Ideas centrales:

Se espera que los semiconductores de potencia experimenten un ciclo de auge en 2021. En 2018, impulsados ​​por el rápido crecimiento de la demanda de vehículos eléctricos y otros chips que ocupaban la capacidad de producción de 8 pulgadas, los semiconductores de potencia sufrieron escasez y aumentos de precios. En 2019, afectados por la caída de los teléfonos inteligentes, la disminución de los automóviles tradicionales y el desarrollo constante de los vehículos eléctricos, los semiconductores de potencia se mantuvieron estables. En 2020, afectados por la pandemia, la demanda de semiconductores de potencia no fue buena en el primer semestre del año, pero después del tercer trimestre, impulsada por el suministro de energía 5G, los teléfonos inteligentes, la industria, los vehículos eléctricos y los equipos de IoT, entre otros, la demanda aumentó significativamente. La pandemia en el extranjero afectó la capacidad de producción de los fabricantes extranjeros, y algunos productos sufrieron escasez y aumentos de precios. Consideramos que, impulsados ​​por la demanda multifacética, los semiconductores de potencia experimentarán un ciclo de auge en 2021.

Perspectiva de la industria

En 2021, el crecimiento de la demanda + aumento de precios + sustitución nacional traerá buenas oportunidades de desarrollo para los semiconductores de potencia: Afectados por la epidemia mundial de nuevo coronavirus, los semiconductores de potencia globales disminuirán en 2020. QYResearch predice una disminución interanual del 9.1% en 2020. Se espera que crezca un 8.1% interanual en 2021, impulsado por la demanda de teléfonos móviles 5G, vehículos eléctricos e IoT. En el cuarto trimestre de 2020, el tiempo de entrega de los productos semiconductores de potencia de ON Semiconductor de Infineon, STMicroelectronics y Diodes se extendió en general. La tendencia de aumento de precios de algunos productos MOSFET fue evidente, especialmente Infineon. Las marcas nacionales también experimentaron escasez y aumentos de precios. Los precios de MOSFET aumentaron en general entre un 10 y un 20%. En 2019, China se ha convertido en el mercado de semiconductores de potencia más grande del mundo, representando el 35.9% del mundo. Sin embargo, la tasa de autosuficiencia es baja. Tomando como ejemplo los IGBT, la tasa de autosuficiencia en 2019 fue de tan solo el 16.3%. Creemos que en 2021, los semiconductores de potencia experimentarán buenas oportunidades de desarrollo impulsadas por el crecimiento de la demanda, el aumento de los precios y la sustitución de la producción nacional, y la cadena de valor del sector se beneficiará activamente.

Los vehículos de nueva energía están en auge y la demanda de IGBT está creciendo rápidamente. Los vehículos de nueva energía están entrando en un período de rápido crecimiento. En noviembre de 2020, la producción y las ventas de vehículos de nueva energía fueron de 198,000 y 200,000 respectivamente, lo que representa aumentos interanuales del 75.1 % y el 104.9 % respectivamente. Se prevé que el número global de vehículos de nueva energía alcance los 11 millones en 2025, con China representando el 50 %. Los vehículos de nueva energía requieren una gran cantidad de nuevos semiconductores de potencia. Un vehículo híbrido ligero de 48 V requiere un aumento de más de 90 USD, y un vehículo eléctrico o híbrido requiere un aumento de más de 330 USD. Se espera que la tasa de crecimiento anual compuesta de los módulos IGBT para automóviles alcance el 23.5 % entre 2018 y 2023. Los semiconductores de potencia para automóviles son difíciles de conseguir y están altamente concentrados, con los fabricantes europeos y estadounidenses ocupando la posición dominante. En 2019, la empresa más grande del mundo fue Infineon, con una cuota de mercado del 25.5%, y la segunda más grande fue STMicroelectronics, con una cuota de mercado del 13.9%. Las cinco principales empresas representaron el 62.1% del total, lo que indica un alto grado de concentración. Las empresas chinas tienen una base débil en el campo de los semiconductores de potencia para automóviles, pero los vehículos eléctricos en China se han desarrollado rápidamente en los últimos años, lo que también ha impulsado el desarrollo de la industria IGBT. Infineon ocupó el primer lugar en el campo de los IGBT para vehículos de nueva energía en China en 2019, con una participación del 49.3%, seguida de BYD, que principalmente suministra sus propios productos, con una participación del 20%, y Star Semiconductor ocupó el tercer lugar, con una participación de mercado del 16.6% y un rápido crecimiento.

El rendimiento de los semiconductores de tercera generación es excelente y la demanda va en aumento. El SiC se utiliza principalmente en electrodomésticos, energías renovables (vehículos eléctricos, energía eólica, energía fotovoltaica) y aplicaciones industriales. Se prevé que el mercado de dispositivos de potencia de carburo de silicio supere los 10 millones de dólares en 2027. En el sector automotriz, los MOSFET de SiC ofrecen un rendimiento claramente superior, ya que reducen las pérdidas y el volumen y peso de los módulos. El Model 3 fue el primero en utilizar MOSFET de SiC, marcando el inicio de su uso en vehículos eléctricos. En 2020, el BYD Han también empleó módulos de SiC, mejorando significativamente la aceleración, la potencia y la autonomía. El Toyota Mirai, vehículo de pila de combustible, incorpora SiC, reduciendo el volumen del módulo de potencia en un 30 % y las pérdidas en un 70 %. Creemos que, gracias a la disminución de los costes y la madurez gradual de la tecnología, el SiC tiene un gran potencial de aplicación en vehículos eléctricos.

Empresas clave: Star Semiconductor, Hua Hong Semiconductor, China Resources Micro, Silan Micro y New Clean Energy.

Advertencia de riesgo: El desarrollo de los vehículos eléctricos no cumple con las expectativas, las ventas de teléfonos inteligentes no cumplen con las expectativas y el progreso de la tecnología 5G es menor de lo esperado.

1. Amplia gama de aplicaciones y desarrollo constante de la industria de semiconductores de potencia.

1.1 Se espera que la tasa de crecimiento anual promedio de los semiconductores de potencia globales entre 2019 y 2025 sea del 4.3%.

Los semiconductores de potencia se utilizan ampliamente en diversos productos electrónicos. El mercado de semiconductores de potencia alcanzó los 17.5 millones de dólares en 2019. Yole prevé que el mercado alcance los 22.5 millones de dólares en 2025, con una tasa de crecimiento anual promedio del 4.3% entre 2019 y 2025.

La tasa de crecimiento anual promedio de los módulos IGBT entre 2019 y 2025 es del 18 %. Gracias al rápido desarrollo de las nuevas energías (vehículos eléctricos, energía eólica y fotovoltaica) y de las industrias de control industrial, se prevé que el mercado global de módulos IGBT alcance los 5.4 millones de dólares en 2025, lo que representa el 24 % del mercado total de semiconductores de potencia.

El sector automovilístico representa la mayor proporción, seguido por el de los motores. En 2019, la dirección automotriz (incluyendo EV, HEV, silicio MOSFET) fue de US$1.5 mil millones, el control de motor (control de motor, módulo IGBT) fue de US$1.4 mil millones, el teléfono inteligente y equipo inalámbrico (silicio MOSFET) fue de US$1.3 mil millones, la tecnología informática (computación) y almacenamiento (silicio MOSFET) fue de US$1.2 mil millones, la dirección industrial (silicio MOSFET) fue de US$1.1 mil millones, y la dirección EV y HEV (módulos IGBT) es de US$600 millones (otros son US$10.4 mil millones. A juzgar por la proporción (cantidad) de varios componentes en el mercado de semiconductores de potencia, el silicio MOSFET representa el 45%. Otro componente importante es el módulo IGBT, con un tamaño de mercado de US$3.7 mil millones en 2019. Las aplicaciones en la industria, los inversores de regeneración de energía, EV y HEV han atraído mucha atención (especialmente EV y HEV como la dirección de aplicación más reciente).

Rápido crecimiento de los MOSFET de SiC para automoción. Debido a la demanda de fabricantes de automóviles como Tesla en Estados Unidos y BYD en China, los módulos de silicio están reemplazando gradualmente a los módulos IGBT como inversor principal. Se prevé que el mercado de MOSFET de SiC también crezca debido al auge de los vehículos eléctricos e híbridos. En el futuro, los transistores discretos de SiC competirán con los MOSFET como sistemas de carga a bordo eficientes.

1.2 El mercado chino de semiconductores de potencia ocupa el primer lugar en el mundo, y las empresas líderes nacionales se están desarrollando rápidamente.

En 2019, el mercado chino de semiconductores de potencia representó el 35.9% del mercado mundial: China es el mayor consumidor mundial de dispositivos de potencia, y los principales productos del segmento de dispositivos de potencia ocupan el primer lugar en cuota de mercado en China.

La cuota de mercado global de los líderes nacionales sigue siendo muy baja, y existe una clara brecha con los gigantes internacionales: al igual que en toda la industria de semiconductores, en comparación con los fabricantes extranjeros de dispositivos de potencia, las ventas anuales de las principales empresas nacionales de dispositivos de potencia (China Resources Micro, Star Semiconductor, New Clean Energy, Yangjie Technology, China Microelectronics, Silan Micro, etc.) son muy diferentes a las de los gigantes internacionales, y la estructura de productos es de gama baja, lo que indica que el tamaño del mercado de dispositivos de potencia de China tiene un grave desajuste entre el modelo y la tasa de autonomía, y hay un enorme margen para la sustitución nacional. Actualmente, la industria china de semiconductores de potencia se está desarrollando rápidamente. Wingtech Technology adquirió Nexperia, y varias empresas de semiconductores de potencia como Star Semiconductor, China Resources Micro y New Clean Energy han salido a bolsa una tras otra y están creciendo.

2. Impulsados ​​por la demanda, los semiconductores de potencia experimentarán un ciclo de auge importante en 2021.

2.1 El plazo de entrega de los principales fabricantes internacionales de semiconductores de potencia se ha ampliado.

En el cuarto trimestre de 2020, los plazos de entrega de los MOSFET, IGBT y otros productos de Infineon se extendieron en general, llegando a alcanzar las 30 semanas. Entre ellos, los precios de los MOSFET de baja y alta tensión, así como los transistores para aviación militar, experimentaron un aumento. Los plazos de entrega de los semiconductores de potencia de STMicroelectronics también mostraron una tendencia a la prolongación, mientras que los precios se mantuvieron estables.

En el cuarto trimestre de 2020, se extendió el plazo de entrega de los transistores y MOSFET de Diodes, llegando a un máximo de 20 semanas, y el precio de los MOSFET de baja tensión mostró una tendencia al alza. Asimismo, se extendió el plazo de entrega de los productos de la serie de potencia de ON Semiconductor, y los precios de los MOSFET de alta y baja tensión también mostraron una tendencia al alza.

2.2 La tendencia al aumento de precios de los semiconductores de potencia MOSFET es evidente.

Los precios de los MOSFET aumentaron entre un 10 % y un 20 %. Según información de la cadena de suministro, entre noviembre y diciembre de 2020, las marcas extranjeras, especialmente Infineon, sufrieron escasez y aumentos de precios. Las marcas nacionales también experimentaron desabastecimiento y subidas de precios. En general, los precios de los MOSFET en el mercado subieron entre un 10 % y un 20 %.

China es un país con una gran demanda de MOSFET, pero depende en gran medida de las importaciones. Según datos de IHS, el mercado global de MOSFET alcanzó los 7.6 millones de dólares en 2019, de los cuales el 39% correspondió al mercado nacional. En cuanto a la estructura del mercado de MOSFET, Infineon, ON Semiconductor, Toshiba, ST y Renesas concentran el 61% de la cuota de mercado nacional. Los principales fabricantes internacionales están experimentando una oferta insuficiente y una escasez evidente.

La demanda se disparó y la insuficiente capacidad de producción de 8 pulgadas provocó escasez y aumentos de precios. La electrificación de los automóviles ha generado enormes incrementos en la demanda de MOSFET. La demanda de ahorro de energía y protección ambiental en los dispositivos electrónicos posteriores no solo ha impulsado el crecimiento de la demanda, sino que también ha llevado a una rápida actualización de la estructura del producto. El inicio del proceso de comercialización de 5G ha impulsado un aumento exponencial en la demanda de MOSFET. En los campos de suministro de energía para estaciones de carga y suministro de energía para comunicaciones 5G, se prevé que la demanda crezca entre un 20 % y un 30 % este año. La demanda reprimida en la primera mitad del año para computadoras, electrodomésticos y carga rápida se ha liberado gradualmente. Desde el lado de la oferta, los MOSFET dependen principalmente de la fabricación de obleas de 8 y 6 pulgadas, mientras que las de 12 pulgadas o menos representan más del 80 %. Según la información de investigación de la cadena de la industria, la capacidad de producción de 8 pulgadas de las principales fundiciones de obleas está actualmente al máximo. Por ejemplo, las tasas de utilización de la capacidad de las fundiciones nacionales de obleas de 8 pulgadas, como Huahong y China Resources Micro, están cerca de su capacidad máxima, y ​​la capacidad de la fundición de obleas de 8 pulgadas de UMC estará a plena capacidad hasta la segunda mitad de 2021.

Diodes (EE. UU. y Taiwán) comenzará a aumentar los precios de algunos productos a partir del 1 de enero de 2021. En un aviso de aumento de precios dirigido a sus clientes, Diodes (EE. UU. y Taiwán) indicó que, debido al impacto de la pandemia de COVID-19, la empresa enfrenta dificultades derivadas del aumento de costos y la prolongación de los plazos de entrega por parte de sus proveedores. Por consiguiente, aumentará los precios de algunos productos a partir del 1 de enero de 2021.

Los productos SGT MOS de Silan Micro aumentaron un 20%. El 9 de diciembre, Hangzhou Silan Microelectronics informó que, debido al aumento de los precios de las obleas MOS y los materiales de empaquetado, así como al impacto en la capacidad de producción, el costo de sus productos relacionados continúa en aumento. Para garantizar el suministro y mantener buenas relaciones comerciales, la empresa, tras un análisis exhaustivo, decidió que a partir del 9 de diciembre de 2020, el precio de sus productos SGT MOS aumentará un 20%.

Xinjie Energy aumentará los precios de algunos productos a partir del 1 de enero de 2021. El 21 de diciembre de 2020, Wuxi New Clean Energy también emitió un aviso de ajuste de precios a sus clientes. En dicho aviso se indicaba que, debido al continuo aumento de los costos de las materias primas y los envases, la limitada capacidad de producción y la prolongación de los ciclos de producción, los costos de los productos habían aumentado significativamente, y el precio original resultaba difícil para satisfacer la demanda.

Se espera que los semiconductores de potencia experimenten un ciclo de auge en 2021. En 2018, impulsados ​​por el rápido crecimiento de la demanda de vehículos eléctricos y otros chips que ocupaban la capacidad de producción de 8 pulgadas, los semiconductores de potencia sufrieron escasez y aumentos de precios. En 2019, afectados por la caída de los teléfonos inteligentes, la disminución de los automóviles tradicionales y el desarrollo constante de los vehículos eléctricos, los semiconductores de potencia se mantuvieron estables. En 2020, afectados por la pandemia, la demanda de semiconductores de potencia no fue buena en el primer semestre del año, pero después del tercer trimestre, impulsada por las fuentes de alimentación 5G, los teléfonos inteligentes, la carga rápida, la industria, los vehículos eléctricos y los equipos de IoT, entre otros, la demanda aumentó significativamente, y algunos productos sufrieron escasez y aumentos de precios. Consideramos que los semiconductores de potencia experimentarán un ciclo de auge en 2021.

3. Fuerte demanda de vehículos eléctricos + impulsada por la demanda en múltiples campos + sustitución nacional, la tecnología IGBT tiene un futuro prometedor.

3.1 IGBT: la joya de la corona de los dispositivos de potencia, las CPU en dispositivos y sistemas electrónicos de potencia.

El IGBT es un dispositivo semiconductor de potencia integrado con un principio de funcionamiento complejo. Estructuralmente, el IGBT integra casi todas las estructuras básicas de los dispositivos semiconductores, como diodos, transistores bipolares (BJT), transistores de efecto de campo de unión (JFET), MOSFET y tiristores (SCR). Los cambios en los parámetros estructurales del IGBT provocan cambios correspondientes en su rendimiento. En cuanto a la tecnología de proceso, el IGBT utiliza tecnología de circuitos integrados MOS para la integración de potencia en grandes áreas. El diseño muestra una reducción en el tamaño de la celda unitaria. Cuantas más celdas se integren en paralelo, menor será la caída de tensión en estado activo (pérdida por conducción).

La tecnología IGBT se inventó hace más de 30 años y ha experimentado principalmente seis generaciones de mejoras tecnológicas y de procesos. Estructuralmente, el IGBT se puede dividir en estructura vertical, estructura de puerta IGBT y tecnología de procesamiento de obleas de silicio. La principal tendencia de desarrollo es la reducción de pérdidas.

El IGBT es adecuado para campos de alto voltaje: el IGBT es un dispositivo semiconductor de potencia compuesto por un BJT y un MOSFET. No solo posee las ventajas del MOSFET (alta velocidad de conmutación, alta impedancia de entrada, bajo consumo de energía, circuito de control simple y bajas pérdidas de conmutación), sino que también presenta las ventajas del BJT (bajo voltaje de encendido, alta corriente de encendido y bajas pérdidas). No tiene rival entre otros dispositivos de potencia en términos de alto voltaje, alta corriente y alta velocidad. Por lo tanto, es un dispositivo de conmutación ideal en el campo de la electrónica de potencia y representa la principal dirección del desarrollo de aplicaciones futuras. La estabilidad del IGBT es ligeramente inferior a la del MOSFET, pero superior a la del BJT. Sin embargo, el voltaje de ruptura del IGBT es más fácil de aumentar que el del MOSFET y es menos propenso a fallar por ruptura secundaria, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alto voltaje.

Como componente fundamental en el control y la automatización industrial, los módulos IGBT se utilizan ampliamente en diversos campos, como el ahorro energético en motores, el transporte ferroviario, las redes inteligentes, la industria aeroespacial, los electrodomésticos, la electrónica automotriz, la generación de energía renovable y los vehículos eléctricos. Con el desarrollo de estos últimos y la creciente popularidad de los electrodomésticos de frecuencia variable, el mercado de los IGBT continúa en auge. Estos módulos no solo mejoran el nivel de automatización y la precisión del control de los equipos en aplicaciones industriales, sino que también optimizan significativamente la eficiencia energética, reduciendo el volumen y el peso de los productos y ahorrando materiales.

El IGBT presenta importantes ventajas por encima de los 600 V y actualmente puede aplicarse a altos voltajes de hasta 6500 V. En el ámbito de los altos voltajes, el MOSFET de SiC es un competidor del IGBT, pero su coste sigue siendo elevado.

Con la continua actualización de las aplicaciones, se han planteado nuevos requisitos para los chips y módulos IGBT. Se exige que los chips reduzcan el área y logren una conmutación rápida. Los IGBT deben soportar voltajes y corrientes más elevados, además de presentar bajas pérdidas y alta fiabilidad.

Los módulos de potencia de grado automotriz requieren mayor fiabilidad en el funcionamiento eléctrico, mayor vida útil, mayor ahorro de energía, fuerte resistencia a las interferencias, peso ligero, compacidad, etc.

Para hacer frente a las diversas necesidades de las aplicaciones, la tecnología de encapsulado de módulos de potencia también está en constante desarrollo, incluyendo principalmente nuevas tecnologías para dispositivos de silicio, reducción de la resistencia térmica, nuevos métodos de soldadura de chips, disipación de calor de doble cara, mejora de la integración, etc.

3.2 Los vehículos de nueva energía son el principal motor del crecimiento de los módulos IGBT.

El valor de los semiconductores de potencia para vehículos de nueva energía ha aumentado significativamente: el valor de los nuevos dispositivos de potencia proviene principalmente de los tres sistemas de potencia de los automóviles, que incluyen el control de potencia, el accionamiento eléctrico y los sistemas de baterías. En la unidad de control de potencia, los módulos IGBT o SiC convierten la corriente continua de alto voltaje en corriente alterna que impulsa el motor trifásico; en los cargadores a bordo, los convertidores CA/CC y CC/CC, se utilizan tubos individuales IGBT o SiC, MOS y SBD; en los controladores auxiliares de alto voltaje, como la dirección asistida eléctrica, las bombas de agua, las bombas de aceite, el PTC y los compresores de aire acondicionado, se utilizan tubos individuales o módulos IGBT; en los sistemas de arranque y parada ISG, los vehículos eléctricos utilizan tubos individuales MOS en controladores de bajo voltaje, como los limpiaparabrisas.

(1) Sistema de control de velocidad eléctrico: Existen dos formas principales de dispositivos de potencia en el sistema de control de velocidad del motor del vehículo de nueva energía: choppers para motores de CC e inversores para motores de CA. (1) Chopper: Para los sistemas de control de velocidad de motores de CC, generalmente se utilizan choppers. El circuito de potencia es relativamente simple y la eficiencia es relativamente alta. Con el desarrollo de los dispositivos de potencia, la frecuencia del chopper puede alcanzar varios miles de hercios, por lo que es muy adecuado para la regulación de velocidad de tracción de CC. Los vehículos de nueva energía son impulsados ​​por motores de CC. Ya sean motores en serie o motores de excitación separada, los choppers se utilizan como convertidores de potencia. Los dispositivos de potencia de los choppers utilizan principalmente MOSFET y BJT. (2) En el modo de conversión CC/CC del inversor, generalmente hay dos métodos: chopper de CC más inversor e inversor CC/CA. Dado que el voltaje de alimentación de los vehículos de nueva energía es bajo, si se utiliza el primer método, habrá demasiados enlaces de transmisión de energía, lo que reducirá la eficiencia de todo el sistema. El uso de un inversor de voltaje PWM tiene un circuito simple, pocos enlaces y alta eficiencia. Además, han aparecido convertidores de enlace de CC resonantes y convertidores de enlace de CA resonantes de alta frecuencia. Gracias al uso de tecnología de conmutación de voltaje cero o corriente cero, el convertidor resonante ofrece ventajas como bajas pérdidas de conmutación, mínima interferencia electromagnética, bajo nivel de ruido, alta densidad de potencia y alta fiabilidad.

(2) Convertidor de energía: El componente principal del convertidor de energía de los vehículos de nueva energía es el dispositivo de potencia. Los dispositivos de potencia más utilizados actualmente incluyen CTO, BJT, MOSFET, IGBT, SITSITH y MCT. Entre ellos, el CTO y el MCT tienen alta velocidad de conmutación, alta capacidad de transmisión de energía, características dinámicas superiores y alta fiabilidad. Son muy adecuados para la propulsión de vehículos eléctricos. Al mismo tiempo, los dispositivos de potencia pueden afectar la estructura del convertidor de energía. Los convertidores CC-CC y CC-CA se utilizan en motores de CC y motores de CA, respectivamente.

(3) Dispositivo de carga a bordo: El desarrollo de cargadores a bordo es una condición necesaria para el desarrollo de vehículos de nueva energía, ya que puede complementar eficazmente la energía de la red de CA a la batería de cada vehículo eléctrico. La función del cargador es convertir la corriente alterna en corriente continua, lo que requiere el uso de dispositivos de potencia como los IGBT. Los vehículos de nueva energía han planteado nuevos requisitos para estos dispositivos de potencia. No solo requieren carga de dos etapas de corriente constante y voltaje constante, sino que también requieren alta eficiencia, peso ligero, múltiples funciones de protección como autodiagnóstico y carga automática, y la capacidad de programar la curva de tiempo de carga, monitorear la temperatura de la batería y no generar contaminación para la red eléctrica.

(4) Puntos de recarga: Como instalación básica indispensable para los vehículos de nueva energía, la industria de puntos de recarga de mi país también se encuentra en una fase de rápido crecimiento, y el mercado futuro es amplio. Las estadísticas de Infineon indican que un punto de recarga de 100 kW requiere un dispositivo de potencia con un valor de entre 200 y 300 dólares estadounidenses, y el módulo IGBT es el componente principal del punto de recarga.

Los distintos vehículos eléctricos requieren diferentes cantidades de dispositivos semiconductores de potencia. A medida que aumenta el número de vehículos totalmente eléctricos, tanto el volumen como el precio de los dispositivos semiconductores de potencia para automóviles subirán.

Según datos de Infineon, en 2020, los vehículos híbridos suaves de 48 V necesitarán añadir 90 dólares en semiconductores de potencia, y los vehículos eléctricos o híbridos necesitarán añadir 330 dólares en semiconductores de potencia.

En 2019, el número mundial de vehículos eléctricos alcanzó los 2.21 millones, lo que supone un aumento interanual del 10%, mientras que las ventas de vehículos de nueva energía en China fueron de 1.206 millones, lo que representa un descenso interanual del 4.0%.

En noviembre de 2020, la producción y las ventas de vehículos de nueva energía alcanzaron las 198,000 y 200,000 unidades, respectivamente, lo que representa un aumento interanual del 75.1 % y del 104.9 %. De enero a noviembre de 2020, la producción y las ventas de vehículos de nueva energía fueron de 1.119 millones y 1.109 millones, respectivamente, de las cuales la producción disminuyó un 0.1 % interanual y las ventas aumentaron un 3.9 % interanual.

BloombergNEF pronostica que el número global de vehículos de nueva energía alcanzará los 11 millones en 2025, de los cuales el 50% corresponderá a China. Se espera que llegue a los 28 millones en 2030 y a los 56 millones en 2040. Para entonces, las ventas de vehículos eléctricos representarán el 57% del total de ventas de automóviles nuevos.

El mercado de semiconductores de potencia para automóviles es complejo y está altamente concentrado, con fabricantes europeos y estadounidenses que ostentan las principales ventajas. En 2019, el mercado global de semiconductores para automóviles alcanzó los 37.2 millones de dólares. Infineon ocupó el primer lugar con una cuota de mercado del 13.4%, y las cinco principales empresas en conjunto representaron el 49.1%. La mayor empresa del mundo en semiconductores de potencia para automóviles es Infineon, con una cuota de mercado del 25.5%. La segunda empresa más grande es STMicroelectronics, con una cuota de mercado del 13.9%. Las cinco principales empresas representan un total del 62.1%, lo que indica un alto grado de concentración.

Star Semiconductor está experimentando un rápido crecimiento. La industria automotriz china presenta una base débil y un desarrollo lento en el campo de los semiconductores de potencia para automóviles. Sin embargo, los vehículos eléctricos en China han experimentado un rápido desarrollo en los últimos años, lo que también ha impulsado el desarrollo de la industria de los IGBT. Según datos de Zos Automotive Research, en 2019, Infineon ocupó el primer lugar en el mercado chino de IGBT para vehículos de nueva energía, con una cuota de mercado del 49.3%, seguido por BYD, que principalmente fabrica sus propios productos, con un 20%, y Star Semiconductor se ubicó en tercer lugar, con una cuota de mercado del 16.6%.

3.3 El control industrial, las nuevas energías, la conversión de frecuencia de los electrodomésticos y otros campos promueven el crecimiento estable de los IGBT.

Los dispositivos semiconductores de potencia se utilizan cada vez más en la industria de la gestión de energía. En el futuro, el control industrial, las energías renovables, los electrodomésticos de frecuencia variable, los centros de datos, el 5G, el IoT y otros sectores serán áreas clave para el rápido crecimiento de los dispositivos semiconductores de potencia, y la demanda de IGBT seguirá aumentando.

3.3.1 El control industrial es el mayor campo de aplicación de los IGBT, con un crecimiento constante de la demanda.

Los módulos IGBT son componentes clave en las industrias tradicionales de control industrial y suministro de energía, como convertidores de frecuencia y máquinas de soldar inverter, y se han utilizado ampliamente en este sector. A medida que los mercados de control industrial y suministro de energía se recuperan gradualmente, se espera que el mercado de módulos IGBT en este sector también se expanda progresivamente.

1) Industria de convertidores de frecuencia: Los módulos IGBT no solo cumplen la función de los transistores tradicionales en los convertidores de frecuencia, sino que también incluyen la rectificación. La señal sinusoidal generada por el controlador se aísla mediante acoplamiento óptico y luego ingresa al IGBT. El IGBT convierte la potencia de CC rectificada de 380 V (220 V) en potencia de CA para su salida, según la variación de la señal.

El mercado de convertidores de frecuencia en mi país está en constante crecimiento. Estos dispositivos se han incorporado al sector de las energías renovables y se espera que mantengan un crecimiento sostenido en sectores industriales como la metalurgia, el carbón y la petroquímica. Ante el aumento de la urbanización, la demanda de convertidores de frecuencia en servicios públicos como la administración municipal y el transporte ferroviario seguirá creciendo, impulsando así la expansión del mercado. En los próximos años, el mercado de inversores de alta tensión con funciones de alta eficiencia y ahorro energético continuará creciendo gracias a las políticas implementadas. Para 2023, el mercado de inversores de alta tensión alcanzará aproximadamente los 17.5 millones de yuanes.

2) Industria de máquinas de soldadura inverter: La fuente de alimentación para soldadura por arco inverter, también conocida como inversor de soldadura por arco, es un nuevo tipo de fuente de alimentación para soldadura. Este tipo de fuente de alimentación generalmente convierte la tensión de red de CA trifásica de frecuencia de potencia (50 Hz) en CC mediante rectificación y filtrado por el rectificador de entrada, y luego la invierte en una tensión de CA de frecuencia intermedia de varios miles de hercios a decenas de miles de hercios mediante la acción de conmutación alterna de componentes electrónicos de conmutación de alta potencia (IGBT). Al mismo tiempo, se reduce a una tensión de decenas de voltios adecuada para la soldadura mediante un transformador, y luego se rectifica y filtra nuevamente mediante una reactancia para generar una corriente de soldadura de CC bastante estable.

Según datos de la Oficina Nacional de Estadística, la producción de máquinas de soldar eléctricas en mi país en 2018 fue de 8.533 millones de unidades, lo que representa un aumento de 584,600 unidades con respecto a 2017. El continuo auge del mercado de máquinas de soldar también garantizará un incremento gradual de la demanda de IGBT.

3.3.2 La generación de energía fotovoltaica y eólica crece rápidamente, e IGBT da la bienvenida a nuevos impulsores de crecimiento.

Dado que la energía eléctrica generada a partir de fuentes renovables no cumple con los requisitos de la red, es necesario rectificarla a corriente continua (CC) mediante un inversor fotovoltaico o un inversor eólico, y luego convertirla en corriente alterna (CA) que cumpla con los requisitos de la red antes de inyectarla a la misma. Los módulos IGBT son los componentes principales de los inversores fotovoltaicos y eólicos. El rápido desarrollo de la industria de generación de energía renovable impulsará aún más el crecimiento de la industria de módulos IGBT. La generación mundial de energía en 2015 fue de 6414 GW, y se espera que alcance los 8647 GW en 2025, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 3.0% en 10 años, de la cual la generación de energía renovable presenta una tasa de crecimiento aún mayor, con una TCAC del 5.9%. Desglosando aún más, la tasa de crecimiento de la generación de energía solar y eólica es mayor que la tasa de crecimiento compuesta de la generación de energía renovable, y la CAGR de la generación de energía solar a 15-25 años es de 16.4%, mucho mayor que la tasa de crecimiento promedio de la industria. Desde una perspectiva regional, la energía eólica está creciendo rápidamente en China, Europa y Estados Unidos, mientras que la energía solar está creciendo rápidamente en China, Europa, Estados Unidos y otras regiones de Asia-Pacífico.

Energía eólica: La energía eólica se desarrolla principalmente en China y Estados Unidos. A medio y largo plazo, la generación de energía eólica crece de forma constante. En comparación con la generación de energía térmica, la demanda de semiconductores por cada MW de centrales eólicas es 30 veces mayor. La potencia de las turbinas eólicas era de 1.5 MW en 2011 y aumentó a 2-3 MW en 2017. El crecimiento sostenido de la generación de energía eólica generará nuevas exigencias para los semiconductores de potencia.

Generación de energía solar: IHS predice que la tasa de crecimiento compuesto de la demanda de módulos IGBT para la generación de energía solar será del 9.0 % entre 2016 y 2021. Para satisfacer eficazmente las necesidades de la generación de energía solar limpia y la conexión a la red de inversores, se requiere una combinación adecuada de dispositivos de control, controladores y potencia de salida. El IGBT es una opción inevitable como interruptor de potencia, y el inversor fotovoltaico también será uno de los primeros en utilizar dispositivos basados ​​en SiC, lo que aumentará significativamente el valor del IGBT.

Los fabricantes chinos de inversores fotovoltaicos están en auge, especialmente los de IGBT. Actualmente, los fabricantes locales, principalmente Huawei y Sungrow, siguen logrando avances significativos en el mercado de inversores fotovoltaicos. Según las estadísticas de SolarEdge, en 2018, Huawei alcanzó una cuota de mercado global del 22%, liderando el mundo, mientras que Sungrow obtuvo el 15%, ocupando el segundo lugar. En particular, en el mercado de inversores de cadena trifásicos, Huawei alcanzó una cuota de mercado del 56% en 2017, con una ventaja competitiva notable. El rápido desarrollo de los fabricantes chinos de inversores fotovoltaicos ha brindado importantes ventajas de localización para la sustitución de los IGBT nacionales.

3.3.3 La conversión de frecuencia en los electrodomésticos a nivel mundial está acelerando su penetración, y la tecnología IGBT se enfrenta a buenas oportunidades de desarrollo.

El módulo IGBT es el componente central del inversor de frecuencia variable para electrodomésticos. La función de apertura y cierre de alta frecuencia del IGBT puede brindar las siguientes ventajas: 1. Bajas pérdidas de conducción y de conmutación; 2. Excelente rendimiento EMI, que puede cumplir con los requisitos EMI cambiando el tamaño de la resistencia de control mientras mantiene las pérdidas de conmutación dentro de un rango razonable; 3. Alta resistencia a cortocircuitos; 4. Pequeños picos de voltaje (para proteger los electrodomésticos). Como el mercado y base de producción de electrodomésticos más grande del mundo, China también está impulsando un mercado IGBT a gran escala. Tomando como ejemplo la industria del aire acondicionado, China, como el mercado y base de producción de electrodomésticos más grande del mundo, también está impulsando un mercado IPM a gran escala.

La conversión de frecuencia en los electrodomésticos permite un ahorro energético significativo. En comparación con los electrodomésticos tradicionales, los de frecuencia variable ofrecen claras ventajas en cuanto a eficiencia energética, rendimiento y control inteligente. En los últimos años, los electrodomésticos de frecuencia variable se encuentran en una fase de desarrollo integral y se utilizan principalmente en aires acondicionados, hornos microondas, refrigeradores, calentadores de agua y otros aparatos que consumen mucha energía. Por ejemplo, en comparación con los refrigeradores convencionales, los de frecuencia variable tienen una vida útil más larga, generan menos ruido y permiten ahorrar hasta un 40 % de energía.

Se prevé que la tasa de penetración de la conversión de frecuencia en los electrodomésticos en 2022 sea del 65%. Según las estadísticas de IHS, las ventas mundiales de electrodomésticos en 2017 fueron de aproximadamente 711 millones de unidades, de las cuales 467 millones correspondían a electrodomésticos de frecuencia fija (66%), mientras que la cantidad de electrodomésticos de frecuencia variable fue de 244 millones de unidades (34%). Se espera que el volumen de ventas de electrodomésticos de frecuencia variable alcance los 585 millones de unidades para 2022 (65%), y que la tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de ventas entre 17 y 22 sea del 19.1%, mientras que el volumen de ventas de electrodomésticos de frecuencia fija disminuirá a 317 millones de unidades (35%).

El valor independiente de los semiconductores de potencia para electrodomésticos de frecuencia variable ha aumentado significativamente. El rápido aumento en el volumen de electrodomésticos de frecuencia variable incrementará significativamente el valor de los semiconductores por unidad de electrodoméstico. Infineon predice que el valor de los semiconductores aumentará de 0.7 euros para electrodomésticos de frecuencia fija a 9.5 euros. El aumento de semiconductores se debe principalmente a los semiconductores de potencia. Suponiendo que 9.5 euros sea el valor promedio de los semiconductores por unidad de electrodoméstico de frecuencia variable, se espera que el mercado de semiconductores para electrodomésticos crezca de 2.645 millones de euros en 2017 a 2.645 millones de euros en 2022, alcanzando los 5.779 millones de yuanes, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 16.9% entre 17 y 22.

Según datos de IHS, se espera que el tamaño del mercado de semiconductores de potencia para el hogar crezca de US$1.44 mil millones en 2017 a US$2.67 mil millones en 2021, con una tasa de crecimiento compuesto del 1

Con la enérgica promoción del ahorro energético mundial y la protección del medio ambiente, la tasa de penetración de la conversión de frecuencia en los electrodomésticos aumentará gradualmente, y los semiconductores de potencia, como componentes principales de los convertidores de frecuencia, se beneficiarán significativamente.

3.4 Crecimiento en diversos campos: Se prevé que los módulos IGBT para automóviles tengan una tasa de crecimiento anual compuesta del 23.5 % entre 2018 y 2023.

El tamaño del mercado global de IGBT alcanzó los 6.21 millones de dólares estadounidenses en 2018. Según datos de IHS, el tamaño del mercado global de IGBT fue de 5.255 millones de dólares estadounidenses en 2017, lo que representa un aumento interanual del 16.5 % con respecto a 2016. El tamaño del mercado global de IGBT en 2018 fue de aproximadamente 6.21 millones de dólares estadounidenses.

4. Impulsado por la demanda de vehículos eléctricos, el carburo de silicio se enfrenta a nuevas oportunidades de desarrollo.

4.1 Excelente rendimiento, la tercera generación de semiconductores surgió en un momento histórico.

Los MOSFET basados ​​en SiC y GaN han superado los límites de rendimiento, y las actualizaciones tecnológicas son imperativas: en comparación con los materiales semiconductores de primera y segunda generación, los materiales semiconductores de tercera generación tienen una banda prohibida amplia, un campo eléctrico de ruptura alto, una conductividad térmica alta, una tasa de saturación de electrones alta y una resistencia a la radiación más alta, y por lo tanto son más adecuados para hacer dispositivos de alta temperatura, alta frecuencia, resistentes a la radiación y de alta potencia. En la búsqueda de un tamaño de dispositivo más pequeño y un mejor rendimiento, los fabricantes de dispositivos de potencia están promoviendo gradualmente soluciones tecnológicas de próxima generación para MOSFET basados ​​en SiC y GaN. Por ejemplo, 1) los MOSFET basados ​​en SiC tienen una estructura cristalina altamente estable en comparación con los MOSFET basados ​​en silicio, y la temperatura de funcionamiento puede alcanzar los 600 °C; 2) la rigidez dieléctrica del SiC es más de diez veces mayor que la del silicio, por lo que el voltaje de bloqueo de los MOSFET basados ​​en SiC es mayor; 3) la pérdida de conducción del SiC es mucho menor que la de los dispositivos de silicio, y cambia muy poco con la temperatura; 4) La conductividad térmica del SiC es casi 2.5 veces mayor que la de los materiales de Si. La tasa de deriva de electrones de saturación es 2 veces mayor que la del Si, por lo que los dispositivos de SiC pueden operar a frecuencias más altas.

El SiC se utiliza principalmente en electrodomésticos, energías renovables (vehículos eléctricos, energía eólica, energía fotovoltaica), aplicaciones industriales, etc.

4.2 Se espera que el carburo de silicio desempeñe un papel importante en el campo de los vehículos eléctricos.

En aplicaciones automotrices, el MOSFET de SiC es claramente superior en rendimiento, ya que reduce las pérdidas y disminuye el volumen y el peso del módulo. El IGBT es superior en fiabilidad y robustez. Los dispositivos de carburo de silicio se utilizan en sistemas de carga de vehículos y sistemas de conversión de energía, lo que permite reducir eficazmente las pérdidas por conmutación, aumentar la temperatura máxima de funcionamiento y mejorar la eficiencia del sistema.

El modelo 3 fue el primero en utilizar MOSFET de SiC, siendo pionero en el uso de SiC en vehículos eléctricos.

El módulo inversor de Tesla fue el primero en utilizar 24 MOSFET de carburo de silicio (SiC), suministrados por STMicroelectronics. Posteriormente, Infineon también se convirtió en proveedor de semiconductores de potencia SiC para Tesla. La unidad completa del módulo de potencia está compuesta por módulos de un solo tubo, utilizando una topología de inversor estándar de 6 interruptores. Cada interruptor se compone de 4 módulos de un solo tubo, con un total de 24 módulos de un solo tubo. El dispositivo tiene una tensión de ruptura de 650 V. El diseño del módulo de un solo tubo SiC del Model 3 es coherente con el uso de ideas de un solo tubo IGBT de Infineon en los Model S/X. La ventaja es que permite la escalabilidad a diferentes niveles de potencia, a la vez que mejora el rendimiento del empaquetado del módulo y reduce los costes de los dispositivos semiconductores.

BYD Han utiliza MOSFET de SiC para mejorar el rendimiento de aceleración, la potencia y la durabilidad.

En 2020, el controlador del motor Han EV de BYD utilizó por primera vez el módulo de control SiC MOSFET desarrollado y fabricado de forma independiente por BYD, lo que mejoró enormemente el rendimiento del motor.

El carburo de silicio ofrece un excelente rendimiento de aceleración. La principal ventaja de su amplio ancho de banda prohibida es su mayor rigidez dieléctrica, lo que le permite soportar altos voltajes y, por consiguiente, controlar voltajes de sistema más elevados. Gracias al carburo de silicio, el BYD Han puede utilizar una plataforma de voltaje de 650 V. Un alto voltaje implica una baja corriente, lo que reduce las pérdidas en las resistencias del equipo. Además, facilita el diseño de motores, permitiendo alcanzar mayor potencia en un tamaño reducido. Por lo tanto, el BYD Han logra fácilmente una aceleración de 0 a 100 km/h en tan solo 3.9 s.

El carburo de silicio puede lograr una alta probabilidad y una larga vida útil de la batería. Además de las ventajas que ofrece su amplia banda prohibida, el carburo de silicio también tiene dos ventajas principales: una es una mayor velocidad de saturación de electrones y la otra es una mayor conductividad térmica y una mayor resistencia a la temperatura. Los electrones saturados son rápidos, lo que significa que pueden conducir corrientes más grandes. La velocidad de saturación de electrones del material de carburo de silicio es el doble que la del silicio. Por lo tanto, al diseñar el dispositivo, es más fácil ajustar la intensidad de corriente lejos de la corriente de saturación del dispositivo, logrando así una menor resistencia en estado de encendido. Esto puede reducir la pérdida de potencia, ayudar a reducir el calor del dispositivo y simplificar el diseño de disipación de calor. Especialmente en condiciones de alta corriente instantánea, la acumulación de temperatura del equipo se reduce, junto con la mayor resistencia a la temperatura y la mayor conductividad térmica del propio material, también facilita que el equipo disipe el calor. El vehículo también puede explotar con mayor potencia. Esta es la razón por la que BYD Han puede alcanzar una potencia de 363 kW. Utilizando fosfato de hierro y litio, la autonomía puede alcanzar los 605 kilómetros, lo que obviamente también se debe al carburo de silicio.

El modelo Mirai de Toyota, un vehículo de pila de combustible, utiliza módulos de carburo de silicio.

Denso ha comenzado la producción en masa de una nueva generación de módulos de potencia elevadores equipados con semiconductores de potencia de SiC (carburo de silicio), que se utilizarán en el modelo Mirai de Toyota, un vehículo de pila de combustible. Los módulos de potencia de SiC de Denso y Toyota se han utilizado en vehículos híbridos, autobuses y turismos de pila de combustible. El componente central de la pila de combustible de estado sólido de última generación del nuevo Mirai, el Toyota FC Stack, se combina con un convertidor elevador de pila de combustible que utiliza múltiples semiconductores de potencia de SiC. La función del convertidor elevador es proporcionar una tensión de salida superior a la tensión de entrada.

El tamaño del módulo de potencia se reduce en un 30 % y las pérdidas en un 70 %. Según los cálculos de Denso, en comparación con los productos que utilizan semiconductores de potencia basados ​​en silicio, el nuevo módulo de potencia elevador equipado con semiconductores de potencia de carburo de silicio (incluidos diodos y transistores) es aproximadamente un 30 % más pequeño y reduce las pérdidas en un 70 %. Esto permite la miniaturización del módulo de potencia a la vez que mejora la eficiencia del combustible del vehículo.

El nuevo Mirai equipado con módulos SiC ofrece un aumento del 30 % en la autonomía. Toyota afirma que, gracias al uso de semiconductores SiC en el transformador elevador de la pila de combustible y baterías de iones de litio de bajo voltaje, se reducen las pérdidas de energía del sistema. Asimismo, al mejorar el rendimiento de las pilas de combustible, se optimiza la eficiencia de generación de energía mediante la tecnología de control de regeneración activa del catalizador. Como resultado, Toyota ha logrado una autonomía máxima de aproximadamente 850 km en el nuevo Mirai según el ciclo de funcionamiento WLTC, lo que supone un aumento del 30 % con respecto al modelo de la generación anterior.

4.3 Se prevé que el volumen de dispositivos de potencia de carburo de silicio superará los 10 millones de dólares estadounidenses en 2027.

Se prevé que el mercado de dispositivos de potencia de carburo de silicio supere los 10 millones de dólares en 2027. En 2018, el mercado de estos dispositivos alcanzó aproximadamente los 390 millones de dólares. Impulsado por la enorme demanda de vehículos de nueva energía, equipos eléctricos y otros sectores, IHS pronostica que el mercado de dispositivos de potencia de carburo de silicio superará los 10 millones de dólares en 2027. A partir de 2021, gracias a los vehículos eléctricos, el MOSFET de SiC mantendrá un rápido crecimiento y se convertirá en el dispositivo de potencia de SiC discreto más vendido.

5. Más del 80% de los semiconductores de potencia dependen de las importaciones, y las empresas nacionales están tratando de ponerse al día.

5.1 Las empresas europeas, americanas y japonesas tienen ventajas evidentes en el campo de los semiconductores de potencia.

Según las estadísticas de Infineon, el mercado global de dispositivos y módulos semiconductores de potencia alcanzó los 21 millones de dólares en 2019. Europa, Estados Unidos y Japón mostraron una tendencia de tres pilares. Infineon ocupó el primer lugar, con una cuota del 19%, seguida de ON Semiconductor, con un 8.4%. Las diez principales empresas sumaron una cuota de mercado combinada del 58.3%.

En 2019, el mercado global de MOSFET alcanzó los 8.1 millones de dólares. Infineon se posicionó en primer lugar con una ventaja absoluta, con una cuota de mercado del 24.6%, y la cuota de mercado de las cinco principales empresas alcanzó el 59.8%. Nexperia Semiconductor, adquirida por Wingtech, y China Resources Microelectronics, de origen chino, entraron en el top ten, representando el 4.1% y el 3.0% respectivamente.

En 2019, el mercado de módulos IGBT alcanzó los 3.31 millones de dólares estadounidenses. Infineon lideró el mercado con una cuota del 35.6%, mientras que las cinco principales empresas representaron el 68.8% del total. Star Semiconductor, empresa líder en IGBT con sede en China, experimentó un rápido crecimiento en los últimos años y se posicionó entre las diez primeras. En 2019, ocupó el octavo lugar con una cuota de mercado del 2.5%.

En 2019, el mercado de transistores IGBT discretos alcanzó los 1.44 millones de dólares estadounidenses. Infineon lideró el mercado con una cuota del 32.5 %. Las cinco principales empresas representaron el 63.9 % del total. El fabricante chino Silan Micro entró en el top ten con una cuota de mercado del 2.2 %.

En 2019, el mercado de IPM alcanzó los 1.59 millones de dólares estadounidenses. La japonesa Mitsubishi ocupó el primer lugar, con una cuota de mercado del 32.7 %. Las cinco principales empresas representaron el 76.9 % del total. Los fabricantes chinos Silan Microelectronics y China Microelectronics se situaron entre los diez primeros, con cuotas de mercado del 1.1 % y el 0.8 %, respectivamente.

5.2 Las empresas chinas de semiconductores de potencia están poniéndose al día e iniciando un período de rápido desarrollo.

China es el mercado de semiconductores de potencia más grande del mundo. Una gran parte de los ingresos de las principales empresas internacionales proviene de China. Tomando como ejemplo a Dal Technology y NXP, más del 50 % y el 40 % de sus ingresos, respectivamente, provienen de China continental. China es un importante mercado de vehículos eléctricos. El IGBT de Infineon representa más del 60 % del mercado chino de vehículos eléctricos. Esto demuestra que el mercado de semiconductores de potencia de nuestro país tiene una enorme demanda, y los fabricantes locales tienen un gran potencial para sustituir importaciones.

La tasa de autosuficiencia de IGBT en China continúa en aumento. Según datos de Zhiyan Consulting, desde 2015, la tasa de autosuficiencia de IGBT en China ha superado el 10 % y ha aumentado gradualmente. Se prevé que la tasa de autosuficiencia aumente del 10.1 % en 2015 al 18.4 % en 2020. Se espera que la producción de la industria de IGBT en China alcance los 78 millones de unidades en 2024, con una demanda de aproximadamente 196 millones de unidades y una tasa de autosuficiencia del 40 %. En general, todavía existe una gran brecha entre la oferta y la demanda en la industria de IGBT de China, y la "sustitución nacional" será una dirección de desarrollo importante para la industria de IGBT en el futuro.

Los productos semiconductores de potencia de gama media a alta dependen de los mercados extranjeros. Empresas chinas como BYD, Huawei, CRRC y Sungrow son los principales clientes mundiales de semiconductores de potencia. Sin embargo, estas empresas aún dependen en gran medida de proveedores extranjeros como Infineon, Fuji Electric y Mitsubishi Electric para la adquisición de semiconductores de potencia. China es el mayor mercado de vehículos eléctricos e híbridos, pero las cadenas de suministro extranjeras aún proporcionan módulos semiconductores de potencia para la mayoría de los sistemas en China. En el mercado global de semiconductores de potencia, los fabricantes de productos de gama media a alta se concentran principalmente en Europa, Estados Unidos y Japón. La mayoría de los fabricantes de semiconductores de potencia en Europa, Estados Unidos y Japón son fabricantes IDM. Infineon, ON Semiconductor, STMicroelectronics, Mitsubishi, Toshiba, etc., son empresas líderes en la industria. Taiwán, China, también es un productor relativamente grande de semiconductores de potencia. La mayoría de los fabricantes son fabricantes sin fábrica (Fabless), y sus productos se concentran principalmente en el campo de gama baja. El mercado de semiconductores de potencia de mi país representa aproximadamente el 36% de la demanda mundial. En el sector de los productos de alta gama, alrededor del 80% depende de las importaciones.

La industria china de semiconductores de potencia se está desarrollando rápidamente. Los fabricantes de semiconductores de nuestro país se basan principalmente en el modelo IDM, y la cadena de producción es relativamente completa. Los productos se concentran principalmente en campos de gama baja como diodos, dispositivos MOS de baja tensión y tiristores. Los IGBT han experimentado avances graduales. La tecnología de producción es madura y tiene ventajas en cuanto a costes. La rentabilidad de las empresas líderes en la industria es mucho mayor que la de los fabricantes en Taiwán, China. En campos de productos de gama alta como energías renovables, energía eléctrica y transporte ferroviario, solo un puñado de fabricantes nacionales tienen capacidad de producción. El mercado de productos de gama alta está principalmente monopolizado por fabricantes europeos, estadounidenses y japoneses como Infineon, ON Semiconductor, Renesas y Toshiba.

Actualmente, los mercados nacionales e internacionales de IGBT siguen estando dominados principalmente por empresas extranjeras. Las empresas nacionales de IGBT, lideradas por Star Semiconductor, se están desarrollando rápidamente, logrando avances significativos en los campos del control industrial, vehículos eléctricos, energía eólica, energía fotovoltaica, electricidad y trenes de alta velocidad, y aumentando continuamente su participación de mercado. En 2019, según el volumen de envíos, Infineon obtuvo la mayor cuota de mercado de IGBT para vehículos eléctricos en China, con un 49.3%, seguida de BYD, con un 20%. (Principalmente con apoyo propio), Star Semiconductor ocupa el tercer lugar, con un 16.6%. Star Semiconductor cuenta con una alta tasa de autosuficiencia de chips en el campo de los IGBT para vehículos eléctricos, superior al 90%.

En el mercado de semiconductores de potencia de mi país, los fabricantes locales han comenzado a sustituir las importaciones en el campo de los productos de gama baja. Empresas como Nexperia, Star Semiconductor, China Resources Micro, Xinjie Neng, Lion Micro, China Microelectronics, Yangjie Technology, Silan Micro, Sanan Optoelectronics, Jiejie Microelectronics, etc., adquiridas por Wingtech Technology, son empresas de alta calidad en el sector, pero su cuota de mercado aún es baja.

6. Optimismo respecto a los líderes de los segmentos de la industria.

En la actualidad, la cadena de la industria nacional de semiconductores de potencia se está perfeccionando cada vez más, y la tecnología también está logrando avances significativos. China es el mayor consumidor mundial de semiconductores de potencia, representando el 35.9% de la demanda mundial en 2019, y su tasa de crecimiento es significativamente superior a la del resto del mundo. En el futuro, con la demanda de nuevas energías (vehículos eléctricos, energía fotovoltaica, energía eólica), control industrial, electrodomésticos con conversión de frecuencia, equipos de IoT, etc., la tasa de crecimiento de la demanda en China seguirá siendo superior a la del resto del mundo, y la industria crecerá de forma constante. En cuanto a la sustitución nacional, somos optimistas respecto a los líderes en los sectores segmentados: Star Semiconductor, China Resources Micro, Hua Hong Semiconductor, Silan Micro, New Clean Energy, Leon Micro, Sanan Optoelectronics, Wingtech Technology y CRRC Times Electric.

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