2023年全球及中國功率半導體行業(yè)上中下游產業(yè)鏈供需規(guī)?？尚行匝芯考凹毞之a品市場發(fā)展趨勢分析預測
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1、功率半導體產業(yè)簡介及上下游概況：功率半導體與集成電路是半導體技術中相互獨立、平行發(fā)展又時有交叉的兩個不同的專業(yè)領域，分別解決不同的專業(yè)技術問題，滿足不同的應用場景：集成電路用于對信息進行處理、存貯與轉換；而功率半導體則是用于電源電路和功率控制電路，兩者的區(qū)別與聯(lián)系就如同大腦與心臟和四肢，互相依賴且不可互相替代。
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功率半導體的上游產業(yè)為硅片（研磨片、拋光片和外延片）、光刻版、引線框架、銅金屬化陶瓷片和化學試劑等原材料。下游產業(yè)主要為消費電子、工業(yè)控制、電力傳輸、計算機和新能源等應用行業(yè)。
功率半導體產業(yè)鏈分析
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中金企信國際咨詢公布的《全球及中國功率半導體市場全景調研及投資戰(zhàn)略評估預測報告（2023版）》
2、功率半導體產業(yè)的特點及發(fā)展趨勢：作為電子系統(tǒng)中的基本單元，功率半導體是電力電子設備正常運行不可或缺的部件，應用場景廣泛，且需求日益豐富。從行業(yè)技術和性能發(fā)展來看，功率半導體器件結構朝復雜化演進，功率半導體的襯底材料朝大尺寸和新材料方向發(fā)展；由于不同結構和不同襯底材料的功率半導體電學性能和成本各有差異，在不同應用場景各具優(yōu)勢，功率半導體市場呈現(xiàn)多器件結構和多襯底材料共存的特點。
（1）功率半導體是電力電子的基礎，需求場景日益豐富：功率半導體是構成電力電子轉換裝置的核心組件，幾乎進入國民經濟各個工業(yè)部門和社會生活的各個方面，電子設備應用場景日益豐富，功率半導體的市場需求也與日俱增。隨著新應用場景的出現(xiàn)和發(fā)展，功率半導體的應用范圍已從傳統(tǒng)的消費電子、工業(yè)控制、電力傳輸、計算機、軌道交通、新能源等領域，擴展至物聯(lián)網、電動汽車、云計算和大數據等新興應用領域，相關領域的應用場景如下表：
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消費電子和工業(yè)控制仍是功率半導體的主要應用領域，2020年消費電子和工業(yè)控制用功率半導體市場份額分別為23.8%和20.3%1。
（2）從器件結構來看，功率半導體呈現(xiàn)多世代并存的特點：功率半導體自20世紀50年代開始發(fā)展起來，至今形成以二極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等為代表的多世代產品體系。新技術、新產品的誕生拓寬了原有產品和技術的應用范圍，適應更多終端產品的需求，但是，每類產品在功率、頻率、開關速度等參數上均具有不可替代的優(yōu)勢，功率半導體市場呈現(xiàn)多世代并存的特點。
二極管結構簡單，有單向導電性，只允許電流由單一方向流過，由于無法對導通電流進行控制，屬于不可控型器件。二極管廣泛應用于各種電子產品中，主要用于整流、開關、穩(wěn)壓、限幅、續(xù)流、檢波等。
與二極管相比，晶閘管用微小的觸發(fā)電流即可控制主電路的開通，在實際應用中主要作為可控整流器件和可控電子開關使用，主要用于電機調速和溫度控制等場景。此外，與其他功率半導體相比，晶閘管具有更高電壓，更大電流的處理能力，在大功率應用領域具有獨特的優(yōu)勢，主要應用場景有工業(yè)控制的電源模塊、電力傳輸的無功補償裝置、家用電器的控制板等領域。MOSFET為電壓控制型器件，具有開關和功率調節(jié)功能。與二極管和晶閘管依靠電流驅動相比，電壓驅動器件電路結構簡單；與其它功率半導體相比，MOSFET的開關速度快、開關損耗小，能耗低、熱穩(wěn)定性好、便于集成；MOSFET在節(jié)能以及便攜領域具有廣泛應用。例如，在消費電子、工業(yè)控制、不間斷電源、光伏逆變器、充電樁的電源模塊、新能源車的驅動控制系統(tǒng)等領域。
IGBT為電壓驅動型器件，耐壓高，工作頻率介于晶閘管和MOSFET之間，能耗低、散熱小，器件穩(wěn)定性高。在低壓下MOSFET相對IGBT在電性能和價格上具有優(yōu)勢；超過600V以上，IGBT的相對優(yōu)勢凸顯，電壓越高，IGBT優(yōu)勢越明顯。IGBT在軌道交通、汽車電子、風力和光伏發(fā)電等高電壓領域應用廣泛。晶閘管、MOSFET和IGBT均為可控器件。晶閘管、MOSFET及IGBT的適用領域如下圖：
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（3）從襯底材料來看，硅基材料的晶圓襯底為市場主流：目前，全球半導體襯底材料已經發(fā)展到第三代，包括以硅（Si）、鍺（Ge）等為代表的第一代元素半導體材料，以砷化鎵（GaAs）等為代表的第二代化合物半導體材料，以及以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等為代表的第三代寬禁帶半導體材料。新材料進一步改善功率半導體的性能，但整體來看，硅基材料的功率半導體產品仍是市場主流。
近年來，隨著第三代寬禁帶材料半導體迅速發(fā)展，SiC與GaN功率半導體器件的應用規(guī)模開始持續(xù)增長。相對于硅襯底，寬禁帶材料半導體具有更大的禁帶寬度，在單位尺寸上能獲得更高的器件耐壓，以寬禁帶材料為襯底制作的功率半導體器件尺寸更小，在特定應用場景具有優(yōu)勢。但由于生產規(guī)模還相對較小，生產技術有待成熟，產品價格相對較高，其應用場景受到了一定的限制。硅材料因其具有單方向導電特性、熱敏特性、光電特性、摻雜特性等優(yōu)良性能，可以生長為大尺寸高純度晶體，且儲量豐富、價格低廉，故而成為全球應用最廣泛、最重要的半導體襯底材料。在物理性能方面，硅氧化膜性能優(yōu)異，與其它襯底材料相比，與硅晶格適配性好，器件穩(wěn)定性好。目前全球半導體市場中，90%以上的芯片都是基于硅材料制造而成。
（4）從硅片尺寸來看，硅片朝大尺寸方向發(fā)展：半導體的生產效率和成本與硅片尺寸直接相關。一般來說，硅片尺寸越大，用于產出半導體芯片的效率越高，單位耗用原材料越少。但隨著尺寸增大，硅片的處理工藝難度越高。按照量產尺寸來看，半導體硅片主要有2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸等規(guī)格。
在半導體材料選擇上，晶圓制造廠商會綜合考慮生產效率、工藝難度及生產成本等多項因素，使用不同尺寸的硅片來匹配不同應用場景，以達到效益最大化。8英寸及12英寸硅片主要用于集成電路（IC），具體包括存儲芯片、圖像處理芯片、通用處理器芯片、高性能FPGA與ASIC芯片等；8英寸及以下半導體硅片的需求主要來源于功率半導體、電源管理器、非易失性存儲器、MEMS、顯示驅動芯片與指紋識別芯片等。
中金企信國際咨詢公布的《2023版半導體分立器件行業(yè)市場監(jiān)測及投資環(huán)境評估預測報告》
3、功率半導體市場現(xiàn)狀及前景：
（1）全球功率半導體行業(yè)市場狀況：整體來看，全球功率半導體市場規(guī)模呈現(xiàn)波動增長的態(tài)勢。根據全球半導體貿易統(tǒng)計組織（WSTS）統(tǒng)計，2011年至2014年，全球功率半導體銷售額在200億美元左右波動；2015年至2018年，功率半導體銷售額呈波動上升的態(tài)勢，2018年至2020年功率半導體銷售額穩(wěn)定在240億美元左右，2021年全球銷售額增長至303.37億美元。全球功率半導體市場規(guī)模發(fā)展狀況如下圖：
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數據整理：中金企信國際咨詢
（2）中國半導體分立器件行業(yè)市場狀況：中國是全球最大的功率半導體消費國，根據中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2013年至2020年我國半導體分立器件產業(yè)銷售收入由1,536億元增長至2,966.3億元，年均復合增長率為9.86%，保持較高的增長速度。中國半導體分立器件市場規(guī)模發(fā)展狀況如下圖：
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數據整理：中金企信國際咨詢
隨著“智能制造”和“新基建”等國家政策的深入推進，以及“碳達峰、碳中和”雙碳戰(zhàn)略的落實，功率半導體作為實現(xiàn)電氣化系統(tǒng)自主可控以及節(jié)能環(huán)保的核心零部件，未來將在智能電網、新能源汽車、云計算和大數據中心等領域有著大量且迫切的需求。國產化功率半導體發(fā)展空間巨大，發(fā)展前景廣闊。
（3）晶閘管和MOSFET的市場規(guī)模預測：晶閘管作為一種技術相對成熟的產品，其市場成長性趨于穩(wěn)定。2015年至2021年晶閘管全球市場規(guī)模平均約為7.11億美元，年均復合增長率2.61%，同期中國晶閘管市場的規(guī)模平均約為2.51億美元4，年均復合增長率2.75%，2015-2021年全球及中國晶閘管市場規(guī)模如下表：
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數據整理：中金企信國際咨詢
由于晶閘管具有技術成熟、可靠性高、性價比高等優(yōu)勢，在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電的各個應用場合占有重要地位，應用上具有廣泛性和不可替代性。晶閘管作為一種技術相對成熟的產品，其市場成長性趨于穩(wěn)定。
從產品結構來看，功率半導體產品結構仍將保持穩(wěn)定，但隨著新能源（光伏發(fā)電等）和電動汽車的快速發(fā)展，IGBT和MOSFET等大功率的功率半導體產品增速相對較快。2020年中國MOSFET市場整體規(guī)模達到322.5億元，相對2019年增長3.27%，預計2023年市場規(guī)模達到420.2億元，2020年-2023年年均復合增長率達到9.22%。
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