔。2020年，国内光伏新增装机48.2GW，创历史第二高，同比增加60.1%。2020年由于受到疫情影响，20H1新增光伏装机规模较少的情况下，下半年光伏装机快速发展，12月单月新增光伏装机规模达到29.5GW，创历史新高。根据中国光伏协会报道，在“十四五”期间，我国光伏年均新增光伏装机有望在70-90GW之间。
光伏新增装机放量叠加存量替代空间扩大，逆变器渗透率提升。光伏新增装机速度逐年提升，市场需求不断扩大，作为光伏电站系统核心的逆变器有望迎来量价齐升。此外，存量市场方面，考虑到光伏逆变器寿命一般在10年左右，当前存量替换需求主要来自2010年前后分布于欧洲地区的光伏装机。
国内光伏装机于2013年起腾飞，因此预计未来2-3年国内存量替换市场也将不断扩大。如果假设存量替代为10年前的新增规模，则未来存量替代亦将显著拉动光伏逆变器的需求。综上，光伏装机增量与存量的相互作用，将带动光伏逆变器渗透率不断提升、市场空间显著扩大。
2、IGBT是逆变器核心，国内市场空间广阔。IGBT等功率半导体是逆变器实现直流转交流的关键所在，在逆变器成本中约占据13%的价值。IGBT和MOSFET等电力电子开关器件的高频率开合特性是逆变器实现直流电转交流电这一基础功能的基础。
逆变器生产所需原材料主要包括电子元器件、机构件以及辅助材料，其中电子元器件包括功率半导体、集成电路、电感磁性元器件、PCB线路板、电容、开关器件、连接器等，机构件主要为压铸件、钣金件等，辅助材料主要包括塑胶件等绝缘材料。根据固德威招股说明书披露，机构件、电感、IGBT功率器件为3大核心耗材，占据近60%的成本，其中IGBT功率器件占据约13%，位列第三。
全球逆变器IGBT市场扩容，国内逆变器厂商市占率高。我国逆变器产业经过大量的研发积累，近年来不断从海外品牌ABB、SMA、TMEIC等手中抢夺市场份额，形成了华为、阳光电源、锦浪、固德威等诸多逆变器全球龙头企业，当前中国逆变器出货全球市占率已经超过65%。
2026年国内光伏逆变器IGBT需求有望超过40亿人民币。根据测算，我们预估2026年全球光伏IGBT市场需求将从2020年的28.3亿元提升至63.5亿元。若假设国内厂商能拿到65%的市场份额，则国内光伏IGBT需求将从2020年的18.4亿元提升至2026年的41.3亿元，CAGR达到14.4%。
由此可见，光伏放量驱动逆变器市场规模扩大，逆变器进一步为光伏IGBT带来巨大的增长潜力，光伏IGBT有望迎来量价齐升。
半导体
趋势二：国内厂商加速追赶，
市场份额有望提升
对于功率半导体企业而言，想实现市场份额及营收规模的快速提升，关键有二：
1、能力：国内厂商技术和平台化（产品覆盖度）是核心要素。全球功率器件市场基本为英飞凌等国际大厂垄断，国内厂商目前仍主要集中在二极管、低压MOSFET等低端功率器件市场。短时间内，国内厂商要想增强市场竞争力，实现国产替代，最主要是在产品技术和平台化建设上做出足够的投入。
产品技术方面：设计、制造及封装工艺加速研发追赶。尽管功率半导体对设计、制造、模块封装乃至材料等技术都有较高的要求，但技术迭代速度较慢，国内厂商通过产业链协同有望突破壁垒，强化技术和产品竞争力。
平台化建设方面：“平台化多样性”是特色工艺企业构筑竞争壁垒、打造竞争优势的核心武器，工艺平台越强大的企业，其在技术经验、服务能力和特殊化开发能力方面具有深厚的优势，因此足够全面性和深度性的特色化工艺平台有助于增强公司的竞争力。
2、机遇：缺货周期恰逢产能释放，是实现客户导入的重要契机。功率半导体平均价值量低、在产品及系统效能中重要性高，下游客户通常不会轻易更换供应商，新进入者实现客户导入难度大。通过复盘过往半导体景气周期，我们发现在缺货时期恰逢产能释放是实现客户导入的重要契机，公司有望借机获得长期成长机遇。
英飞凌市占率领先，行业格局
相对分散
功率半导体市场以英飞凌为龙头厂商，整体市场份额相对分散。根据IHSmarkit的统计数据，2019年功率半导体市场龙头厂商英飞凌市场份额为19%，其次为安森美公司，占8%，之后各公司的市场份额均不超过6%，整体市场份额相对分散。
从横向角度看，2015年后市场集中度整体有所下降，行业集中度水平CR10下降5.9%，CR5下降2.8%。
根据IHSmarkit的统计数据，自2009年后，市场集中度整体处于上升趋势，行业整合增多，头部效应不断加强，且top1厂商始终为英飞凌，所占份额不断增多，从2009年的11%增加到2019年的19%；
但是2015年后，市场集中度整体有所下降，市场份额相对分散。从长周期角度看，功率半导体行业集中度水平CR1将维持在20%左右，CR5将维持在40%左右，CR10将维持在60%左右。
头部功率半导体厂商均为IDM模式，行业格局较为稳定。
根据IHSmarkit的统计数据，2009年，功率半导体前五厂商分别为英飞凌、Toshiba、Fairchild、Mitsubishi和STMicro；
2019年功率半导体前五厂商分别为英飞凌、ONSemi、STMicro、Mitsubishi和Toshiba。其中Fairchild在2016年被ONSemi收购，ONSemi从而代替Fairchild出现在榜单上。总体来看，排除份额的变化，功率半导体前5厂商位序变动不大。
从2019年数据来看，功率半导体前十厂商基本为欧美日功率大厂，中国厂商暂时处于弱势地位。从2019年的统计数据可以看出，英飞凌、STMicro为欧洲厂商，ONSemi、Vishay和ROHM为美国厂商，Mitsubishi、Toshiba、FujiElectric和Renesas为日本厂商，Nexperia本为欧洲厂商，现已被闻泰科技收购。整体而言，中国功率半导体厂商暂时处于弱势地位，市场份额较低。
国内厂商快速发展，竞争
实力不断强化
中国是最大的功率半导体需求国之一，占据全球功率半导体30%的需求。但国内功率半导体行业发展相对滞后。历经多年追赶，随着国内半导体行业整体的崛起，功率半导体行业亦迎来新转机。
新能源汽车、光伏带来功率器件新应用场景，国产厂商有望抓住机遇，打破国外垄断市场，实现部分功率半导体的国产替代，主要依据有三：
技术研发层面，与国外厂商差距不断缩小。经过多年的积累，国内厂商如士兰微、时代电气、斯达半导、比亚迪、华虹等厂商已取得很大的技术进步，与海外巨头之前的技术差距正在缩小，国产化进程正加速进行。
客户服务层面，本土厂商有更强配套优势。国内新能源汽车、光伏逆变器等新兴需求增速领先全球，是最大的市场之一，本土厂商有望凭借更积极的响应和定制化的服务，实现份额的提升。
供应链层面，疫情证明国内供应链实力。疫情在运输及生产方面影响全球供给，而国内强大的疫情控制能力使得供应链得以第一时间保障，证明了国内制造业供应链的实力。未来更多国内的厂商愿意去尝试引入本土供应商，保障供应链安全。
因此，我们认为未来国内的功率半导体无论是二极管/晶闸管，还是MOSFET，乃至难度更高的IGBT，市场份额均有望显著提升，实现功率半导体的国产替代。
1、二极管/晶闸管：对于二极管和晶闸管而言，由于技术壁垒较低，国内厂商市占率较高。
晶闸管国内厂商份额领先。在晶闸管的市场格局方面，根据IHSMarkit和WSTS的统计数据，2019年度瑞能半导体晶闸管产品的全球市场占有率为21.8%，全球排名第二，中国市场占有率达36.2%，国内排名第一。此外，根据捷捷微电披露，公司部分晶闸管产品占据国内同类产品50%左右份额，部分产品的技术参数媲美进口同类产品。
二极管市场较为分散，国内出口金额大于进口。二极管技术简单，中国大陆厂商凭借低成本及政府的大力扶持快速崛起。从今年来的进、出口金额来看，二极管国产替代率较高，并远销海外。
2、MOSFET：中国占全球MOSFET需求38%，国内厂商份额较低。根据Yoledevelopment2021年的报道，中国占据全球MOSFET销售额的38%。就MOSFET竞争格局而言，英飞凌为分立MOSFET全球龙头厂商，市场份额占24.6%，中国厂商主要有Nexperia和华润微，分别占4%和3%的市场份额。
我们将从国内厂商MOSFET产品下游覆盖的广度以及技术深度两个角度出发，探讨国产MOSFET供应链竞争力：
通过MOSFET电压等级来看产品覆盖广度。从下游应用来看，不同电压等级对应不同应用场景。根据WSTS和Trendforce的报道，按照电压（源漏电压）来划分，MOSFET可以被划分为低电压（小于40V）、中电压（在40V和400V之间）以及高电压（大于400V），电压越高，对技术、材料以及结构的要求越高。
其中，低压MOSFET应用十分广泛，2021年上半年受益于消费电子的旺盛需求，拉动低压MOSFET出货快速增长，有望达到36亿美金。此外，中电压和高电压的MOSFET主要被应用于电网、汽车、基站以及工控中，市场需求亦稳步增长。
国内MOSFET产品覆盖大多数电压等级，市场覆盖范围广。通过梳理国内主要上市公司MOSFET的主要电压等级（包括P型和N型沟道），我们发现国内公司产品覆盖广度已经可满足大部分的下游应用需求。其中从电压范围来看，华润微、士兰微、新洁能、捷捷微电的MOSFET产品覆盖面较广。
从器件结构来国内厂商技术进步。根据报道，沟槽将逐步挤压平面型MOSFET在中低压市场的份额，超结MOSFET亦有望在中高压市场实现渗透率的快速提升。
目前国内厂商大部分已掌握超结及沟槽MOSFET工艺。目前来看，国内厂商华润微、士兰微等厂商均已掌握平面、沟槽及超结MOSFET产品的设计、生产能力，在器件结构技术方面已和国外厂商并驾齐驱，技术实力有望不断提升。
技术进步叠加产品线逐渐丰富，大陆MOSFET厂商有望崛起。从MOSFET产品种类来看，根据半导体行业观察的报道，新洁能MOSFET产品种类已经达到1300种以上，虽然与英飞凌（超2500种MOSFET产品）尚有一定差距，但亦能说明国内MOSFET厂商已形成了丰富的产品结构，可为下游应用领域提供综合解决方案。
随着技术的不断突破，对于中高端的MOSFET市场而言，下游客户对器件性能及客户匹配的重视程度要高于低端MOSFET，国内厂商有望凭借技术突破及本土化优势实现客户的快速导入。
3、IGBT：
就IGBT竞争格局而言，在分立IGBT方面，全球龙头供应商为英飞凌，市场份额占32.5%，中国厂商士兰微进入前十，市场份额占2.2%；在IPM方面（下游主要是消费和工业），全球龙头供应商为三菱电机，市场份额占37%，中国厂商士兰微再次进入前十，市场份额占1%（在IPM领域份额较高）。
在IGBT模组方面，英飞凌为全球绝对龙头，市场份额占35.6%，中国厂商斯达排名第八，市场份额2.4%。
中国厂商进入IGBT行业较晚，但是通过研发交流，产业链协作，中国厂商目前已经研发出第六代FS-TrenchIGBT，并在第七代RCIGBT上具备相应的技术储备，同时随着政府对中国IGBT企业的政策支持，叠加中国下游市场对产品的大量需求，中国企业有望实现大规模的国产替代，后来居上与国际巨头正面竞争。
我们同样从国内厂商IGBT产品下游覆盖的广度以及技术能力两个角度出发，探讨国产IGBT供应链竞争力：
覆盖广度来看：国内厂商IGBT产品电压范围内覆盖主要应用。通过参考英飞凌的报告，车规级IGBT模块和分立器件电压范围主要涵盖750V-1400V，工业应用IGBT模块电压范围往往在1200V以上。国内厂商的产品电压规格目前大部分已经涵盖500-1400V，卡位下游最主要的车规及工业分立器件应用，成长性较高。此外，斯达半导等公司的产品电压范围已经覆盖3300V以上，在高端工业应用等领域具备较强竞争力。
电学参数来看：部分国内车规级IGBT模块性能已与国外厂商相当。英飞凌是IGBT模块的主流厂商，尤其是在电动汽车领域，其HybridPACK产品客户覆盖宝马新能源以及国内的精进电机、上海电驱动、汇川等供应商。此外英飞凌还推出可用于重型卡车、客车的Econodual、PrimePACK系列模块，产品技术领先且应用广泛。
根据2017年《大功率变流技术》杂志中的文章报道，国内厂商已经成功开发出1200V/600A等多种电动汽车IGBT模块。通过与英飞凌Econodual1200V/600A电动汽车IGBT模块的关键参数对比，可发现其电学性能与国外产品相当，部分性能如饱和压降VCE(sat)等相较于国外产品性能更加优异。
模块散热来看：目前国内厂商在直接液冷方案已实现突破。尽管双面冷却更为先进，但我们预计单面液冷仍在一段时间是下游电动车模块的主要散热方案。根据《中国电力》杂志及麦姆斯咨询的报道，国内厂商如斯达半导、士兰微等IGBT厂商目前均已突破主流带有pin-fin结构的直接液冷方案。
此外，对于双面冷却模块方案（主要用于高端新能源车型如雷克萨斯等），国内厂商也在加速突破。随着国内IGBT厂商已突破下游应用较为广泛的直接液冷方案，以及在双面冷却封装领域的持续研发投入，IGBT模块封装能力在电动车等下游新兴领域已经有了较高竞争力。
技术进步叠加下游需求放量，国内IGBT厂商有望崛起。通过上文对国内厂商IGBT产品的梳理，在器件电压覆盖范围及技术指标均满足电动车等新兴下游领域的需求。国内厂商在车规IGBT领域渗透率有望持续提升。近年来，根据NE研究院的报道，国内电驱动供应商快速发展，在国内新能源车企的渗透率不断提升。
根据斯达半导的招股书披露，随着IGBT电学性能的不断提升，公司IGBT模块已进入到汇川、上海电驱动等国产电驱动供应商。据佐思汽研报道，2019年国内新能源汽车IGBT市场中，斯达半导体和比亚迪份额合计已超过36%。此外，在中低端IGBT领域，如家电IPM、工业单管及模块等应用中，国内厂商有望通过性价比优势实现份额的稳步增长。
缺货加速国产替代，国内
厂商获得良机
1、终端需求不断释放，功率器件缺货持续。终端需求不断上涨，8寸产品缺货涨价成共识。2020年以来终端需求不断上涨的关键原因主要分为三个：
5G商用需求量价齐升，带动原材料硅含量增加以及功率管理应用成长；
年初“防疫停工”导致晶圆产能被拖后2-3月，同时“宅经济”需求畅旺，带动平板等消费电子的需求上升；
“华为禁令”、“中芯遭禁”的国际贸易摩擦加重市场担忧带动囤货。
另外，智能手机发布会的追单效应、车用芯片订单的大幅释放，都加剧了8寸产能的紧缺，2021年8寸产品缺货涨价几乎成市场共识。
功率器件主要依赖于8寸产线，受影响程度严重。虽然12英寸晶圆厂已经逐渐成为主流，但是8英寸晶圆更加适配功率器件。
首先，8英寸晶圆具备更加成熟的特色工艺，而功率器件对特种工艺的要求较高；
其次，8英寸晶圆产线相对于12英寸晶圆产线具有成本优势，大多数8英寸设备已经完成折旧，剩余折旧额较低，在市场产能紧缺及涨价效应下，更具经济效益。
因而在8寸线产品供不应求的形势下，功率器件受影响程度同样严重。
功率器件产能吃紧，各类供应商纷纷加入涨价浪潮。根据国际电子商情2021年8月的报道显示，因成熟制程产能被汽车供应链占据，国际IDM龙头厂商英飞凌等开始削减用于消费电子应用的低压MOSFET产量，将部分8寸产能转至车规级的高压MOSFET。2021年Q3新一轮已调价产品涵盖了IPM、IGBT、二极管、LED驱动芯片等产品类别，涉及LED照明、家电、汽车等细分市场。
功率大厂货期大幅延长，进一步反映功率市场的紧缺局面。根据FurtureElectronics的21Q4报告，Infineon、ONSemi、STMicro等国际大厂的功率器件货期基本都处于上升趋势，其中Inineon的功率器件货期最长延长至52周。
国内主要功率器件供应商仍然是Infineon、ONSemi、STMicro等国际大厂。根据IHS的统计，就MOSFET市场而言，英飞凌、安森美、东芝、ST以及瑞萨合计占据了国内市场的主要份额，国际大厂供应不足，必然导致当下国内功率器件需求的进一步紧缺。
2、复盘历史缺货周期，国产替代有望加速。行业缺货是国内功率半导体厂商完成客户导入，实现快速发展的重要契机。根据半导体行业观察报道，由于功率半导体平均价值量低、在产品及系统效能中重要性高，下游客户通常不会轻易更换供应商。
因此，对于国内功率半导体企业而言，下游需求放量或者上游供给短缺导致的产品缺货阶段，是其实现客户导入的重要窗口期。复盘过往两次功率半导体的景气周期（2009-2011,2016-2018）可以发现，当行业缺货时，若恰逢细分产品技术成熟及产能释放，国内厂商有望获得重要发展机遇。
2009-2011年的功率景气周期。2008年经济危机使得各大厂商缩减制造产能，随着2009年年末全球经济复苏，市场对功率器件的需求大幅上升，导致功率器件开始供不应求。根据Vishay披露的二极管booktobill数据，2010年第一季度booktobill达到了1.63。随着供给的不断释放，功率行业景气度随后开始逐渐下滑。
士兰微功率MOSFET、二极管等产品出货提升。在缺货的背景下，国内厂商如士兰微凭借其产能不断释放（2010年扩产后的士兰集成产能达到12.5万片每月，2011年达到15.8万片每月）以及技术的发展（2009年开始具备高压VDMOS和低压VDMOS等产品量产能力），实现了在MOSFET以及二极管等产品领域的出货提升。2010年全年公司分立器件业务营收达到了5.13亿，同比增长60%以上。
2016-2018年的功率景气周期。2016年末美国二极管和三极管制造商Diodes密苏里州工厂KFAB因火灾停工（后于2017年Q3正式关闭），导致供给下滑。同时由于指纹识别芯片、CIS芯片占用了大量的8寸产能，导致全球功率半导体供给雪上加霜。2016年末起，功率半导体器件行情回暖，部分MOSFET、二极管、晶闸管交期出现延长。2017年，随长电科技大涨MOSFET价格，台厂富鼎、尼克森的供货商开始全面涨价，铸就2016-2018两年的功率半导体景气周期。最终，2018年Q3，台厂商营收到达高点，随后开始逐月回落，景气度逐渐下滑。
士兰微IPM产品受益缺货实现客户导入。士兰微自2007年发力高压驱动电路HVIC设计，2010年进军高压功率模块IPM封装。
2012年起，公司IPM产品开始在白电工业领域推广。
在2016-2018年，功率半导体缺货的背景下，士兰微IPM在国内白电客户中持续取得突破（其8寸产线亦在2017年开始贡献产能，年末实现1.5万片月产能），完成了客户导入并取得在国内厂商中的先发优势，其白电核心客户目前已经包括海信、海尔、长虹、美的、格力等知名厂商。
2020年，士兰微在白电客户IPM的出货量超过1800万颗（2016年IPM出货数仅为100万颗左右），实现了爆发式的增长。根据英飞凌的报道，2019年士兰微IPM模块全球市占率达到了1.1%，份额有望在未来继续提升。
本次缺货亦将成为国内功率半导体厂商发展的重要机遇，无论IDM还是Fabless都有机会，理由有二：
大陆功率产能恰在本轮缺货周期中释放，功率半导体厂商产品供给较为充沛。根据SEMI的报道，2019-2021年，全球功率和化合物半导体Fab厂产能分别同比增长5%、3%、7%，预计2023年产能有望超过1000片每月（等效8寸）。其中英飞凌、意法半导体以及国内的华虹（代工厂）、士兰微将领先增长，合计将增加70万片/月等效8寸产能。
国内功率半导体代工产能在缺货周期不断释放。
IDM厂商士兰微12寸特色工艺产线于2020年年末投产，21年底产能有望达到3.5万片/月，2022年有望爬坡至6万片/月。
华虹无锡12寸代工产能自2019年Q3投产后持续释放，预期2021年底会达到6.5万片/月的产能，且目前已经具备量产IGBT能力。
中芯绍兴8寸产能自2019年年末量产后，2021年8月月产能已爬坡至7万片/月。
此外，IDM厂商华润微规划3万片/月的12寸产线亦预计在2022年实现产能贡献。在本轮缺货周期中，国内功率新增产能占全球比重较高。
因此，在本轮景气周期中，国内厂商代工供给较为充沛，新客户的导入预计将较为顺利。
国内功率半导体产品力持续升级，有望在中高端市场快速渗透。与上两轮周期比，当下国内功率半导体厂商已具备更高的产品力，有望向中高端市场快速渗透，相关公司有望获得长期持续成长。
IPM来看，如士兰微在IPM领域优势明显，恰逢其12寸线产能释放，有望在缺货周期进一步提升IPM市场份额。
车规IGBT来看，斯达半导IGBT产品已经进入到国内新能源汽车tier1中，随华虹12寸产能不断爬坡、释放，IGBT模块在国内新能源车型中份额或将显著提升。
光伏IGBT来看，根据宏微科技披露，其光伏产品亦在逐步放量。
参考资料来自：国泰君安证券、驭势资本研究所
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