一、功率半導(dǎo)體器件行業(yè)概況

　　功率半導(dǎo)體器件（Power Semiconductor Device）又稱(chēng)電力電子器件（Power Electronic Device）。

　　功率半導(dǎo)體器件在電力電子行業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用，是電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)元器件之一，在產(chǎn)業(yè)電子化升級(jí)過(guò)程中，越來(lái)越得到重視與應(yīng)用。

　　近年來(lái)，萬(wàn)物互聯(lián)的呼聲越來(lái)越高，以汽車(chē)、高鐵為代表的交通工具，以光伏、風(fēng)電為代表的新能源領(lǐng)域，以手機(jī)為代表的通信設(shè)備，以電視機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱為代表的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品，都在不斷提高電子化水平，其中又以新能源汽車(chē)的高度電子化最為引人注目；與此同時(shí)，工業(yè)、電網(wǎng)等傳統(tǒng)行業(yè)也在加速電子化進(jìn)程。

　　幾乎全行業(yè)的電子化發(fā)展，勢(shì)必大大增加了對(duì)功率半導(dǎo)體器件的需求。目前全球的功率半導(dǎo)體器件主要由歐洲、美國(guó)、日本三個(gè)國(guó)家和地區(qū)提供，他們憑借先進(jìn)的技術(shù)和生產(chǎn)制造工藝，以及領(lǐng)先的品質(zhì)管理體系，大約占據(jù)了全球70％的市場(chǎng)份額。

　　當(dāng)下中國(guó)大陸正尋求轉(zhuǎn)型，要將“中國(guó)制造”提升為“中國(guó)智造”，許多新技術(shù)、新應(yīng)用都走在了全球前列，如新能源汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電等；中國(guó)大陸還利用人工智能技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行智能化升級(jí)。未來(lái)，中國(guó)大陸對(duì)功率半導(dǎo)體器件的需求將會(huì)越來(lái)越大；供需矛盾或?qū)⒗^續(xù)被拉大。

　　為確保本土電子制造業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展，國(guó)家從資本、政策、產(chǎn)業(yè)鏈等多個(gè)維度對(duì)本土功率器件企業(yè)給予了大力支持。

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　　相關(guān)報(bào)告：智研咨詢(xún)發(fā)布的《2020-2026年中國(guó)半導(dǎo)體分立器件制造行業(yè)市場(chǎng)消費(fèi)調(diào)查及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》

　　作為制造業(yè)大國(guó)，功率半導(dǎo)體器件在中國(guó)大陸的工業(yè)、消費(fèi)、軍事等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，具有很高的戰(zhàn)略地位。

　　從發(fā)展歷程看，功率半導(dǎo)體器件先后經(jīng)歷了：全盛于六七十年代的傳統(tǒng)晶閘管、近二十年發(fā)展起來(lái)的功率MOSFET及其相關(guān)器件，以及由前兩類(lèi)器件發(fā)展起來(lái)的特大功率半導(dǎo)體器件，它們分別代表了不同時(shí)期功率半導(dǎo)體器件的技術(shù)發(fā)展進(jìn)程。

　　概括來(lái)說(shuō)，功率半導(dǎo)體器件主要有功率模組、功率集成電路（即Power IC，簡(jiǎn)寫(xiě)為PIC，又稱(chēng)為功率IC）和分立器件三大類(lèi)；其中，功率模組是將多個(gè)分立功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行模塊化封裝；功率IC對(duì)應(yīng)將分立功率半導(dǎo)體器件與驅(qū)動(dòng)/控制/保護(hù)/接口/監(jiān)測(cè)等外圍電路集成；而分立功率半導(dǎo)體器件則是功率模塊與功率IC的關(guān)鍵。

　　功率半導(dǎo)體器件分類(lèi)

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　　功率半導(dǎo)體器件又可根據(jù)對(duì)電路信號(hào)的可控程度分為全控型、半控型及不可控型；或按驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)性質(zhì)分為電壓驅(qū)動(dòng)型、電流驅(qū)動(dòng)型等劃分類(lèi)別。

　　常用到的功率半導(dǎo)體器件有Power Diode（功率二極管）、SCR（晶閘管）、GTO（門(mén)極可關(guān)斷晶閘管）、GTR（大功率電力晶體管）、BJT（雙極晶體管）、MOSFET（電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管）、IGBT（絕緣柵雙極晶體管）、SIT（靜電感應(yīng)晶體管）、BSIT（雙極型靜電感應(yīng)晶體管）、SITH（靜電感應(yīng)晶閘管）、MCT（MOS控制晶閘管）、IGCT（集成門(mén)極換流晶閘管）、IEGT（電子注入增強(qiáng)柵晶體管）、IPEM（集成電力電子模塊）、PEBB（電力電子積木）等。

　　不同功率半導(dǎo)體器件，其承受電壓、電流容量、阻抗能力、體積大小等特性也會(huì)不同，實(shí)際使用中，需要根據(jù)不同領(lǐng)域、不同需求來(lái)選用合適的器件。

　　隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，功率半導(dǎo)體器件在不斷演進(jìn)。自上世紀(jì)80年代起，功率半導(dǎo)體器件MOSFET、IGBT和功率集成電路逐步成為了主流應(yīng)用類(lèi)型。

　　其中IGBT經(jīng)歷了器件縱向結(jié)構(gòu)、柵極結(jié)構(gòu)以及硅片加工工藝等7次技術(shù)演進(jìn)，目前可承受電壓能力從第四代的3000V躍升到了第七代的6500V，并且實(shí)現(xiàn)了高頻化（10-100kHz）應(yīng)用。

　　為電能/功率處理的核心器件，功率半導(dǎo)體器件主要用于電力設(shè)備的電能變換和電路控制，更是弱電控制與強(qiáng)電運(yùn)行之間的溝通橋梁，主要作用是變頻、變壓、變流、功率放大和功率管理，對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行起到關(guān)鍵作用。

　　與此同時(shí)，功率半導(dǎo)體器件還具有綠色節(jié)能功能，被廣泛應(yīng)用于幾乎所有的電子制造業(yè)，目前正從傳統(tǒng)工業(yè)制造和4C產(chǎn)業(yè)向新能源、電力機(jī)車(chē)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域發(fā)展。

　　另外，不同的細(xì)分領(lǐng)域，對(duì)功率半導(dǎo)體器件的電壓承受能力要求也不一樣，以IGBT為例，消費(fèi)電子電壓一般在600V以下，太陽(yáng)能逆變器及新能源汽車(chē)要求在600V-1200V，而軌道交通要求最高，范圍在3300V-6500V之間。

　　功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用及工作頻率

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　　二、功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模

　　功率器件是電子裝置電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，可用于幾乎所有的電子制造業(yè)。涵蓋新能源（風(fēng)電、光伏、電動(dòng)汽車(chē)）、消費(fèi)電子、智能電網(wǎng)、軌道交通等行業(yè)領(lǐng)域。近年來(lái)，我國(guó)功率器件市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。2016年我國(guó)功率器件（包括功率IC和功率模組）的市場(chǎng)規(guī)模為1,494.5億元，2017年達(dá)到1,611.1億元，同比增長(zhǎng)7.80%，我國(guó)已成為全球最大的功率器件市場(chǎng)。預(yù)計(jì)我國(guó)功率器件市場(chǎng)規(guī)模未來(lái)三年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到7.83%，高于全球平均增速，未來(lái)我國(guó)功率器件市場(chǎng)前景廣闊。

　　全球功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模（B$）

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　　中國(guó)功率器件市場(chǎng)規(guī)模（億元）

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　　中國(guó)大陸功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模約為全球的40％；并預(yù)估2023年全球功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到221.5億美元規(guī)模，年復(fù)合增長(zhǎng)率為3.38％。

　　全球及中國(guó)大陸功率分立器件市場(chǎng)規(guī)模分析（單位：億美元）

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　　三、細(xì)分行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模分析預(yù)測(cè)

　　1、工業(yè)領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模

　　功率半導(dǎo)體器件在占比最大的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，如數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)、軋鋼機(jī)和礦山牽引、大型鼓風(fēng)機(jī)、發(fā)電系統(tǒng)等的電力電子變頻調(diào)速部分均有采用。

　　2017年全球工業(yè)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)490億美元，其中功率半導(dǎo)體器件規(guī)模大約為98億美元，占比達(dá)到20％，并以8.6％的年復(fù)合增長(zhǎng)率繼續(xù)成長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2020年，全球工業(yè)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到125億美元。

　　不僅如此，功率半導(dǎo)體在工業(yè)領(lǐng)域的市場(chǎng)份額比重也在不斷提升，將由2016年的19.7％提升至2020年的20.8％。

　　2016-2020年全球工業(yè)領(lǐng)域半導(dǎo)體整體市場(chǎng)及其功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模分析單位：億美元）

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　　2、光伏、風(fēng)電領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模

　　光伏、風(fēng)電行業(yè)已經(jīng)成為電力行業(yè)的重要補(bǔ)充，部分國(guó)家，如丹麥，40％的電力由風(fēng)電供應(yīng)，中國(guó)大陸近幾年可再生新能源發(fā)電量更是快速增長(zhǎng)。2017年全球風(fēng)電新增裝機(jī)量為59.4GW，光伏新增裝機(jī)量約為80GW，合計(jì)帶動(dòng)功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模約為16.6億美元。

　　中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息研究院推斷，預(yù)計(jì)2020年全球光伏與風(fēng)電市場(chǎng)將帶動(dòng)功率模塊27.54億美元。其中IGBT模塊市場(chǎng)占比達(dá)到74％，約為20億美元。

　　2015-2020年全球、中國(guó)大陸光伏、風(fēng)電市場(chǎng)分析

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　　3、汽車(chē)領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模

　　近年來(lái)，最受關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槠?chē)行業(yè)，正在經(jīng)歷汽車(chē)發(fā)展史上最快的電子化轉(zhuǎn)型期，搭載電機(jī)、電池、電控的新能源汽車(chē)在汽車(chē)總產(chǎn)量中的占比由2014年的0.39％增長(zhǎng)至2017年的1.26％，預(yù)計(jì)2020年占比有望達(dá)到4.65％。

　　2018年1~8月，中國(guó)大陸新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成60.7萬(wàn)輛和60.1萬(wàn)輛，比上年同期分別增長(zhǎng)75.4%和88%；其中，新能源乘用車(chē)銷(xiāo)量占比達(dá)87%。

　　全球新能源汽車(chē)產(chǎn)量及在總產(chǎn)量中的占比分析

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　　2017年全球汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模約為347.69億美元，并以3.3％的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2020年，全球汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模可擴(kuò)大到383億美元。

　　與此同時(shí)，功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模也達(dá)到了58億美元，并以6.4％的增速發(fā)展，預(yù)計(jì)到2020年達(dá)到70億美元。功率半導(dǎo)體器件的增長(zhǎng)速度幾乎是汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)增速的2倍，其比重也在不斷增大，將從2014年的15.66％增加到2020年的18.27％。

　　全球汽車(chē)半導(dǎo)體、功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模分析

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　　4、充電樁市場(chǎng)規(guī)模

　　充電樁是與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的一大應(yīng)用領(lǐng)域，也是IGBT或MOSFET重要應(yīng)用高地。

　　現(xiàn)階段，主流直流充電樁的功率在60kw和120kw，如果采用15kw的功率模塊，則需要4個(gè)或8個(gè)功率模塊。目前充電樁的功率模塊有兩種解決方案，一是采用MOSFET芯片，另一種是采用IGBT芯片。

　　其中IGBT適用于1000V以上、350A以上的大功率直流快充，其成本可達(dá)充電樁總成本的20-30％；只是當(dāng)下基于充電樁功率、工作頻率、電壓、電流、性?xún)r(jià)比等綜合因素考量，MOSFET暫時(shí)成為充電樁的主流應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件。

　　不過(guò)，近年新能源車(chē)采用快充方式越來(lái)越多，著眼未來(lái)，IGBT才是充電樁的最佳選擇，預(yù)計(jì)未來(lái)其將在充電樁領(lǐng)域獲得快速發(fā)展。

　　由于國(guó)內(nèi)外新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度不一樣，對(duì)配套的公共充電樁、私人充電樁建設(shè)進(jìn)度也不一樣，下面以全球充電樁建設(shè)規(guī)模最大的中國(guó)大陸市場(chǎng)為例介紹。

　　截至2018年4月，中國(guó)大陸在運(yùn)營(yíng)公共充電樁約為262058臺(tái)，同比增長(zhǎng)62.5%；其中交流充電樁114472臺(tái)、直流充電樁81492臺(tái)、交直流一體充電樁66094臺(tái)；另外還投建有281847臺(tái)私人充電樁，同時(shí)國(guó)家政策也在向私人充電樁傾斜，預(yù)測(cè)2020年，私人充電樁累計(jì)建設(shè)規(guī)模有望達(dá)到400萬(wàn)臺(tái)。

　　中國(guó)大陸2015-2020年充電樁新增建設(shè)規(guī)模分析（單位：萬(wàn)臺(tái)）

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　　目前公共充電樁制造成本約為3萬(wàn)元/臺(tái)、私人充電樁約為5000元/臺(tái)，若以每臺(tái)充電樁中功率半導(dǎo)體器件成本占比為25％計(jì)算，則有，2015-2020年中國(guó)大陸充電樁功率器件新增市場(chǎng)規(guī)模分別為：7.8億、3.3億、6.7億、10.87億、19.79億、37.84億元。

　　另外，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，2016年中國(guó)大陸因整頓新能源車(chē)企造假問(wèn)題，充電樁產(chǎn)量增量大幅下滑，該年充電樁功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)增速為-56.9％，但進(jìn)入2017年后，并預(yù)計(jì)到2020年，年增速不低于61％。

　　2015-2020年充電樁功率半導(dǎo)體器件新增市場(chǎng)規(guī)模分析（單位：億人民幣）

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　　5、通信領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模

　　通信行業(yè)同樣擁有龐大的應(yīng)用市場(chǎng)，細(xì)分市場(chǎng)主要包括路由器、交換機(jī)、通信基站、光端機(jī)、對(duì)講機(jī)等。

　　數(shù)據(jù)顯示，2017年全球路由器、無(wú)線(xiàn)路由器、交換機(jī)、光端機(jī)、通信基站的市場(chǎng)規(guī)模分別為：153億美元、266億美元、97.9億美元、36.6億美元、530億美元。

　　全球通信行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及結(jié)構(gòu)分析（單位：億美元，不含通信衛(wèi)星領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模）

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　　以2017年通信領(lǐng)域功率半導(dǎo)體器件占整體15％的比例計(jì)算，2017-2020年通信領(lǐng)域功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模將分別為57.45億美元、59.39億美元、62.44億美元、65.96億美元。其中，基站向5G升級(jí)將會(huì)成為通信設(shè)備功率半導(dǎo)體器件用量增加的最大變動(dòng)因素。

　　2017-2020年通信領(lǐng)域功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模分析（單位：億美元）

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　　6、消費(fèi)領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模

　　消費(fèi)類(lèi)電子也是功率半導(dǎo)體器件的消費(fèi)重地，由于消費(fèi)電子產(chǎn)品類(lèi)型非常多，包括電視機(jī)、電腦、冰箱、收/錄機(jī)、數(shù)碼像機(jī)、手機(jī)、平板電腦、平衡車(chē)、空調(diào)、照明等產(chǎn)品，因此消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品對(duì)功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用類(lèi)型也各不一樣，一般以600V以?xún)?nèi)的產(chǎn)品為主，其中0-40V低耐壓功率半導(dǎo)體器件是使用量最為龐大的類(lèi)別產(chǎn)品。

　　另外，新興的無(wú)線(xiàn)充電等科技產(chǎn)品雖然比較分散，但數(shù)量也比較可觀，由此也是功率半導(dǎo)體器件不可忽略的消耗大戶(hù)。

　　2017年消費(fèi)類(lèi)電子行業(yè)功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模為19.6億美元，占全球總體市場(chǎng)份額的20％左右。預(yù)計(jì)到2020年，全球消費(fèi)類(lèi)電子行業(yè)功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到23億美元。

　　2017-2020年全球消費(fèi)類(lèi)功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模分析（單位：億美元）