前言：核芯產(chǎn)業(yè)梳理是電子發(fā)燒友編輯部出品的深度系列專欄，目的是用最直觀的方式令讀者盡快理解電子產(chǎn)業(yè)架構(gòu)，理清上、中、下游的各個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)迅速了解各大細(xì)分環(huán)節(jié)中的行業(yè)現(xiàn)狀。功率半導(dǎo)體是大多數(shù)電力能源使用過程中必須要用到的器件，無論是由電池、發(fā)電機(jī)等提供的電能，大多都需要由功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行轉(zhuǎn)換后才能夠供給用電設(shè)備使用。隨著綠色能源以及電動(dòng)汽車的發(fā)展，功率半導(dǎo)體迎來新一輪增長(zhǎng)。本期核芯觀察將分析功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)格局現(xiàn)狀。

功率半導(dǎo)體市場(chǎng)現(xiàn)狀

功率半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，跟隨市場(chǎng)需求的變動(dòng)，經(jīng)歷過器件耐壓等級(jí)、效率提升等歷程，這些需求變動(dòng)來源于電力使用場(chǎng)景的變化，同時(shí)這些變化也是市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力來源。包括從消費(fèi)電子的小尺寸低電壓，到變頻白電、工控、新能源等應(yīng)用中，大功率高電壓高可靠的功率器件。 根據(jù)Yole的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，2022年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模約478億美元，細(xì)分來看的話，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)三大部分中，功率IC市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到262億美元，在整個(gè)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)中占比54.8%；功率分立器件市場(chǎng)規(guī)模為144億美元。占比30.1%；功率模塊市場(chǎng)規(guī)模72億美元，占比15.1%。

可以看到功率IC的占比超過一半，這主要得益于消費(fèi)電子領(lǐng)域的小型化、高能效趨勢(shì)，使得集成度更高的功率IC受到青睞。比如智能手機(jī)市場(chǎng)中，在過去20多年中智能手機(jī)的性能越來越強(qiáng)大，功能越來越多，集成度越來越高，功率IC在簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化電源效率方面有很大幫助。

比如過往在手機(jī)上各個(gè)部分的供電大量采用LDO，但隨著需求的提高，轉(zhuǎn)換效率更高、升降壓同時(shí)適用的DC/DC開始取代LDO。為了進(jìn)一步提升集成度和簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，市場(chǎng)上又出現(xiàn)了電源管理單元（PMU）產(chǎn)品，它集成了多個(gè)電源管理組件，可以單個(gè)IC實(shí)現(xiàn)以往多個(gè)IC的功能。

不過隨著電動(dòng)汽車、光伏、風(fēng)力等大功率電力應(yīng)用需求爆發(fā)，未來功率IC市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度將會(huì)低于功率器件市場(chǎng)的增速。 功率器件包括功率分立器件和功率模塊，細(xì)分來看，分立器件和功率模塊中占比最大的是MOSFET和IGBT模塊，2022年的市場(chǎng)規(guī)模分別約83.5億美元和54.4億美元。

另外，分立IBGT市場(chǎng)規(guī)模約14.4億美元，二極管和晶閘管合計(jì)市場(chǎng)規(guī)模約為37.8億美元，BJT市場(chǎng)約為5億美元，第三代半導(dǎo)體SiC與GaN功率分立器件市場(chǎng)分別為1.3億美元和1.2億美元。 值得一提的是，SiC模塊的市場(chǎng)規(guī)模增速要高于IGBT模塊，2022年SiC模塊市場(chǎng)約為11.6億美元，按照Yole的預(yù)測(cè)，SiC模塊在2021-2027年的復(fù)合年均增長(zhǎng)率將高達(dá)36.1%，2027年SiC模塊的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到47.6億美元。

根據(jù)集邦咨詢數(shù)據(jù)，2021年功率半導(dǎo)體下游應(yīng)用中，工業(yè)和汽車占比最大，分別占到35%和29%，消費(fèi)電子占18%，通訊、PC分別占10%和7%。其中汽車、光伏/風(fēng)電領(lǐng)域會(huì)是對(duì)功率半導(dǎo)體需求增速最快的幾個(gè)領(lǐng)域，新能源汽車即電動(dòng)汽車相比傳統(tǒng)燃油汽車在動(dòng)力系統(tǒng)部分采用電池、電機(jī)、電控取代傳統(tǒng)燃油車的油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器，因此對(duì)電子元器件，特別是功率器件的需求會(huì)大幅上漲。盡管汽車市場(chǎng)目前處于增速放緩甚至收縮的階段，但由于電動(dòng)汽車取代燃油車的趨勢(shì)，單獨(dú)看電動(dòng)汽車市場(chǎng)的增量在未來顯然會(huì)持續(xù)較高的增長(zhǎng)率。 同樣在清潔能源的趨勢(shì)下，光伏、風(fēng)力發(fā)電等新能源發(fā)電項(xiàng)目也將帶動(dòng)功率半導(dǎo)體的需求增長(zhǎng)。綜合多方數(shù)據(jù)，電子發(fā)燒友網(wǎng)預(yù)測(cè)，到2025年，汽車和工業(yè)應(yīng)用在功率半導(dǎo)體市場(chǎng)中將分別占到38%和34%，新能源發(fā)電占5%、消費(fèi)電子占10%、通信7%、PC占4%。

受到下游應(yīng)用領(lǐng)域分布變化的影響，功率器件的電壓等級(jí)分布也出現(xiàn)相應(yīng)變化。Yole數(shù)據(jù)顯示，2021年功率器件市場(chǎng)上，電壓等級(jí)600V的器件占比最高，達(dá)到46%；其次40V、100V、1200V分別占23%、12%、11%；1700V和2500V以上的器件分別占比2%和6%。

到2027年，Yole預(yù)測(cè)600V器件占比會(huì)提升至49%，1200V更是大幅提升至20%；其余40V和100V器件份額縮小至16%和8%；1700V和2500V以上等級(jí)變化不大，分別為3%和4%。

在應(yīng)用領(lǐng)域的變化中，可以明顯看到汽車等高電壓大功率的應(yīng)用需求增大，因此在大功率應(yīng)用中有較大優(yōu)勢(shì)的功率模塊在市場(chǎng)中占比也將會(huì)相應(yīng)提高。在功率器件市場(chǎng)上，2021年功率模塊占比31%，分立器件占比69%，Yole預(yù)測(cè)2027年功率模塊占比會(huì)提升至44%，相應(yīng)的分立器件占比降至56%。

下游應(yīng)用分析

功率半導(dǎo)體應(yīng)用廣泛，幾乎涵蓋電子產(chǎn)業(yè)鏈的方方面面。從上面功率半導(dǎo)體的下游應(yīng)用分布中可以看到，功率半導(dǎo)體近九成的應(yīng)用分布在汽車、工業(yè)、消費(fèi)電子、通信四個(gè)領(lǐng)域。

從下游應(yīng)用的市場(chǎng)趨勢(shì)，也可以反映出功率半導(dǎo)體的需求量變化。首先是消費(fèi)電子市場(chǎng)，消費(fèi)電子市場(chǎng)中占比最大的領(lǐng)域是智能手機(jī)等終端，但Counterpoint最新數(shù)據(jù)顯示，2023年第二季度，全球智能手機(jī)市場(chǎng)銷量年同比下降8%，環(huán)比下降5%，連續(xù)八季度出現(xiàn)年同比下降。

不過智能手機(jī)上也有一些新的功率器件技術(shù)導(dǎo)入，比如將GaN FET導(dǎo)入智能手機(jī)快充電路，可以減少傳統(tǒng)Si MOSFET用量等。

另外，消費(fèi)電子市場(chǎng)中家電產(chǎn)品的功率器件單機(jī)價(jià)值量也在持續(xù)提升，按照英飛凌的數(shù)據(jù)，隨著家用空調(diào)、商用空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)和熱泵的變頻化進(jìn)一步普及，變速電機(jī)的應(yīng)用使得半導(dǎo)體單機(jī)價(jià)值量由 0.7 歐元提升至 9.5 歐元。其中，IPM 模塊、IGBT等功率半導(dǎo)體大量應(yīng)用于變頻白電中，以實(shí)現(xiàn)電流頻率的變化。

國(guó)內(nèi)作為全球最大的白色家電生產(chǎn)地，包括空調(diào)占全球80%產(chǎn)能，冰箱、洗衣機(jī)均占全球50%以上產(chǎn)能，因此家電IPM模塊國(guó)產(chǎn)化仍有不小的發(fā)展空間。

汽車產(chǎn)業(yè)正在從燃油車往新能源汽車轉(zhuǎn)變，根據(jù)英飛凌的數(shù)據(jù)，汽車電動(dòng)化和智能化芯片市場(chǎng)未來五年將分別以22%和21%的復(fù)合增速快速增長(zhǎng)，2021年純電動(dòng)汽車功率器件單車價(jià)值量約450美元，其中主逆變器占70%，車載充電器（OBC）、BMS 及 DC-DC 電源等系統(tǒng)占 30%。隨著自動(dòng)駕駛、汽車功率提升、碳化硅及氮化鎵加速滲透，2025年純電動(dòng)汽車功率器件單車價(jià)值量將約 700 美元。

工業(yè)領(lǐng)域，根據(jù)英飛凌的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到 2040 年工業(yè)電機(jī)系統(tǒng)中電機(jī)耗電量將占 60%。全
球工業(yè)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)高壓電機(jī)變頻器（>1kV）占9%；中低電壓驅(qū)動(dòng)（<1kV）占91%，其中約三分之二為通用型占60%，包括風(fēng)機(jī)、泵類和空氣壓縮機(jī)及升降、起重電機(jī)和船舶驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域；約三分之一為伺服驅(qū)動(dòng)，包括協(xié)作機(jī)器人、物流機(jī)器人等。以協(xié)作機(jī)器人為例，其單機(jī)半導(dǎo)體價(jià)值量達(dá) 350 歐元，其中功率器件約 200 歐元。

通信應(yīng)用中，對(duì)功率器件的需求增長(zhǎng)主要來源于基站和數(shù)據(jù)中心。4G基站中使用到的MIMO天線所需的功率半導(dǎo)體價(jià)值約為25美元，而在5G基站中，需要采用Massvie MIMO天線陣列，所需的功率半導(dǎo)體價(jià)值量增加至100美元。但隨著5G基站建設(shè)的逐步普及，未來對(duì)功率半導(dǎo)體需求的增長(zhǎng)速度將放緩。

功率半導(dǎo)體市場(chǎng)格局

功率半導(dǎo)體最大的應(yīng)用市場(chǎng)是汽車和工業(yè)，而這兩個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)供應(yīng)量都相對(duì)封閉，海外廠商具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在技術(shù)、市場(chǎng)占有率方面都大幅領(lǐng)先于本土廠商。根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù)，按功率器件產(chǎn)品銷售額計(jì)算，英飛凌和安森美長(zhǎng)期占據(jù)全球市場(chǎng)的前一、二名位置，而后面的廠商排名變動(dòng)則較大。 2021年，英飛凌功率半導(dǎo)體產(chǎn)品銷售額為48.7億美元（約合人民幣350億元）排名第一，安森美以20.5億美元（約合人民幣147億元）排名第二。3到10名依次是意法半導(dǎo)體、三菱電機(jī)、富士電機(jī)、東芝、威世、安世、瑞薩、羅姆。排名第八的安世半導(dǎo)體是本土唯一進(jìn)入全球前十的功率半導(dǎo)體廠商。
國(guó)內(nèi)廠商方面，同樣按功率器件產(chǎn)品營(yíng)收計(jì)算，以2022年國(guó)內(nèi)功率器件上市公司的財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)來看，聞泰科技旗下安世半導(dǎo)體以23.6億美元，約169.6億元人民幣的收入排名第一，揚(yáng)杰科技、華潤(rùn)微和士蘭微分別以46.22億元、45.5億元和44.67億元位列二三四名，處于二到四名的第二梯隊(duì)廠商競(jìng)爭(zhēng)較為激烈。

本土的功率器件玩家眾多，但目前來看，單功率器件業(yè)務(wù)規(guī)模上百億元的僅有安世半導(dǎo)體一家，且與第二梯隊(duì)玩家拉開相當(dāng)大差距。

功率IC方面，根據(jù)芯謀研究的數(shù)據(jù)，2022年全球功率IC廠商按營(yíng)收統(tǒng)計(jì)，TI穩(wěn)坐第一位置，ADI在并購(gòu)Maxim后從2021年的第四躍居至全球第二。英飛凌排名第三，高通在2022年受智能手機(jī)市場(chǎng)低迷影響，排名從2021年的第二名下滑至第四。5-10名分別是安森美、STM、瑞薩、MPS、聯(lián)發(fā)科、NXP。
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國(guó)內(nèi)功率IC廠商中，矽力杰2022年以營(yíng)收48.6億元排名第一，士蘭微和圣邦微以21.1億元和20.1億元營(yíng)收分列二三位。2022年?duì)I收10億元以上的本土功率IC廠商還有集創(chuàng)北方、南芯科技、杰華特、晶豐明源。

其中在國(guó)內(nèi)前十大功率IC廠商中，士蘭微、圣邦微、南芯科技、杰華特都在2022年取得了20%以上的增長(zhǎng)。

下一期，我們將對(duì)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的主要運(yùn)作模式，以及代表性企業(yè)進(jìn)行深入分析，記得關(guān)注我們～