Idées principales :

Le marché des semi-conducteurs de puissance devrait connaître une forte croissance en 2021. En 2018, la forte augmentation de la demande en véhicules électriques et en autres puces occupant les capacités de production de 8 pouces a entraîné des pénuries et une hausse des prix. En 2019, le déclin des ventes de smartphones et de voitures traditionnelles, conjugué à la croissance soutenue des véhicules électriques, a freiné la croissance. En 2020, la demande a été faible au premier semestre en raison de la pandémie, mais a fortement augmenté après le troisième trimestre grâce à la 5G, aux smartphones, à l'industrie, aux véhicules électriques et aux équipements IoT. L'épidémie à l'étranger a affecté les capacités de production des fabricants étrangers, provoquant des pénuries et des hausses de prix pour certains produits. Nous estimons donc que, portés par cette demande croissante, les semi-conducteurs de puissance connaîtront une forte croissance en 2021.

Perspective de l'industrie

En 2021, la croissance de la demande, la hausse des prix et la substitution par la production locale offriront de belles perspectives de développement aux semi-conducteurs de puissance. Affectés par la pandémie mondiale de COVID-19, les marchés mondiaux des semi-conducteurs de puissance ont reculé en 2020. QYResearch prévoit une baisse de 9.1 % en glissement annuel. Une croissance de 8.1 % est attendue en 2021, portée par la demande liée aux téléphones mobiles 5G, aux véhicules électriques et à l'Internet des objets (IoT). Au quatrième trimestre 2020, les délais de livraison des semi-conducteurs de puissance d'ON Semiconductor, provenant d'Infineon, de STMicroelectronics et de Diodes, se sont généralement allongés. La hausse des prix de certains MOSFET a été marquée, notamment chez Infineon. Les marques chinoises ont également connu des pénuries et des augmentations de prix. Les prix des MOSFET ont généralement progressé de 10 à 20 %. En 2019, la Chine est devenue le premier marché mondial des semi-conducteurs de puissance, représentant 35.9 % du marché mondial. Cependant, son taux d'autosuffisance reste faible. Prenons l'exemple des IGBT : leur taux d'autosuffisance n'était que de 16.3 % en 2019. Nous pensons qu'en 2021, le secteur des semi-conducteurs de puissance connaîtra d'excellentes perspectives de développement, portées par la croissance de la demande, la hausse des prix et la substitution par la production nationale, ce qui profitera activement à l'ensemble de la filière.

Les véhicules à énergies nouvelles connaissent un essor fulgurant et la demande en IGBT croît rapidement. Ces véhicules entrent dans une phase de croissance rapide. En novembre 2020, la production et les ventes de véhicules à énergies nouvelles s'élevaient respectivement à 198 000 et 200 000 unités, soit des augmentations annuelles de 75.1 % et 104.9 %. On prévoit que le nombre mondial de véhicules à énergies nouvelles atteindra 11 millions en 2025, dont 50 % pour la Chine. Ces véhicules nécessitent une quantité importante de semi-conducteurs de puissance. Un véhicule hybride léger 48 V requiert un surcoût de plus de 90 dollars américains, et un véhicule électrique ou hybride, de plus de 330 dollars américains. Le taux de croissance annuel composé des modules IGBT automobiles devrait atteindre 23.5 % entre 2018 et 2023. Le marché des semi-conducteurs de puissance automobiles est complexe et fortement concentré, les fabricants européens et américains détenant un avantage concurrentiel majeur. En 2019, Infineon dominait le marché mondial avec 25.5 % de parts de marché, suivie de STMicroelectronics (13.9 %). Les cinq premières entreprises représentaient à elles seules 62.1 % du marché, témoignant d'une forte concentration. Si les entreprises chinoises disposent d'une présence limitée dans le domaine des semi-conducteurs de puissance pour l'automobile, le développement rapide des véhicules électriques en Chine ces dernières années a également stimulé la croissance de l'industrie des IGBT. Infineon occupait la première place du marché chinois des IGBT pour véhicules à énergies nouvelles en 2019, avec 49.3 % de parts de marché, suivie de BYD, qui commercialise principalement ses propres produits (20 %), et de Star Semiconductor, troisième avec 16.6 % de parts de marché et une croissance rapide.

Les semi-conducteurs de troisième génération offrent d'excellentes performances et la demande est croissante. Le carbure de silicium (SiC) est principalement utilisé dans l'électroménager, les énergies nouvelles (véhicules électriques, éolien, photovoltaïque) et les applications industrielles. Le marché des dispositifs de puissance en carbure de silicium devrait dépasser les 10 milliards de dollars américains en 2027. Dans le secteur automobile, les MOSFET en SiC présentent des performances nettement supérieures, permettant de réduire les pertes ainsi que le volume et le poids des modules. La Model 3 a été la première voiture à utiliser des MOSFET en SiC, ouvrant la voie à l'utilisation de ce matériau dans les véhicules électriques. En 2020, BYD Han a également utilisé des modules en SiC, améliorant ainsi significativement l'accélération, la puissance et l'autonomie. Le véhicule à pile à combustible Toyota Mirai est équipé de modules en SiC, ce qui a permis de réduire le volume du module de puissance de 30 % et les pertes de 70 %. Nous sommes convaincus qu'avec la baisse des coûts et la maturation progressive de la technologie, le SiC dispose d'un fort potentiel d'application dans les véhicules électriques.

Entreprises clés : Star Semiconductor, Hua Hong Semiconductor, China Resources Micro, Silan Micro et New Clean Energy.

Avertissement relatif aux risques : Le développement des véhicules électriques ne répond pas aux attentes, les ventes de smartphones ne répondent pas aux attentes et le déploiement de la 5G est plus lent qu'escompté.

1. Large éventail d'applications et développement constant de l'industrie des semi-conducteurs de puissance

1.1 Le taux de croissance annuel moyen du marché mondial des semi-conducteurs de puissance devrait s'établir à 4.3 % entre 2019 et 2025.

Les semi-conducteurs de puissance sont largement utilisés dans divers produits électroniques. Le marché des semi-conducteurs de puissance représentait 17.5 milliards de dollars américains en 2019. Yole prévoit qu'il atteindra 22.5 milliards de dollars américains en 2025, soit un taux de croissance annuel moyen de 4.3 % entre 2019 et 2025.

Le taux de croissance annuel moyen global des modules IGBT entre 2019 et 2025 est de 18 %. Grâce au développement rapide des énergies nouvelles (véhicules électriques, énergie éolienne et photovoltaïque) et des industries de contrôle industriel, on prévoit que le marché global des modules IGBT atteindra 5.4 milliards de dollars américains en 2025, représentant 24 % de l'ensemble du marché des semi-conducteurs de puissance.

Le secteur automobile représente la plus grande part, suivi par celui des moteurs. En 2019, le marché des semi-conducteurs de puissance se répartissait comme suit : 1.5 milliard de dollars pour le secteur automobile (incluant les véhicules électriques, les véhicules hybrides et les MOSFET en silicium), 1.4 milliard de dollars pour les variateurs de vitesse et les modules IGBT, 1.3 milliard de dollars pour les smartphones et les équipements sans fil (MOSFET en silicium), 1.2 milliard de dollars pour l’informatique et le stockage (MOSFET en silicium), 1.1 milliard de dollars pour le secteur industriel (MOSFET en silicium) et 600 millions de dollars pour les véhicules électriques et hybrides (modules IGBT). Les autres segments représentaient 10.4 milliards de dollars. Les MOSFET en silicium représentaient 45 % du marché des semi-conducteurs de puissance. Les modules IGBT constituaient un autre composant majeur, avec un marché de 3.7 milliards de dollars en 2019. Les applications industrielles, les onduleurs pour la récupération d’énergie, les véhicules électriques et hybrides ont suscité un vif intérêt (en particulier les véhicules électriques et hybrides, qui constituent le secteur d’application le plus récent).

Croissance rapide des MOSFET SiC pour l'automobile. Sous l'impulsion de constructeurs automobiles tels que Tesla aux États-Unis et BYD en Chine, les modules en silicium remplacent progressivement les modules IGBT comme onduleur principal. Le marché des MOSFET SiC devrait également croître grâce à l'essor des véhicules électriques et hybrides. À l'avenir, les transistors discrets SiC concurrenceront les MOSFET pour les systèmes de charge embarqués performants.

1.2 Le marché chinois des semi-conducteurs de puissance occupe la première place mondiale et les entreprises nationales leaders connaissent un développement rapide.

En 2019, le marché chinois des semi-conducteurs de puissance représentait 35.9 % du marché mondial : la Chine est le premier consommateur mondial de dispositifs de puissance, et les principaux produits du segment des dispositifs de puissance occupent tous la première place en termes de parts de marché en Chine.

La part de marché mondiale des leaders nationaux reste très faible et un écart important subsiste avec les géants internationaux : à l’instar de l’ensemble du secteur des semi-conducteurs, les ventes annuelles des principaux fabricants chinois de dispositifs de puissance (China Resources Micro, Star Semiconductor, New Clean Energy, Yangjie Technology, China Microelectronics, Silan Micro, etc.) sont très différentes de celles des géants internationaux, comparées à celles des fabricants étrangers de composants intégrés de dispositifs de puissance. De plus, leur gamme de produits est d’entrée de gamme, ce qui révèle un décalage important entre le modèle de marché chinois et le niveau d’autonomie des fabricants, et un fort potentiel de substitution par des acteurs nationaux. Actuellement, le secteur chinois des semi-conducteurs de puissance connaît un développement rapide. Wingtech Technology a acquis Nexperia, et plusieurs entreprises du secteur, telles que Star Semiconductor, China Resources Micro et New Clean Energy, sont entrées en bourse successivement et poursuivent leur croissance.

2. Porté par la demande, le secteur des semi-conducteurs de puissance connaîtra une forte croissance en 2021.

2.1 Le délai de livraison des principaux fabricants internationaux de semi-conducteurs de puissance est prolongé

Au quatrième trimestre 2020, les délais de livraison des MOSFET, IGBT et autres produits d'Infineon se sont généralement allongés, atteignant jusqu'à 30 semaines. Parallèlement, les prix des MOSFET basse et haute tension ainsi que des transistors pour l'aéronautique militaire ont augmenté. Chez STMicroelectronics, les délais de livraison des semi-conducteurs de puissance ont globalement progressé, tandis que les prix sont restés stables.

Au quatrième trimestre 2020, les délais de livraison des transistors et MOSFET de Diodes se sont allongés, atteignant jusqu'à 20 semaines, et le prix des MOSFET basse tension a connu une hausse. Les délais de livraison des produits de la gamme puissance d'ON Semiconductor ont également été prolongés, et les prix des MOSFET haute et basse tension ont progressé.

2.2 La tendance à la hausse des prix des semi-conducteurs de puissance MOSFET est manifeste.

Les prix des MOSFET ont augmenté de 10 à 20 %. Selon une étude de la chaîne de valeur, entre novembre et décembre 2020, les marques étrangères, notamment Infineon, étaient en rupture de stock. Les marques nationales ont également connu des pénuries et des hausses de prix. De manière générale, les prix des MOSFET sur le marché ont augmenté de 10 à 20 %.

La Chine est un pays où la demande en MOSFET est importante, mais elle est fortement dépendante des importations. Selon les données d'IHS, le marché mondial des MOSFET représentait 7.6 milliards de dollars américains en 2019, dont 39 % pour le marché intérieur. Du point de vue de la structure du marché des MOSFET, Infineon, ON Semiconductor, Toshiba, ST et Renesas détiennent ensemble 61 % des parts de marché en Chine. Les principaux fabricants internationaux font face à des pénuries et à des difficultés d'approvisionnement.

La demande a explosé, et l'insuffisance des capacités de production de semi-conducteurs de 8 pouces a entraîné des pénuries et une hausse des prix. L'électrification des automobiles a considérablement augmenté la demande de MOSFET. Les exigences en matière d'économie d'énergie et de protection de l'environnement pour les dispositifs électroniques en aval ont non seulement stimulé la demande, mais ont également conduit à une modernisation rapide de la gamme de produits. Le lancement de la 5G a fait croître la demande de MOSFET de façon exponentielle. Dans les domaines de l'alimentation des bornes de recharge et de l'alimentation pour la communication 5G, la demande devrait augmenter de 20 à 30 % cette année. La demande accumulée au premier semestre pour les ordinateurs, les appareils électroménagers et la recharge rapide s'est progressivement résorbée. Du côté de l'offre, les MOSFET dépendent principalement des fonderies de semi-conducteurs de 8 et 6 pouces, les semi-conducteurs de 12 pouces et moins représentant plus de 80 % de la production. Selon les informations recueillies lors d'une étude de la chaîne de valeur, les principales fonderies de semi-conducteurs de 8 pouces fonctionnent actuellement à pleine capacité. Par exemple, les taux d'utilisation des capacités des fonderies nationales de 8 pouces telles que Huahong et China Resources Micro sont proches de la pleine capacité, et la capacité de la fonderie de plaquettes de 8 pouces d'UMC sera pleinement utilisée jusqu'au second semestre 2021.

Diodes (États-Unis et Taïwan) augmentera les prix de certains produits à compter du 1er janvier 2021. Dans un avis adressé à ses clients, Diodes (États-Unis et Taïwan) explique cette hausse par l'impact de l'épidémie de COVID-19, qui engendre des difficultés liées à l'augmentation des coûts et à l'allongement des délais de livraison de ses fournisseurs. C'est pourquoi les prix de certains produits seront revus à la hausse à partir du 1er janvier 2021.

Les prix des produits MOS SGT de Silan Micro ont augmenté de 20 %. Le 9 décembre, Hangzhou Silan Microelectronics a annoncé que la hausse des prix des plaquettes MOS et des matériaux d'encapsulation, ainsi que l'impact des capacités de production, entraînaient une augmentation continue du coût des produits de l'entreprise. Afin de garantir l'approvisionnement et de maintenir de bonnes relations commerciales, l'entreprise a étudié la situation et décidé, à compter du 9 décembre 2020, d'augmenter de 20 % le prix de ses produits MOS SGT.

Xinjie Energy augmentera les prix de certains produits à compter du 1er janvier 2021. Le 21 décembre 2020, Wuxi New Clean Energy a également publié un avis d'ajustement de prix à l'intention de ses clients. Cet avis précisait que, du fait de la hausse continue des coûts des matières premières et des emballages, des capacités de production limitées et des cycles de production allongés, les coûts des produits avaient considérablement augmenté, rendant difficile l'obtention des prix initiaux.

Le marché des semi-conducteurs de puissance devrait connaître une forte croissance en 2021. En 2018, la forte augmentation de la demande en véhicules électriques et en autres puces occupant les capacités de production de 8 pouces a entraîné des pénuries et une hausse des prix. En 2019, le déclin des ventes de smartphones et de voitures traditionnelles, conjugué à la progression constante des véhicules électriques, a freiné la croissance. En 2020, la demande a été faible au premier semestre en raison de la pandémie, mais a fortement augmenté après le troisième trimestre grâce à la 5G, aux smartphones, à la recharge rapide, à l'industrie, aux véhicules électriques et aux objets connectés. Certains produits ont alors subi des pénuries et des hausses de prix. Nous prévoyons donc une forte croissance du marché des semi-conducteurs de puissance en 2021.

3. Forte demande de véhicules électriques, alimentée par la demande dans de nombreux secteurs et la substitution domestique, l'IGBT a un avenir prometteur.

3.1 IGBT – le fleuron des dispositifs de puissance, processeurs des dispositifs et systèmes d'électronique de puissance

L'IGBT est un composant semi-conducteur de puissance intégré au principe de fonctionnement complexe. Sa structure intègre la quasi-totalité des éléments de base des semi-conducteurs, tels que les diodes, les transistors bipolaires (BJT), les transistors à effet de champ à jonction (JFET), les transistors à effet de champ à semi-conducteurs (MOSFET) et les thyristors (SCR). Toute modification des paramètres structurels de l'IGBT induit une variation de ses performances. Du point de vue des procédés de fabrication, l'IGBT utilise la technologie des circuits intégrés MOS pour une intégration de puissance sur une grande surface. Cette conception permet de réduire la taille des cellules unitaires. Plus le nombre de cellules intégrées en parallèle est élevé, plus la chute de tension à l'état passant (pertes par conduction) diminue.

La technologie IGBT existe depuis plus de 30 ans et a connu six générations d'améliorations technologiques et de procédés. Sur le plan structurel, l'IGBT se divise en trois catégories : structure verticale, structure de grille et technologie de traitement des plaquettes de silicium. L'objectif principal de développement est la réduction des pertes.

L'IGBT est adapté aux applications haute tension : composant hybride des transistors bipolaires (BJT) et des transistors MOSFET, il combine les avantages du MOSFET (vitesse de commutation élevée, impédance d'entrée élevée, faible consommation, circuit de commande simple et faibles pertes) avec ceux du BJT (faible tension de seuil, courant de conduction élevé et faibles pertes). Ses performances en termes de haute tension, de courant élevé et de vitesse de commutation le rendent inégalé parmi les dispositifs de puissance. Il constitue ainsi un composant de commutation idéal en électronique de puissance et représente un axe de développement majeur pour les applications futures. Sa stabilité est légèrement inférieure à celle du MOSFET, mais supérieure à celle du BJT. De plus, sa tension de tenue est plus facilement atteignable et sa sensibilité aux claquages ​​secondaires est moindre, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications haute tension.

Composant essentiel du contrôle et de l'automatisation industriels, les modules IGBT sont largement utilisés dans de nombreux secteurs tels que l'économie d'énergie des moteurs, le transport ferroviaire, les réseaux intelligents, l'aérospatiale, l'électroménager, l'électronique automobile, la production d'énergies renouvelables et les véhicules électriques. Avec le développement de ces derniers et la popularité croissante des appareils électroménagers à fréquence variable, le marché des IGBT est en pleine expansion. Ils permettent non seulement d'améliorer le niveau d'automatisation et la précision de contrôle des équipements industriels, mais aussi d'optimiser l'efficacité énergétique, tout en réduisant le volume et le poids des produits et en économisant les matériaux.

L'IGBT présente des avantages considérables au-delà de 600 V et peut actuellement être utilisé jusqu'à 6 500 V. Dans le domaine de la haute tension, le MOSFET en carbure de silicium (SiC) est un concurrent de l'IGBT, mais son coût reste élevé.

Avec l'évolution constante des applications, de nouvelles exigences ont été imposées aux puces et modules IGBT. Ces puces doivent être plus compactes et permettre une commutation rapide. Les IGBT, quant à eux, doivent supporter des tensions et des courants plus élevés, tout en présentant de faibles pertes et une grande fiabilité.

Les modules d'alimentation de qualité automobile nécessitent une fiabilité de fonctionnement électrique plus élevée, une durée de vie plus longue, une meilleure économie d'énergie, une forte résistance aux interférences, un poids léger, une compacité, etc.

Afin de répondre aux divers besoins des applications, la technologie d'encapsulation des modules de puissance évolue constamment, notamment grâce à de nouvelles technologies pour les dispositifs en silicium, la réduction de la résistance thermique, de nouvelles méthodes de soudage des puces, la dissipation thermique double face, l'amélioration de l'intégration, etc.

3.2 Les véhicules à énergies nouvelles constituent le principal moteur de la croissance des modules IGBT

La valeur des semi-conducteurs de puissance pour les véhicules à énergies nouvelles a considérablement augmenté : cette valeur provient principalement des trois systèmes d’alimentation des automobiles, à savoir la commande de puissance, la propulsion électrique et les batteries. Dans l’unité de commande de puissance, des modules IGBT ou SiC convertissent le courant continu haute tension en courant alternatif pour alimenter le moteur triphasé. Les chargeurs embarqués, les convertisseurs AC/DC et DC/DC utilisent des transistors IGBT ou SiC, MOS et SBD. Les contrôleurs auxiliaires haute tension, tels que la direction assistée électrique, les pompes à eau et à huile, les CTP et les compresseurs de climatisation, emploient des transistors ou modules IGBT. Enfin, dans les systèmes de démarrage/arrêt automatiques des véhicules électriques, les contrôleurs basse tension, comme ceux des essuie-glaces, utilisent des transistors MOS.

(1) Système de régulation de vitesse électrique : Le système de régulation de vitesse des moteurs des véhicules à énergies nouvelles utilise deux principaux types de dispositifs de puissance : les hacheurs pour les moteurs à courant continu et les onduleurs pour les moteurs à courant alternatif. (1) Hacheur : Pour les systèmes de régulation de vitesse des moteurs à courant continu, on utilise généralement des hacheurs. Le circuit de puissance est relativement simple et le rendement relativement élevé. Grâce aux progrès technologiques, la fréquence du hacheur peut atteindre plusieurs milliers de hertz, ce qui le rend parfaitement adapté à la régulation de la vitesse de traction des moteurs à courant continu. Les véhicules à énergies nouvelles sont entraînés par des moteurs à courant continu. Qu'il s'agisse de moteurs à excitation série ou séparée, les hacheurs sont utilisés comme convertisseurs de puissance. Les dispositifs de puissance des hacheurs utilisent principalement des MOSFET et des transistors bipolaires. (2) En mode de conversion CC/CC, on distingue généralement deux méthodes : le hacheur CC associé à un onduleur et l'onduleur CC/CA. La tension d'alimentation des véhicules à énergies nouvelles étant faible, la première méthode engendre un nombre excessif d'étapes de transmission d'énergie, ce qui réduit le rendement global du système. L'utilisation d'un onduleur de tension à modulation de largeur d'impulsion (PWM) offre un circuit simple, un nombre réduit d'étapes et un rendement élevé. De plus, des convertisseurs à liaison CC résonante et des convertisseurs à liaison CA résonante haute fréquence sont désormais disponibles. Grâce à l'utilisation d'une technologie de commutation à tension ou courant nul, le convertisseur résonant présente les avantages suivants : faibles pertes de commutation, faibles interférences électromagnétiques, faible bruit, densité de puissance élevée et grande fiabilité.

(2) Convertisseur d'énergie : Le composant principal du convertisseur d'énergie des véhicules à énergies nouvelles est le dispositif de puissance. Les dispositifs de puissance couramment utilisés actuellement comprennent les transistors CTO, BJT, MOSFET, IGBT, SITSITH et MCT. Parmi eux, les CTO et MCT présentent une vitesse de commutation élevée, une capacité de transmission d'énergie importante, des caractéristiques dynamiques supérieures et une grande fiabilité. Ils sont particulièrement adaptés à la propulsion des véhicules électriques. Par ailleurs, les dispositifs de puissance influencent la structure du convertisseur d'énergie. Les convertisseurs DC-DC et DC-AC sont respectivement utilisés dans les moteurs à courant continu et les moteurs à courant alternatif.

(3) Dispositif de charge embarqué : Le développement de chargeurs embarqués est indispensable à celui des véhicules à énergies nouvelles, car il permet de compléter efficacement l’alimentation de la batterie de chaque véhicule électrique à partir du réseau électrique. Le chargeur convertit le courant alternatif en courant continu, ce qui nécessite l’utilisation de composants de puissance tels que les IGBT. Les véhicules à énergies nouvelles imposent de nouvelles exigences à ces composants. Ils requièrent non seulement une charge en deux étapes (courant constant et tension constante), mais aussi un rendement élevé, une conception légère, de multiples fonctions de protection (autodiagnostic, charge automatique, etc.), la possibilité de programmer la courbe de charge, de surveiller la température de la batterie et une absence de pollution du réseau électrique.

(4) Bornes de recharge : Infrastructure de base indispensable aux véhicules à énergies nouvelles, l’industrie des bornes de recharge en Chine connaît actuellement une croissance rapide et offre de vastes perspectives de marché. Selon les statistiques d’Infineon, une borne de recharge de 100 kW nécessite un dispositif d’alimentation d’une valeur de 200 à 300 dollars américains, le module IGBT étant l’élément central de la borne.

Les différents types de véhicules électrifiés nécessitent des quantités variables de semi-conducteurs de puissance. Avec l'augmentation du nombre de véhicules 100 % électriques, la demande et le prix des semi-conducteurs de puissance pour l'automobile augmenteront.

Selon les données d'Infineon, en 2020, les véhicules hybrides légers 48 V nécessiteront 90 $ supplémentaires de semi-conducteurs de puissance, et les véhicules électriques ou hybrides, 330 $ supplémentaires.

En 2019, le nombre mondial de véhicules électriques a atteint 2.21 millions, soit une augmentation de 10 % par rapport à l'année précédente, tandis que les ventes de véhicules à énergies nouvelles en Chine s'élevaient à 1.206 million, soit une baisse de 4.0 % par rapport à l'année précédente.

En novembre 2020, la production et les ventes de véhicules à énergies nouvelles s'élevaient respectivement à 198 000 et 200 000 unités, soit une hausse de 75.1 % et 104.9 % respectivement par rapport à la même période de l'année précédente. De janvier à novembre 2020, la production et les ventes de véhicules à énergies nouvelles atteignaient respectivement 1.119 million et 1.109 million d'unités, ce qui représente une baisse de 0.1 % de la production et une hausse de 3.9 % des ventes par rapport à la même période de l'année précédente.

BloombergNEF prévoit que le nombre mondial de véhicules à énergies nouvelles devrait atteindre 11 millions en 2025, dont 50 % pour la Chine. Ce nombre devrait atteindre 28 millions en 2030 et 56 millions en 2040. À cette date, les ventes de véhicules électriques représenteront 57 % des ventes totales de voitures neuves.

Le marché des semi-conducteurs de puissance pour l'automobile est complexe et fortement concentré, les fabricants européens et américains en détenant les principaux avantages. En 2019, ce marché a atteint 37.2 milliards de dollars américains. Infineon occupait la première place avec une part de marché de 13.4 %, et les cinq premières entreprises représentaient à elles seules 49.1 % du marché. Infineon est le premier acteur mondial du secteur des semi-conducteurs de puissance pour l'automobile, avec une part de marché de 25.5 %. STMicroelectronics arrive en deuxième position avec une part de marché de 13.9 %. Les cinq premières entreprises représentent donc 62.1 % du marché, ce qui témoigne d'une forte concentration.

Star Semiconductor connaît une croissance rapide. Le secteur automobile chinois, notamment dans le domaine des semi-conducteurs de puissance, souffre d'un manque d'infrastructures et d'un développement lent. Cependant, l'essor rapide des véhicules électriques en Chine ces dernières années a également stimulé la croissance de l'industrie des IGBT. Selon les données de Zos Automotive Research, Infineon occupait la première place du marché chinois des IGBT pour véhicules à énergies nouvelles en 2019, avec 49.3 % de parts de marché. BYD, qui commercialise principalement ses propres produits, en était suivi avec 20 %, tandis que Star Semiconductor se classait troisième avec 16.6 % de parts de marché.

3.3 Le contrôle industriel, les énergies nouvelles, la conversion de fréquence pour les appareils électroménagers et d'autres domaines favorisent la croissance stable des IGBT.

Les semi-conducteurs de puissance sont de plus en plus utilisés dans le secteur de la gestion de l'énergie. À l'avenir, le contrôle industriel, les énergies nouvelles, les appareils électroménagers à fréquence variable, les centres de données, la 5G, l'Internet des objets et d'autres domaines constitueront les principaux moteurs de croissance rapide de ces dispositifs, et la demande en IGBT continuera d'augmenter.

3.3.1 Le contrôle industriel est le principal domaine d'application des IGBT, avec une demande en constante croissance.

Les modules IGBT sont des composants essentiels des industries traditionnelles de contrôle et d'alimentation électrique industrielles, notamment pour les convertisseurs de fréquence et les machines à souder à onduleur, et sont largement utilisés dans ce domaine. Avec la reprise progressive des marchés de l'industrie de contrôle et d'alimentation électrique, on s'attend à ce que la taille du marché des modules IGBT dans ce secteur augmente également progressivement.

1) Industrie des convertisseurs de fréquence : les modules IGBT ne se contentent pas de remplacer les transistors traditionnels dans les convertisseurs de fréquence, mais intègrent également la fonction redresseur. Le signal sinusoïdal généré par le contrôleur est isolé par couplage optique puis injecté dans l’IGBT. Ce dernier convertit le courant continu redressé de 380 V (220 V) en courant alternatif pour la sortie, en fonction de la variation du signal.

Le marché des convertisseurs de fréquence en Chine est globalement en croissance. Ces convertisseurs, désormais utilisés dans le domaine des énergies nouvelles, connaîtront une croissance soutenue dans des secteurs industriels tels que la métallurgie, le charbon et la pétrochimie. Face à l'urbanisation croissante, la demande de convertisseurs de fréquence dans les services publics, notamment l'administration municipale et les transports ferroviaires, continuera de croître, contribuant ainsi à l'expansion du marché. Dans les prochaines années, le marché des onduleurs haute tension à haut rendement et à faible consommation d'énergie poursuivra sa croissance, sous l'impulsion des politiques publiques. D'ici 2023, ce marché devrait atteindre environ 17.5 milliards de yuans.

2) Industrie des machines à souder à onduleur : L’alimentation de soudage à l’arc à onduleur, également appelée alimentation de soudage à l’arc à onduleur, est un type d’alimentation de soudage récent. Ce type d’alimentation convertit généralement la tension alternative triphasée du réseau (50 Hz) en tension continue par redressement et filtrage à l’aide d’un redresseur d’entrée. Cette tension est ensuite convertie en une tension alternative de fréquence intermédiaire (de quelques milliers à plusieurs dizaines de milliers de hertz) grâce à la commutation de transistors à effet de champ à commutation de puissance (IGBT). Simultanément, cette tension est abaissée à une valeur de quelques dizaines de volts, adaptée au soudage, par un transformateur, puis redressée et filtrée à nouveau par une réactance afin de fournir un courant continu de soudage relativement stable.

Selon les données du Bureau national des statistiques, la production de machines à souder électriques de mon pays en 2018 s'élevait à 8.533 millions d'unités, soit une augmentation de 584 600 unités par rapport à 2017. La croissance continue du marché des machines à souder assurera également une augmentation progressive de la demande d'IGBT.

3.3.2 La production d'énergie photovoltaïque et éolienne connaît une croissance rapide, et IGBT se félicite de ces nouveaux moteurs de croissance.

L'énergie électrique produite par les centrales à énergies renouvelables ne répondant pas aux exigences du réseau, elle doit être redressée en courant continu (CC) par un onduleur photovoltaïque ou éolien, puis convertie en courant alternatif (CA) conforme aux exigences du réseau avant d'y être injectée. Les modules IGBT sont les composants essentiels des onduleurs photovoltaïques et éoliens. Le développement rapide du secteur des énergies renouvelables stimulera la croissance continue de l'industrie des modules IGBT. La production mondiale d'électricité s'élevait à 6 414 GW en 2015 et devrait atteindre 8 647 GW en 2025, soit un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 3.0 % sur 10 ans. La production d'électricité issue des énergies renouvelables affiche le taux de croissance le plus rapide, avec un TCAC de 5.9 %. Plus précisément, le taux de croissance de la production d'énergie solaire et éolienne est supérieur au taux de croissance annuel composé (TCAC) de la production d'énergie renouvelable. Le TCAC de la production d'énergie solaire sur 15 à 25 ans est de 16.4 %, tandis que celui de la production d'énergie éolienne est nettement supérieur au taux de croissance moyen du secteur. Sur le plan régional, l'énergie éolienne connaît une croissance rapide en Chine, en Europe et aux États-Unis, tandis que l'énergie solaire connaît une croissance rapide en Chine, en Europe, aux États-Unis et dans d'autres régions d'Asie-Pacifique.

Énergie éolienne : L’énergie éolienne est principalement développée par la Chine et les États-Unis. À moyen et long terme, sa production est en constante augmentation. Comparée à la production d’énergie thermique, la demande en semi-conducteurs par MW de centrales éoliennes est 30 fois supérieure à celle des centrales thermiques. La puissance des éoliennes, qui était de 1.5 MW en 2011, a atteint 2 à 3 MW en 2017. Cette croissance soutenue de la production d’énergie éolienne engendrera de nouveaux besoins en semi-conducteurs de puissance.

Production d'énergie solaire : IHS prévoit un taux de croissance annuel composé de 9.0 % pour la demande de modules IGBT destinés à la production d'énergie solaire entre 2016 et 2021. Afin de répondre efficacement aux besoins en énergie verte, notamment en matière de production d'énergie solaire et de raccordement au réseau, une combinaison optimale de dispositifs de commande, de pilotage et de puissance de sortie est indispensable. L'IGBT s'impose comme un choix incontournable en tant que transistor de puissance, et les onduleurs photovoltaïques feront partie des premiers dispositifs à base de SiC, ce qui augmentera considérablement la valeur de l'IGBT.

Le nombre de fabricants d'onduleurs photovoltaïques en Chine est en forte croissance, tout comme l'utilisation des IGBT. Actuellement, les fabricants locaux, principalement Huawei et Sungrow, continuent de réaliser des percées significatives sur le marché des onduleurs photovoltaïques. Selon les statistiques de SolarEdge, en 2018, Huawei détenait 22 % du marché mondial des onduleurs, se classant ainsi premier au niveau mondial, tandis que Sungrow affichait une part de marché de 15 %, le plaçant en deuxième position. Sur le marché des onduleurs triphasés, Huawei a notamment atteint 56 % de parts de marché en 2017, bénéficiant d'une position dominante. Le développement rapide des fabricants chinois d'onduleurs photovoltaïques a permis de tirer pleinement parti de la production locale pour remplacer les IGBT nationaux.

3.3.3 La conversion de fréquence dans les appareils électroménagers connaît une pénétration croissante à l'échelle mondiale, et les IGBT bénéficient de belles perspectives de développement.

Le module IGBT est le composant essentiel de l'onduleur à fréquence variable pour appareils électroménagers. La fonction d'ouverture et de fermeture haute fréquence de l'IGBT présente les avantages suivants : 1. Faibles pertes par conduction et par commutation ; 2. Excellentes performances en matière de compatibilité électromagnétique (CEM), permettant de répondre aux exigences CEM en ajustant la valeur de la résistance de commande tout en maintenant les pertes par commutation dans une plage raisonnable ; 3. Forte résistance aux courts-circuits ; 4. Faibles pics de tension (pour la protection des appareils électroménagers). En tant que premier marché et principal centre de production d'appareils électroménagers au monde, la Chine développe également un important marché des IGBT. De même, dans le secteur de la climatisation, la Chine, en tant que premier marché et principal centre de production d'appareils électroménagers au monde, développe également un important marché des IPM (modules de commande intégrés).

La conversion de fréquence des appareils électroménagers permet de réaliser d'importantes économies d'énergie. Comparés aux appareils traditionnels, les appareils à fréquence variable présentent des avantages intrinsèques indéniables en termes d'efficacité énergétique, de performance et de contrôle intelligent. Ces dernières années, la conversion de fréquence a connu un développement important et est principalement utilisée dans les climatiseurs, les fours à micro-ondes, les réfrigérateurs, les chauffe-eau et autres appareils énergivores. Par exemple, comparés aux réfrigérateurs classiques, les réfrigérateurs à fréquence variable ont une durée de vie plus longue, sont plus silencieux et permettent de réduire la consommation d'énergie de 40 %.

On prévoit que le taux de pénétration des appareils électroménagers à fréquence variable atteindra 65 % en 2022. Selon les statistiques d'IHS, les ventes mondiales d'appareils électroménagers en 2017 s'élevaient à environ 711 millions d'unités, dont 467 millions d'appareils à fréquence fixe (66 %) et 244 millions d'appareils à fréquence variable (34 %). Le volume des ventes d'appareils à fréquence variable devrait atteindre 585 millions d'unités d'ici 2022, soit 65 % du total, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 19.1 % entre 17 et 22. Dans le même temps, le volume des ventes d'appareils à fréquence fixe devrait chuter à 317 millions d'unités, soit 35 % du total.

La valeur unitaire des semi-conducteurs de puissance pour les appareils électroménagers à fréquence variable a considérablement augmenté. La croissance rapide du volume de ces appareils entraînera une hausse significative de la valeur des semi-conducteurs par unité d'appareil. Infineon prévoit que cette valeur passera de 0.7 euro pour les appareils non à fréquence variable à 9.5 euros. Cette augmentation concerne principalement les semi-conducteurs de puissance. En supposant que 9.5 euros représente la valeur moyenne d'un semi-conducteur par unité d'appareil à fréquence variable, le marché des semi-conducteurs pour l'électroménager devrait passer de 2.645 milliards d'euros en 2017 à 2.645 milliards d'euros en 2022, soit 5.779 milliards de yuans, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 16.9 % sur 17 à 22 ans.

Selon les données d'IHS, le marché des semi-conducteurs de puissance pour les appareils domestiques devrait passer de 1.44 milliard de dollars US en 2017 à 2.67 milliards de dollars US en 2021, avec un taux de croissance annuel composé de 1 %.

? Grâce à la promotion active des économies d'énergie et de la protection de l'environnement à l'échelle mondiale, le taux de pénétration de la conversion de fréquence pour les appareils électroménagers blancs augmentera progressivement, et les semi-conducteurs de puissance, en tant que composants essentiels des convertisseurs de fréquence, en bénéficieront considérablement.

3.4 Croissance dans divers domaines : Les modules IGBT pour automobiles devraient connaître un taux de croissance annuel composé de 23.5 % entre 2018 et 2023.

Le marché mondial des IGBT a atteint 6.21 milliards de dollars américains en 2018. Selon les données d'IHS, il s'élevait à 5.255 milliards de dollars américains en 2017, soit une augmentation de 16.5 % par rapport à 2016.

4. Porté par la demande de véhicules électriques, le carbure de silicium bénéficie de nouvelles opportunités de développement.

4.1 Performances exceptionnelles : la troisième génération de semi-conducteurs a émergé à un moment historique.

Les MOSFET à base de SiC et de GaN ont repoussé les limites de performance, et des améliorations technologiques sont impératives : comparés aux matériaux semi-conducteurs de première et deuxième génération, les matériaux semi-conducteurs de troisième génération présentent une large bande interdite, un champ électrique de claquage élevé, une conductivité thermique élevée, un taux de saturation électronique élevé et une meilleure résistance aux radiations. Ils sont donc plus adaptés à la fabrication de dispositifs haute température, haute fréquence, résistants aux radiations et de forte puissance. Dans leur quête de dispositifs plus compacts et plus performants, les fabricants de composants de puissance développent progressivement des solutions technologiques de nouvelle génération pour les MOSFET à base de SiC et de GaN. Par exemple : 1) les MOSFET à base de SiC possèdent une structure cristalline beaucoup plus stable que les MOSFET à base de silicium, et leur température de fonctionnement peut atteindre 600 °C ; 2) la rigidité diélectrique du SiC est plus de dix fois supérieure à celle du silicium, ce qui permet d’obtenir une tension de blocage plus élevée pour les MOSFET à base de SiC ; 3) les pertes par conduction du SiC sont bien inférieures à celles des dispositifs en silicium et varient très peu avec la température. 4) La conductivité thermique du SiC est presque 2.5 fois supérieure à celle du silicium. Le taux de dérive électronique à saturation est 2 fois supérieur à celui du silicium, ce qui permet aux dispositifs en SiC de fonctionner à des fréquences plus élevées.

Le SiC est principalement utilisé dans l'électroménager, les énergies nouvelles (véhicules électriques, énergie éolienne, photovoltaïque), les applications industrielles, etc.

4.2 Le carbure de silicium devrait jouer un rôle majeur dans le domaine des véhicules électriques

Dans le domaine automobile, les MOSFET en carbure de silicium (SiC) offrent des performances nettement supérieures, permettant de réduire les pertes ainsi que le volume et le poids des modules. Les IGBT, quant à eux, se distinguent par leur fiabilité et leur robustesse accrues. Utilisés dans les systèmes de charge et de conversion de puissance des véhicules, les composants en carbure de silicium permettent de réduire efficacement les pertes de commutation, d'augmenter la température de fonctionnement maximale et d'améliorer le rendement du système.

La Model 3 a été la première à utiliser des MOSFET en SiC, ouvrant la voie à l'utilisation du SiC dans les véhicules électriques.

Le module onduleur de Tesla a été le premier à utiliser 24 MOSFET en carbure de silicium (SiC), fournis par STMicroelectronics. Par la suite, Infineon est également devenu le fournisseur de semi-conducteurs de puissance SiC de Tesla. L'ensemble du module de puissance est composé de modules monotubes, utilisant une topologie d'onduleur standard à 6 interrupteurs. Chaque interrupteur est composé de 4 modules monotubes, pour un total de 24 modules monotubes. Le dispositif supporte une tension de 650 V. La conception du module monotube SiC du Model 3 est cohérente avec l'utilisation des IGBT monotubes d'Infineon dans les Model S/X. L'avantage réside dans la possibilité d'adapter la puissance à différents niveaux, tout en améliorant le rendement d'encapsulation des modules et en réduisant les coûts des semi-conducteurs.

? BYD Han utilise des MOSFET SiC pour améliorer les performances d'accélération, la puissance et l'endurance.

En 2020, le contrôleur de moteur Han EV de BYD a utilisé pour la première fois le module de commande SiC MOSFET développé et fabriqué indépendamment par BYD, ce qui a considérablement amélioré les performances du moteur.

Le carbure de silicium offre d'excellentes performances d'accélération. Son principal avantage réside dans sa large bande interdite, qui lui permet de supporter des tensions élevées et donc de gérer des tensions système plus importantes. Le BYD Han peut ainsi fonctionner sur une plateforme de 650 V, notamment grâce au carbure de silicium. Une tension élevée implique un faible courant, réduisant les pertes dans les résistances. De plus, la conception du moteur permet d'obtenir plus de puissance dans un format compact. Le BYD Han atteint ainsi une accélération de 0 à 100 km/h en seulement 3.9 secondes.

Le carbure de silicium permet d'atteindre une grande fiabilité et une longue durée de vie des batteries. Outre les avantages liés à sa large bande interdite, il présente deux atouts majeurs : une vitesse de saturation des électrons plus élevée et une conductivité thermique et une résistance à la température supérieures. La vitesse de saturation des électrons leur permet de supporter des courants plus importants. Dans le carbure de silicium, cette vitesse est deux fois supérieure à celle du silicium. Par conséquent, lors de la conception d'un dispositif, il est plus aisé d'adapter l'intensité du courant en dehors du courant de saturation, ce qui permet de réduire la résistance à l'état passant. Ceci réduit les pertes de puissance, l'échauffement du dispositif et simplifie la conception du système de dissipation thermique. En particulier, lors de pics de courant, l'accumulation de chaleur est réduite. Associée à une résistance thermique accrue et à une conductivité thermique supérieure, cette réduction facilite la dissipation de la chaleur. Le véhicule peut ainsi développer une puissance supérieure. C'est pourquoi le BYD Han atteint une puissance de 363 kW. Grâce au phosphate de fer lithié, l'autonomie peut atteindre 605 kilomètres, ce qui est évidemment dû aussi au carbure de silicium.

Le modèle Mirai de Toyota, véhicule à pile à combustible, utilise des modules en carbure de silicium

Denso a lancé la production en série d'une nouvelle génération de modules de puissance élévateurs équipés de semi-conducteurs de puissance en carbure de silicium (SiC), destinés au véhicule à pile à combustible Toyota Mirai. Les modules de puissance SiC de Denso et Toyota sont déjà utilisés dans des véhicules hybrides, des bus et des voitures particulières à pile à combustible. Le composant principal de la pile à combustible à semi-conducteurs de nouvelle génération de la Mirai, la Toyota FC Stack, est associé à un convertisseur élévateur utilisant plusieurs semi-conducteurs de puissance en SiC. Ce convertisseur a pour fonction de fournir une tension de sortie supérieure à la tension d'entrée.

La taille du module de puissance est réduite de 30 % et les pertes de 70 %. Selon les calculs de Denso, comparé aux produits utilisant des semi-conducteurs de puissance à base de silicium, le nouveau module de puissance élévateur équipé de semi-conducteurs de puissance en carbure de silicium (diodes et transistors inclus) est environ 30 % plus compact et réduit les pertes d'environ 70 %. Il permet ainsi une miniaturisation du module de puissance tout en améliorant le rendement énergétique du véhicule.

La nouvelle Mirai équipée de modules SiC offre une autonomie accrue de 30 %. Toyota explique que l'utilisation de semi-conducteurs SiC dans le transformateur élévateur de la pile à combustible et de batteries lithium-ion basse tension permet de réduire les pertes d'énergie du système. Parallèlement, grâce à l'amélioration des performances des piles à combustible et à l'optimisation du rendement de la régénération active du catalyseur, Toyota a optimisé l'efficacité de la production d'énergie. Ainsi, la nouvelle Mirai affiche une autonomie maximale d'environ 850 km en cycle WLTC, soit près de 30 % de plus que le modèle précédent.

4.3 On prévoit que le marché des dispositifs de puissance en carbure de silicium dépassera les 10 milliards de dollars américains en 2027.

On prévoit que le marché des dispositifs de puissance en carbure de silicium dépassera les 10 milliards de dollars américains en 2027. En 2018, il représentait environ 390 millions de dollars américains. Porté par la forte demande liée aux véhicules à énergies nouvelles, aux équipements électriques et à d'autres secteurs, IHS prévoit que ce marché dépassera les 10 milliards de dollars américains d'ici 2027. Dès 2021, sous l'impulsion des véhicules électriques, le MOSFET SiC connaîtra une croissance rapide et deviendra le dispositif de puissance discret en SiC le plus vendu.

5. Plus de 80 % des semi-conducteurs de puissance dépendent des importations, et les entreprises nationales tentent de rattraper leur retard.

5.1 Les entreprises européennes, américaines et japonaises possèdent des avantages évidents dans le domaine des semi-conducteurs de puissance.

D'après les statistiques d'Infineon, le marché mondial des semi-conducteurs de puissance (dispositifs et modules) représentait 21 milliards de dollars américains en 2019. L'Europe, les États-Unis et le Japon se partageaient la première place. Infineon occupait le premier rang avec 19 % du marché, suivi d'ON Semiconductor (8.4 %). À eux trois, les dix premiers détenaient une part de marché cumulée de 58.3 %.

En 2019, le marché mondial des MOSFET a atteint 8.1 milliards de dollars américains. Infineon occupait la première place avec une part de marché de 24.6 %, tandis que les cinq premières entreprises détenaient à elles seules 59.8 % du marché. Nexperia Semiconductor, rachetée par Wingtech, et China Resources Microelectronics, société chinoise, figuraient parmi les dix premières, avec des parts de marché respectives de 4.1 % et 3.0 %.

En 2019, le marché des modules IGBT représentait 3.31 milliards de dollars américains. Infineon occupait la première place avec une part de marché de 35.6 %, et les cinq premières entreprises représentaient à elles seules 68.8 % du marché. Star Semiconductor, entreprise chinoise leader dans le secteur des IGBT, a connu une croissance rapide ces dernières années et figure désormais parmi les dix premières. En 2019, elle se classait huitième avec une part de marché de 2.5 %.

En 2019, le marché des IGBT discrets représentait 1.44 milliard de dollars américains. Infineon occupait la première place avec une part de marché de 32.5 %. Les cinq premières entreprises représentaient à elles seules 63.9 % du marché. Le fabricant chinois Silan Micro figurait parmi les dix premiers avec une part de marché de 2.2 %.

En 2019, le marché des IPM représentait 1.59 milliard de dollars américains. Le japonais Mitsubishi occupait la première place avec une part de marché de 32.7 %. Les cinq premières entreprises représentaient à elles seules 76.9 % du marché total. Les fabricants chinois Silan Microelectronics et China Microelectronics figuraient parmi les dix premiers, avec des parts de marché respectives de 1.1 % et 0.8 %.

5.2 Les entreprises chinoises de semi-conducteurs de puissance rattrapent leur retard et inaugurent une période de développement rapide.

La Chine est le premier marché mondial des semi-conducteurs de puissance. Une part importante du chiffre d'affaires des grandes entreprises internationales provient de Chine. À titre d'exemple, Dal Technology et NXP réalisent respectivement plus de 50 % et 40 % de leur chiffre d'affaires en Chine continentale. La Chine est un pays où le marché des véhicules électriques est très développé. Les IGBT d'Infineon représentent plus de 60 % de ce marché. On constate donc que le marché chinois des semi-conducteurs de puissance présente une forte demande et offre aux fabricants locaux un potentiel considérable de substitution aux importations.

Le taux d'autosuffisance de la Chine en IGBT continue de progresser. Selon les données de Zhiyan Consulting, depuis 2015, ce taux a dépassé les 10 % et n'a cessé d'augmenter. Il devrait passer de 10.1 % en 2015 à 18.4 % en 2020. La production chinoise d'IGBT devrait atteindre 78 millions d'unités en 2024, pour une demande d'environ 196 millions d'unités, soit un taux d'autosuffisance de 40 %. Malgré ces avancées, l'écart entre l'offre et la demande reste important dans le secteur des IGBT en Chine, et la substitution par la production nationale constituera un axe de développement majeur pour ce secteur à l'avenir.

Les semi-conducteurs de puissance de moyenne et haute gamme dépendent des marchés étrangers. Des entreprises chinoises telles que BYD, Huawei, CRRC et Sungrow figurent parmi les principaux consommateurs mondiaux de semi-conducteurs de puissance. Cependant, ces entreprises restent fortement dépendantes de fournisseurs étrangers comme Infineon, Fuji Electric et Mitsubishi Electric pour leur approvisionnement. La Chine est le premier marché mondial des véhicules électriques et hybrides, mais les chaînes d'approvisionnement étrangères fournissent encore des modules de semi-conducteurs de puissance pour la plupart des systèmes utilisés en Chine. Sur le marché mondial des semi-conducteurs de puissance, les fabricants de produits de moyenne et haute gamme sont principalement concentrés en Europe, aux États-Unis et au Japon. La plupart des fabricants de semi-conducteurs de puissance en Europe, aux États-Unis et au Japon sont des fabricants intégrés (IDM). Infineon, ON Semiconductor, STMicroelectronics, Mitsubishi et Toshiba, entre autres, sont des entreprises leaders du secteur. Taïwan est également un producteur relativement important de semi-conducteurs de puissance. La plupart des fabricants sont des fabricants sans usine (flabless) et leurs produits sont principalement concentrés sur le segment d'entrée de gamme. Le marché chinois des semi-conducteurs de puissance représente environ 36 % de la demande mondiale. Dans le secteur des produits haut de gamme, environ 80 % dépendent des importations.

L'industrie chinoise des semi-conducteurs de puissance connaît un développement rapide. Les fabricants de semi-conducteurs de mon pays fonctionnent principalement selon le modèle IDM (Integrated Design Manufacturer), et leur chaîne de production est relativement complète. Leurs produits sont principalement concentrés sur les segments d'entrée de gamme, tels que les diodes, les transistors MOS basse tension et les thyristors. Les IGBT (Integrated GBT) ont progressivement connu des avancées significatives. La technologie de production est mature et compétitive. La rentabilité des entreprises leaders du secteur est bien supérieure à celle des fabricants taïwanais et chinois. Dans les domaines des produits haut de gamme, comme les énergies nouvelles, l'énergie électrique et le transport ferroviaire, seule une poignée de fabricants nationaux disposent des capacités de production nécessaires. Le marché des produits haut de gamme est principalement dominé par des fabricants européens, américains et japonais tels qu'Infineon, ON Semiconductor, Renesas et Toshiba.

À l'heure actuelle, les marchés chinois et internationaux des IGBT sont encore majoritairement dominés par des entreprises étrangères. Les entreprises chinoises du secteur, menées par Star Semiconductor, connaissent un développement rapide et réalisent progressivement des percées dans les domaines du contrôle industriel, des véhicules électriques, de l'éolien, du photovoltaïque, de l'électricité et du ferroviaire à grande vitesse, augmentant ainsi constamment leurs parts de marché. En 2019, en termes de volume de livraisons, Infineon détenait la plus grande part de marché des IGBT pour véhicules électriques en Chine, avec 49.3 %, suivie de BYD (20 %). Star Semiconductor, qui se positionne principalement en autoproduction, occupe la troisième place avec 16.6 %. Star Semiconductor affiche un taux d'autosuffisance élevé en matière de fabrication de puces pour les IGBT destinés aux véhicules électriques, dépassant les 90 %.

Sur le marché chinois des semi-conducteurs de puissance, les fabricants locaux ont commencé à remplacer les importations pour les produits d'entrée de gamme. Des entreprises de qualité du secteur, telles que Nexperia, Star Semiconductor, China Resources Micro, Xinjie Neng, Lion Micro, China Microelectronics, Yangjie Technology, Silan Micro, Sanan Optoelectronics et Jiejie Microelectronics (rachetées par Wingtech Technology), restent néanmoins peu nombreuses et ne représentent plus la totalité du marché.

6. Optimisme quant aux leaders du segment industriel

Actuellement, la chaîne de valeur de l'industrie chinoise des semi-conducteurs de puissance se perfectionne et les avancées technologiques sont constantes. La Chine est le premier consommateur mondial de semi-conducteurs de puissance, représentant 35.9 % de la demande mondiale en 2019, et son taux de croissance est nettement supérieur à la moyenne mondiale. À l'avenir, avec la demande croissante en énergies nouvelles (véhicules électriques, photovoltaïque, éolien), en contrôle industriel, en appareils électroménagers à conversion de fréquence, en objets connectés, etc., la croissance de la demande chinoise restera supérieure à la moyenne mondiale et le secteur connaîtra une croissance soutenue. Concernant la substitution nationale, nous misons sur les leaders des différents segments de l'industrie : Star Semiconductor, China Resources Micro, Hua Hong Semiconductor, Silan Micro, New Clean Energy, Leon Micro, Sanan Optoelectronics, Wingtech Technology et CRRC Times Electric.

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