日前，半導體市場研究機構IC insights公布的數(shù)據(jù)顯示，2022年全球功率半導體的銷售額預計將同比增長11%，達到245億美元，實現(xiàn)連續(xù)第六年的增長，達到創(chuàng)紀錄的歷史最高水平。
IC insights表示，功率半導體銷售額的持續(xù)增長，主要是因為這一細分市場產品的平均銷售價格（ASP）達到了近十多年來的最高漲幅，功率半導體的平均銷售價格在2021年同比增長了8%，預計2022年將同比增長11%，這是自2010年從2007-2008年金融危機引發(fā)的經濟衰退中復蘇以來的最高增長率。
預計至2026年，功率半導體市場年銷售額將穩(wěn)步增長，達到289億美元，復合年增長率（CAGR）為5.5%。
圖源：IC Insights
相比之下，當前半導體下行周期的冷風吹向了行業(yè)的方方面面。
臺積電不久前聲稱，預計2023年芯片需求將面臨一個下滑周期。同時，有半導體行業(yè)風向標之稱的存儲芯片，在2022年上半年開始就在不斷下滑。據(jù)TrendForce集邦咨詢研究顯示，四季度DRAM價格跌幅將擴大至13-18%。
圖源：TrendForce集邦咨詢
鑒于此，美光表示：“我們大幅削減了資本支出，現(xiàn)在預計2023財年的資本支出將在80億美元左右，同比下降逾30%?！泵拦鉁蕚淅脦齑娑窃霎a以滿足訂單需求，并將減少對新廠和設備的支出。
近日，AMD和三星也紛紛發(fā)布今年三季度預測業(yè)績，兩家大廠深受消費市場疲軟影響，AMD預測今年三季度比之前的預測降低約11億美元；三星Q3營業(yè)利潤則同比大降31.7%，為近三年來首次下滑。由于三星電子主力產品DRAM價格進一步下跌，業(yè)界預測三星電子第四季度前景也并不樂觀。
不難看出，在高通脹影響下，沖擊消費類電子產品需求，致使消費類芯片、存儲芯片等價格不斷下跌、訂單銳減。
緊接著晶圓代工持續(xù)吹著降價風，半導體市場進入去庫存調整期，晶圓代工成熟制程報價也持續(xù)下跌。根據(jù)半導體行業(yè)周期規(guī)律來看，市場預期這波庫存修正將延續(xù)到2023年。
半導體行業(yè)協(xié)會（SIA）統(tǒng)計：“近幾個月來，全球半導體銷售增長停滯不前，8月份的月度銷售額環(huán)比下降幅度為2019年2月以來的最大百分比”。
相比之下，功率半導體及第三代半導體市場卻頻頻傳來擴廠、擴建、加大投資的消息，這股持續(xù)的“暖流”好像沒有被“寒氣”擊退，反而愈演愈烈。
“功率半導體的“底氣”
功率半導體器件（Power Electronic Device）又稱為電力電子器件和功率電子器件，是指可直接用于處理電能的主電路中，實現(xiàn)電路變換和控制的核心電子器件，其作用主要分為功率轉換、功率放大、功率開關、線路保護和整流等。
從產品形態(tài)分類，功率半導體大致可分為分立器件（Power Discrete）(包括功率模塊)和功率 IC兩大類。
據(jù)Omdia統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017-2021年功率半導體領域中功率芯片占比超過50%，是功率半導體領域的主要細分產品，其次為功率半導體分立器件，2021年全球功率芯片和功率半導體分立器件產品占比分別為55.78%和32.03%。預計到2024年，功率半導體全球市場規(guī)模將達到538億美元，市場前景廣闊。
功率半導體行業(yè)“逆風”而起，緣起何處？
汽車功率半導體的增量時代
功率半導體發(fā)揮電能轉換的作用，是新能源車最重要的芯片部件之一。
新能源汽車銷量走勢圖（圖源：馭勢資本）
隨著新能源汽車井噴式上量，功率半導體的價值量和市場規(guī)模隨之快速提升。
根據(jù)Strategy Analytics的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年傳統(tǒng)燃油車中功率半導體的價值量僅為71美元，價值量較低；而混合動力汽車中功率半導體的價值量提升至425美元，是傳統(tǒng)燃油車的6倍；純電動汽車中的功率半導體價值量提升至387美元，是傳統(tǒng)燃油車的5.5倍。
在全球功率分立器件的下游需求中，汽車市場占比最高，達到35%左右。以MOSFET為代表的中低壓分立器件廣泛應用于汽車的電動天窗、雨刮器、安全氣囊、后視鏡等領域，電動汽車的車載充電機（OBC）、DC-DC轉換器對于MOSFET的需求進一步增加。
另外，汽車車燈轉為LED大燈以后，MOSFET的需求量從原來每個車燈需要1顆增加至18顆，很多造車新勢力熱衷的車頂和側邊漸變玻璃對于MOSFET的需求也在增長。
車用MOSFET和IGBT（圖源：馭勢資本）
從全球競爭格局來看，MOSFET市場基本被歐美日企業(yè)壟斷，英飛凌以24.6%的市占率位居第一，CR5約59.8%，安世半導體和華潤微電子分別以4.1%和3%的市占率位列第八和第九。
今年中旬，全球功率半導體的巨頭英飛凌稱由于市場供需平衡及上游材料漲價，暗示將漲價?；谟w凌在MOSFET領域的龍頭地位，其漲價預警或對整個行業(yè)有重要意義。
據(jù)英飛凌統(tǒng)計數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)燃油乘用車單車半導體價值量約500美元，功率半導體價值量約占20%，即約100美元，然而純電、插混新能源汽車單車半導體價值量則陡增至約1000美元，在價值增量中，用于實現(xiàn)開關、整流基礎功能的功率半導體占據(jù)絕大部分份額。
雖然當前以手機、PC為代表的消費電子市場需求疲軟給功率半導體帶來一定影響，但汽車領域的應用增量成為支撐其市場空間和走勢的關鍵因素，力保功率半導體“逆勢而上”。
IGBT方興未艾
再往細看，相較于MOSFET，IGBT適用于較低開關頻率和大電流的應用。
IGBT功率半導體是眾多電力電子應用的關鍵，具有導通電阻小、開關速度快、工作頻率高等特點，可以在各種電路中提高功率轉換、傳送和控制的效率，實現(xiàn)節(jié)約能源、提高工業(yè)控制水平的目的。
依據(jù)電壓等級不同，IGBT可劃分為低壓、中壓和高壓IGBT，分別廣泛應用于消費電子、新能源汽車、新能源發(fā)電、軌交以及電網(wǎng)等領域。600V以下的低壓IGBT主要應用于消費電子領域，600V-1200V的中壓IGBT主要應用于新能源車、光伏、家電、工業(yè)領域，1700V以上的超高壓IGBT主要應用于軌交、風電、智能電網(wǎng)領域。
據(jù)華經產業(yè)研究院，新能源車IGBT在2020年就已成為中國IGBT第一大應用領域，占比約 30%。此外，工業(yè)控制、消費電子與新能源發(fā)電市場分別占比27%、22%、11%，為中國新能源汽車外前三大應用領域。
Yole預計，在新能源車逐漸普及的推動趨勢下，在2020年至2026年間，IGBT的復合年增長率為7.5%，屆時將達到84億美元。可見，汽車成為驅動IGBT需求的主要動力。據(jù)比亞迪半導招股書，汽車電動化、智能化推動車規(guī)級IGBT成為增長最快的細分領域，遠超行業(yè)平均增速。
從市場供需情況來看，英飛凌表示，包括尚未確認的訂單在內，2022年1-3月積壓的訂單金額從去年四季度的310億歐元增長了19.4%至370億歐元，這些訂單當中超過五成是汽車相關產品，75%的訂單在未來12個月內才能交貨，積壓訂單顯然遠超出英飛凌的交付能力。
天風證券近日在對國內25家IGBT企業(yè)的調查顯示，在車規(guī)領域，55%的企業(yè)訂單完成率不足75%；在光伏領域，65%的廠商訂單完成率不足75%。IGBT行業(yè)內普遍存在訂單積壓問題，現(xiàn)有產能仍無法滿足市場整體需求。
在此行業(yè)現(xiàn)狀下，各公司競相布局，產能逐漸成為功率半導體搶灘市場的關鍵點。
富士通半導體業(yè)務前負責人Masao Taguchi表示，隨著電動汽車的大規(guī)模起量，功率半導體可能會變得更加標準化，從而使能夠擴大生產規(guī)模的公司主導市場。
對此，IGBT頭部企業(yè)相繼宣布投建新產能，以應對訂單積壓，而訂單飽滿也反映在國內IGBT公司上半年業(yè)績中，已披露業(yè)績預告的IGBT公司盈利均大幅增長。其中，功率半導體海外頭部廠商（英飛凌、安森美、ST、三菱電機、富士電機）Q2季度營收同比平均增速達21.67%，較一季度19.14%的增速出現(xiàn)進一步加速。
據(jù)IHS統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中高端產品生產廠商主要集中在歐洲、美國和日本地區(qū)。其中英飛凌無論在MOSFET、IGBT器件還是IGBT模塊上，都是市占率排名第一，2020年其市場份額占比達到19.7%。據(jù)初步統(tǒng)計，2021年英飛凌市場份額超20%。
不過，供應格局在本輪缺芯潮中悄然改變。全球芯片產業(yè)鏈陷入短缺，上述大廠產能有限，而且價格高昂，于是國產公司一把被推上了臺面，技術好、價格低、定義準、迭代快的企業(yè)更受歡迎。國內百舸爭流，國產IGBT替代加速。
國產車載IGBT拐點已至，市占率正在快速上升。據(jù)統(tǒng)計，2022年一季度國內出貨量前五的功率器件供應商中，已經有三家中國本土企業(yè)入列，分別為斯達半導、比亞迪半導體、時代電氣，三家合計裝機量占比約40%。
比亞迪半導體具備產業(yè)下游的支持，隨著比亞迪新能源車的銷量增長，比亞迪半導體的IGBT高速發(fā)展；斯達半導生產的應用于主電機控制器的車規(guī)級IGBT 模塊持續(xù)放量，2021年合計配套超過60萬輛新能源汽車；時代電氣具備高壓IGBT的豐富經驗，并且擁有中車集團的下游支持，2022年新能源車IGBT預計年內交付的在手訂單70萬臺。
9月22日，時代電氣公告稱對外投資中低壓功率器件建設項目，子公司中車時代半導體獲得法雷奧集團某電驅動系統(tǒng)項目定點，成為其IGBT模塊供應商。除此之外，9月23日，時代電氣再次擴產，擬投資111.19億元投資兩個中低壓功率器件項目，年三期規(guī)劃產能合計為二期產能3倍。
此外，還有士蘭微、華潤微、江蘇宏微科技等一批有代表性的國內功率半導體企業(yè)發(fā)展迅速?？梢?，在近年來產業(yè)國產化進程顯著加速的趨勢下，本土功率廠商正在快速布局。
第三代半導體“蜂擁而至”
除了硅基功率半導體，當前第三代半導體市場正煥發(fā)著別樣生機。尤其是在后摩爾定律時代，第三代半導體的出現(xiàn)仿佛是賭桌上潛力無限的新賭注。
與硅相比，以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導體具有高效率、低能耗、散熱快等特性，當用于半導體器件中時，第三代半導體器件可以提供高耐壓、高速開關和低導通電阻。鑒于該特性，其將成為有助于降低能耗和縮小系統(tǒng)尺寸的下一代低損耗器件。
據(jù)TrendForce指出，目前，第三代半導體已經成為高性能器件廠商的最佳選擇，且SiC、GaN作為第三代半導體的代表材料，已經在電動汽車、充電樁和基站功放場景中率先得到應用。
根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，2021年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模為10.90億美元，其中應用于汽車市場的碳化硅功率器件市場規(guī)模為6.85億美元，占比約為63%；其次分別是能源、工業(yè)等領域，2021 年市場規(guī)模分別為 1.54 億、1.26 億美元，占比分別為 14.1%、11.6%。
汽車是碳化硅功率器件最大的下游應用市場，主要用于主驅逆變器、車載充電系統(tǒng)(OBC)、電源轉換系統(tǒng)和非車載充電樁。全球碳化硅領域龍頭廠商Wolfspeed公司預測，到2026年汽車中逆變器所占據(jù)的碳化硅價值量約為83%，是電動汽車中價值量最大的部分。其次為OBC，價值量占比約為15%；DC-DC轉換器中SiC價值量占比在2%左右。
特斯拉和比亞迪在其電機控制器的逆變器中已經采用了SiC MOSFET的芯片作為核心的功率器件。豐田、大眾、本田、寶馬、奧迪等汽車企業(yè)也都將SiC功率器件作為未來新能源汽車電機驅動系統(tǒng)的首選解決方案。此外，電動汽車充電樁也是SiC器件的一大應用領域。
據(jù)TrendForce研究，為進一步提升電動汽車動力性能，全球各大車企已將目光鎖定在碳化硅功率元件，并陸續(xù)推出了多款搭載相應產品的高性能車型。隨著越來越多車企開始在電驅系統(tǒng)中導入碳化硅技術，預計2026年車用碳化硅功率元件市場規(guī)模將達到39.4億美元。
隨著越來越多新能源車型采用碳化硅器件，碳化硅對傳統(tǒng)車用硅基IGBT的替代已經逐漸展開。需求高漲之下，給第三代半導體廠商帶來巨大利益的同時，也在加劇賽道玩家的布局力度。
在這之后，行業(yè)廠商仍在持續(xù)布局：
意法半導體近日又宣布擴產計劃，將在意大利建造一座價值7.3億歐元的碳化硅晶圓廠；
安森美在未來兩年內，擴建將使 Roznov基地的SiC生產能力提高16倍；此外，預計到2022年底，安森美的哈德遜碳化硅 (SiC) 工廠將使安森美的SiC晶錠產能同比增加五倍。安森美還計劃在2025年前將把公司的碳化硅前道工藝產能擴大到目前的10倍以上；
博世再投資30億歐元，擴產SiC和MEMS；
日本羅姆為了應對功率半導體競爭的日益激烈，計劃在2022年內將在福岡縣啟用新工廠廠房，在2025財年之前把相當于此前計劃的3倍；
英飛凌預計斥資逾20億歐元，在馬來西亞居林工廠建造第三個廠區(qū)，用于生產碳化硅和氮化鎵功率半導體產品；
Wolfspeed將在美國新建全球最大碳化硅材料工廠。
…
第三代半導體戰(zhàn)略意義重大，世界各個國家和地區(qū)均在努力推進發(fā)展工作。歐洲的SPEED計劃、MANGA計劃，美國的SWITCHES計劃、NEXT計劃，日本的新一代功率電子項目都是意在通過政府資助和企業(yè)加強投資的方式推動新一代化合物半導體落地的計劃，背后都具有明顯的戰(zhàn)略意圖。
可見，行業(yè)巨頭爭相擴產和投資，第三代半導體在內的功率半導體正在成為新的競爭高地。不僅僅是擴產，對優(yōu)質標的的并購也成為巨頭廠商之間的主旋律。其中，ASM收購LPE的所有流通股；安森美對GT Advanced Technologies、Qorvo對UnitedSiC的并購均已完成。
TrendForce強調，隨著碳化硅材料技術和市場不斷取得突破，以及芯片結構及模組封裝工藝趨于成熟，SiC功率元件于車用市場滲透率持續(xù)攀升，并由目前的高階車型應用逐步延伸至中、低階車型中，從而加速汽車電動化進程。隨著越來越多車廠開始在電驅系統(tǒng)中導入SiC技術，市場規(guī)模將呈現(xiàn)每2年翻1倍的急速成長態(tài)勢。
拋開如火如荼的擴產投資，第三代半導體產業(yè)格局逐漸迎來空前重構和變化，產業(yè)鏈布局正在加速。
第三代半導體的優(yōu)勢給諸多供應鏈廠商帶來了極大的吸引力，不僅臺積電、聯(lián)電、世界先進等在內的各大代工廠陸續(xù)加入，硅晶圓企業(yè)環(huán)球晶也開始布局SiC晶片。
面對差距以及行業(yè)巨頭的大舉進攻，本土芯片供應商應該以技術創(chuàng)新為驅動，更加注重推動第三代半導體功率器件的研發(fā)和應用，同時聚焦下游市場，通過綁定家電龍頭，聯(lián)手新能源汽車企業(yè)，加速科研成果轉化和技術應用落地。
國內SiC供應商中，比亞迪半導體實現(xiàn)了SiC三相全橋模塊在新能源汽車電機驅動控制器中大批量裝車。天岳先進、士蘭微、派恩杰、晶盛機電、芯導科技、露笑科技等國內廠商也相繼跟進。
同時，整車廠也在積極發(fā)力第三代功率半導體，2022年，國內造車新勢力蔚來ET7、小鵬G9均采用了碳化硅器件，理想汽車的功率半導體項目生產基地近日也落戶蘇州，由理想汽車與三安光電共同出資組建蘇州斯科半導體公司，主要專注于第三代半導體碳化硅車規(guī)芯片模組的研發(fā)及生產。國內車廠的SiC MOSFET滲透率有望加速提升，隨著搭載高功率電機的新能源車銷量增長，車載SiC MOSFET需求將持續(xù)增長。
不僅如此，在國家政策和資金支持下，各地方政府掀起了第三代半導體投資熱潮，目前已初步形成了京津冀魯、長三角、珠三角、閩三角、中西部等五大重點發(fā)展區(qū)域，北京、深圳、濟南、保定等多個城市都有深入布局，政府也“置身事內”，打造覆蓋襯底、外延、芯片及器件、模組、封裝檢測以及設備和材料研發(fā)的第三代半導體全產業(yè)鏈生態(tài)。
雖然目前國內的第三代半導體產業(yè)在襯底材料、外延、設計制造等各個環(huán)節(jié)，均有對標海外巨頭的企業(yè)。但中國第三代半導體在技術成熟度、穩(wěn)定量產能力、產業(yè)鏈配套等方面與海外還存在較大差距，例如電動汽車主驅、特高壓電網(wǎng)用碳化硅功率器件現(xiàn)階段完全依賴進口，另外5G基站用的氮化鎵射頻器件仍缺少穩(wěn)定可靠的產品供貨能力。
另外，我國的第三代半導體材料上面還存在短板。例如對材料研究方面，不如美日歐，行業(yè)高端產品應用不足，難以形成產業(yè)循環(huán)。同時還存在無序競爭嚴重的問題。
近年來，第三代半導體在多個領域嶄露頭角。以碳化硅、氮化鎵為主的第三代化合物半導體已然成為產業(yè)端和投資界的寵兒。
綜合來看，各類型的半導體有其適合應用之處，未來不論是硅基的IGBT、MOSFET或是以SiC為基底的IGBT、MOSFET，都會根據(jù)所需效能及材料特性，找到適合的應用場域。
從全球擴產情況來看，國外供應商擴產項目以12英寸功率半導體產線，以及6英寸、8英寸碳化硅產線為主。產能釋放時間在2023年之后，因此短期內，全球功率半導體仍將呈現(xiàn)供需緊張的局面。
國內功率半導體供應商中，華潤微、士蘭微、聞泰科技、燕東微電子均有12英寸線的在建產能。華潤微、士蘭微、斯達半導、時代電氣等正在建設、規(guī)劃碳化硅6至8英寸的產線。比亞迪、上汽、蔚小理等主機廠也在積極布局IGBT和碳化硅模塊、芯片產線。
對本土功率半導體企業(yè)而言，想要保住乃至攫取更多“勝利果實”，需要在產能這一單一維度的比拼之外，拓展更豐富的競爭工具。另外，如何把握住此輪第三代半導體市場機遇，把握從6英寸向8英寸過渡的技術趨勢，對于國產碳化硅企業(yè)來說也至關重要。
寫在最后
站在今天的時間節(jié)點回顧，“天時地利”交織，為本土功率半導體行業(yè)打開了前所未有的市場空間。
本土功率半導體行業(yè)之所以發(fā)展迅速，與其他半導體大類賽道有著共通驅動因素，即國產替代與芯片短缺。
2020年以來的“芯片荒”中，海外老牌原廠面對突然爆發(fā)的超額訂單，不得不將產能優(yōu)先用于保障核心大客戶，分銷渠道流通價格也隨之飆升，甚至出現(xiàn)“有價無市”的情況，如果說此前國內外政策的“推”和“拉”確立了國產替代進程，使扶持本土廠商發(fā)展成為產業(yè)鏈共識，那么現(xiàn)實的芯片短缺，則使下游中小用戶，特別是技術、標準壁壘較低的消費類細分市場用戶“不得不”大批量換用國產器件，從而大大加速了這一進程。
除了共性因素之外，對功率半導體而言，上文提到的諸多要素，新能源汽車增量市場、IGBT方興未艾、第三代半導體迅猛發(fā)展之勢等，都給功率半導體器件帶來了巨大的增量需求。
長期來看，下游的供需關系將會沿著產業(yè)鏈向上游市場傳導。這或許也是如今半導體下行周期肆虐，大部分細分市場需求疲軟，功率半導體仍舊“逆勢而上”的原因所在。（文：半導體行業(yè)觀察，作者L晨光）
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