1.1 Il mercato interno dei dispositivi di alimentazione è enorme e l'accelerazione della sostituzione delle importazioni è il tema centrale dello sviluppo del settore.

I prodotti a semiconduttore possono essere suddivisi in circuiti integrati, dispositivi discreti e altre categorie, tra cui i dispositivi di potenza a semiconduttore rappresentano una parte importante dei dispositivi discreti. I circuiti integrati uniscono una varietà di componenti circuitali di base su un piccolo chip e li confezionano per formare un'unità multifunzionale, che realizza principalmente l'elaborazione, l'immagazzinamento e la conversione delle informazioni; i dispositivi discreti si riferiscono a componenti circuitali di base con una singola funzione, che realizzano principalmente l'elaborazione e la conversione dell'energia elettrica. I dispositivi discreti includono principalmente diodi di potenza, transistor di potenza, tiristori, MOSFET, IGBT e altri prodotti. I prodotti delle serie MOSFET e IGBT prodotti dall'azienda sono dispositivi discreti a semiconduttore con un livello tecnologico leader a livello nazionale.

Lo sviluppo della tecnologia dei dispositivi discreti è guidato dalle esigenze a valle, con miglioramenti e iterazioni in termini di prestazioni, struttura, materiali, ecc., per far fronte a una gamma più ampia di scenari applicativi. I primi diodi e transistor erano utilizzati principalmente nei sistemi industriali e di potenza; i tiristori hanno migliorato la controllabilità; dispositivi come i MOSFET di potenza e gli IGBT hanno raggiunto miglioramenti significativi nelle prestazioni ad alta frequenza e a basse perdite; i MOSFET a supergiunzione hanno superato il tradizionale "limite del silicio" per soddisfare le esigenze di applicazioni ad alta potenza e alta frequenza; i dispositivi a base di silicio sono stati gradualmente sviluppati fino ai loro limiti e i materiali semiconduttori di terza generazione, SiC e GaN, hanno iniziato ad essere utilizzati per sostituire il silicio.

I dispositivi discreti a semiconduttore sono uno dei componenti fondamentali e centrali dei prodotti di elettronica di potenza. Il mercato cinese dei dispositivi discreti ha un valore di 270 miliardi di yuan. Secondo i dati dell'Ufficio Nazionale di Statistica, la quota del settore dei dispositivi discreti sul totale del settore dei semiconduttori si è mantenuta tra il 22% e il 25% negli ultimi anni. Il mio Paese è il principale centro di produzione e il più grande mercato al mondo per i dispositivi discreti a semiconduttore. Secondo i dati dell'Associazione Cinese dell'Industria dei Semiconduttori, nel 2018 le vendite annuali di dispositivi discreti nel mio Paese hanno raggiunto i 266 miliardi di yuan, con un incremento del 7.50% rispetto al 2017. Nello stesso periodo, la produzione nazionale di dispositivi discreti ha raggiunto i 747.1 miliardi di unità.

Negli ultimi anni, la tendenza alla sostituzione delle importazioni nel settore dei semiconduttori del mio Paese è stata evidente, e il tasso di crescita delle importazioni si è ridotto significativamente. Secondo le statistiche dell'Associazione cinese dell'industria dei semiconduttori, le importazioni di semiconduttori nel mio Paese nel 2018 ammontavano a 28.5 miliardi di dollari, sostanzialmente la stessa cifra del 2017. Dal punto di vista del livello di sviluppo tecnologico, l'attuale livello tecnico complessivo dell'industria nazionale è ancora indietro rispetto ai livelli di leadership internazionali. La struttura dei prodotti è prevalentemente costituita da prodotti di fascia medio-bassa a basso valore aggiunto, mentre le importazioni nel settore di fascia medio-alta rappresentano oltre il 70%.

Nel mercato dei semiconduttori di potenza da 1.2 miliardi di dollari, i dispositivi nazionali si stanno spostando dalle applicazioni di fascia media a quelle di fascia bassa e infine a quelle di fascia alta.

I dispositivi di potenza rappresentano una componente importante dei dispositivi discreti a semiconduttore e sono il principale motore della rapida crescita del mercato cinese dei dispositivi discreti a semiconduttore. I dispositivi di potenza includono principalmente diodi di potenza, transistor di potenza, tiristori, MOSFET, IGBT, ecc., utilizzati in quasi tutti i settori della produzione elettronica, tra cui computer, reti di comunicazione, elettronica di consumo, elettronica automobilistica, elettronica industriale e altri settori elettronici. Inoltre, campi di applicazione emergenti come veicoli/stazioni di ricarica a energia alternativa, produzione di apparecchiature intelligenti, Internet delle cose e energia fotovoltaica sono gradualmente diventati importanti mercati di applicazione per i dispositivi di potenza a semiconduttore, alimentandone così la crescita della domanda.

Il mercato cinese dei semiconduttori di potenza vale 100 miliardi di yuan e le prime dieci aziende al mondo sono monopolizzate da colossi stranieri. Secondo le statistiche di IHSMarkit, il mercato globale dei dispositivi di potenza si attestava a circa 39.1 miliardi di dollari nel 2018 e si prevede che raggiungerà i 44.1 miliardi di dollari entro il 2021. Attualmente, la filiera produttiva cinese dei semiconduttori di potenza è in costante miglioramento. La Cina, maggiore consumatore mondiale di semiconduttori di potenza, ha registrato una domanda di mercato pari a 13.8 miliardi di dollari nel 2018, corrispondente al 35% della domanda globale. Si prevede che il mercato raggiungerà i 15.9 miliardi di dollari nel 2021.

Nel 2018, i tre prodotti principali del mercato cinese dei semiconduttori di potenza sono i circuiti integrati per la gestione dell'energia, i MOSFET e gli IGBT, che rappresentavano rispettivamente il 60.98%, il 20.21% e il 13.92% del mercato totale dei semiconduttori di potenza in Cina. I mercati dei MOSFET e degli IGBT di potenza sono in rapida crescita, con tassi di crescita composti rispettivamente del 15% e del 12% dal 2016 al 2018.

I mercati dei MOSFET e IGBT di potenza sono in rapida crescita e i veicoli a energia alternativa rappresentano la principale forza trainante nelle applicazioni a valle. Secondo i dati di Yole, i due settori più importanti per le applicazioni di IGBT e MOSFET sono i veicoli a energia alternativa e l'industria. Nel 2023, si prevede che il mercato dei veicoli a energia alternativa raggiungerà i 3.7 miliardi di dollari, mentre quello industriale i 2.5 miliardi di dollari. Grazie al rapido sviluppo degli inverter per servomotori, degli inverter fotovoltaici per energie rinnovabili e dei convertitori per l'energia eolica nell'automazione industriale, nonché degli inverter per motori di veicoli elettrici e delle infrastrutture relative alle colonnine di ricarica, i mercati automobilistico e industriale diventeranno i due settori a più rapida crescita nel settore dei semiconduttori di potenza, con tassi di crescita annua composti rispettivamente dell'8.2% e del 3.8%.

1.3 Le nuove applicazioni favoriscono lo sviluppo del settore e i materiali a banda proibita ampia arricchiscono le direzioni dell'estensione tecnologica.

1.3.1 Si prevede che i veicoli a energia nuova genereranno un mercato aggiuntivo del valore di decine di miliardi

La trasformazione delle automobili tradizionali in nuove fonti di energia ha favorito lo sviluppo dell'industria dei semiconduttori di potenza. Il mercato dei veicoli a energia alternativa è trainato dalle politiche nella fase iniziale e dai prezzi di mercato nella fase successiva. I principali paesi avanzati hanno definito piani temporali per la riduzione delle emissioni di CO2 dei veicoli a motore al fine di accelerare lo sviluppo dei veicoli elettrici. L'Unione Europea prevede una riduzione delle emissioni di CO2 del 37.5% entro il 2030 e i principali paesi produttori di automobili hanno elaborato piani per interrompere la vendita di veicoli con motore a combustione interna. Nei prossimi 10 anni, diverse regioni sostituiranno gradualmente parte della quota di mercato delle automobili tradizionali, grazie all'attuazione di politiche mirate e alla dinamica del mercato.

La tendenza all'elettrificazione dei veicoli, unita alla crescente diffusione dei veicoli elettrici sul mercato, sta alimentando la rapida crescita della domanda di semiconduttori di potenza per il settore automobilistico. Con l'aumento graduale del grado di elettrificazione delle automobili, dai modelli micro-ibridi utilizzati solo per le funzioni start-stop ai veicoli completamente elettrici che richiedono recupero di energia e ricarica a bordo, cresce anche la domanda di dispositivi di potenza. I dispositivi a semiconduttore di potenza per veicoli elettrici includono principalmente inverter per motori, convertitori DC/DC, azionamenti ausiliari, inverter per la ricarica a bordo e circuiti integrati per la gestione delle batterie dei veicoli.

Classificando i veicoli in veicoli a combustione interna, veicoli ibridi plug-in e veicoli completamente elettrici, e confrontando la proporzione dei costi dei materiali, si osserva che, a causa dell'introduzione di sistemi elettrici come fonti di energia nei veicoli plug-in e nei veicoli completamente elettrici, la quota di costo dei sistemi di controllo elettronico è aumentata significativamente. Il consumo della componente energetica dei veicoli tradizionali a combustione interna è di circa 50 dollari USA/veicolo, mentre il consumo della componente energetica dei veicoli elettrici aumenta da 75 dollari USA/veicolo per i veicoli mild hybrid a 48 V a 455 dollari USA/veicolo per i veicoli completamente elettrici.

Secondo il piano per l'industria dei veicoli a energia alternativa del Ministero dell'Industria e dell'Informatica, le vendite di veicoli a energia alternativa rappresenteranno il 25% del totale nel 2025 e il 40% nel 2030. Il tasso di crescita complessivo delle vendite del mercato automobilistico è lento, con una crescita annua di solo l'1-2%. Tuttavia, si prevede un'accelerazione del tasso di penetrazione, trainata dalle politiche. Si stima che le vendite di veicoli a energia alternativa in Cina raggiungeranno i 6.4 milioni di unità nel 2025 e gli 11 milioni di unità nel 2030. I veicoli a energia alternativa possono essere suddivisi in ibridi plug-in (PHEV) e veicoli elettrici (EV) in base alle tecnologie utilizzate. Attualmente i veicoli elettrici rappresentano circa l'80% del mercato e si prevede che questa percentuale aumenterà ulteriormente fino all'85% in futuro. Nel breve termine, il mercato è sotto pressione a causa della pandemia. Nel medio e lungo termine, si prevede che il mercato cinese dei veicoli a energia alternativa entrerà in un periodo di rapida crescita. Il tasso di crescita composto nei prossimi 10 anni è stimato al 25.3%.

Poiché ogni modello di veicolo è piuttosto diverso, si presume che la quantità di dispositivi di alimentazione utilizzati in un veicolo elettrico puro (EV) aumenterà dai veicoli di categoria A00 a quelli di categoria C. Si presume che il valore dei corrispondenti dispositivi di alimentazione sia di 800, 1000, 3000-3500 yuan/veicolo. Poiché il veicolo ibrido plug-in (PHEV) è un sistema elettrico collegato al sistema di alimentazione a carburante, si presume che il consumo di dispositivi di alimentazione sia di 2,100 yuan/veicolo. Risultati del calcolo: si prevede che il mercato incrementale dei dispositivi di alimentazione per veicoli a nuova energia in Cina raggiungerà i 16 miliardi di yuan nel 2025 e i 27.5 miliardi di yuan nel 2030.

1.3.2 Infrastruttura di supporto per veicoli a energia nuova: piloni di ricarica

"Pila di ricarica + veicoli a energia alternativa" sono analoghi a "veicoli a carburante tradizionale + stazioni di servizio". La costruzione delle colonnine di ricarica deve essere coordinata con quella dei veicoli a energia alternativa, altrimenti il ​​rapporto veicoli-colonne risulterà squilibrato. Le colonnine di ricarica possono essere suddivise in due categorie in base al tipo di interfaccia: ricarica lenta in corrente alternata (AC) e ricarica rapida in corrente continua (DC). Poiché la potenza erogata dalle colonnine di ricarica in corrente continua è elevata e il consumo di semiconduttori di potenza è superiore a quello delle colonnine di ricarica in corrente alternata, le colonnine di ricarica in corrente continua rappresentano la principale direzione di sviluppo futuro del settore, il che significa che si prevede che guideranno lo sviluppo coordinato del mercato dei semiconduttori di potenza.

Situazione attuale e previsioni sull'andamento futuro del mercato delle colonnine di ricarica nel mio Paese: 1) Il rapporto attuale tra il numero di veicoli in carica e il numero di colonnine di ricarica è di circa 3:1 e si prevede che in futuro si ridurrà ulteriormente a 2:1. 2) La maggior parte delle colonnine private utilizza la ricarica in corrente alternata (AC). Dato che alcuni automobilisti non dispongono di un parcheggio fisso e hanno difficoltà nella gestione della proprietà, si prevede che in futuro le colonnine di ricarica pubbliche diventeranno la soluzione prevalente, mentre quelle private saranno limitate ai proprietari di auto con un parcheggio fisso. 3) Le colonnine pubbliche si dividono in corrente continua (DC) e corrente alternata (AC) a seconda del tipo di ricarica. Attualmente, il rapporto AC/DC delle colonnine pubbliche è di circa 6:4. Ipotizzando una graduale diminuzione del costo della ricarica in corrente continua ad alta potenza, si prevede che in futuro il rapporto AC/DC tenderà a 1:1.

Le colonnine di ricarica pubbliche si stanno sviluppando rapidamente e si possono suddividere in colonnine di ricarica in corrente continua (CC) e in corrente alternata (CA). Tra queste, si prevede che le colonnine CC rappresenteranno la quota a più rapida crescita in futuro. L'attuale rapporto tra colonnine CC e CA è di 4:6 e si prevede che raggiungerà 1:1 nel 2030. Secondo le stime, il numero di colonnine di ricarica CC pubbliche raggiungerà i 2.1 milioni nel 2025 e i 7.5 milioni nel 2030.

La ricarica in corrente continua (CC) utilizza una potenza elevata. Il sistema impiega più semiconduttori di potenza rispetto alla normale modalità in corrente alternata (CA) e la domanda di IGBT è molto elevata. Calcolando la domanda di dispositivi di potenza per le colonnine di ricarica CC pubbliche basandosi esclusivamente su ipotesi di costo, la domanda cumulativa di mercato dal 2020 al 2025 si aggira intorno ai 14 miliardi di yuan, mentre dal 2025 al 2030 raggiungerà circa 40 miliardi di yuan. Nei prossimi 10 anni, la domanda di dispositivi di potenza per la costruzione di colonnine di ricarica CC supererà i 50 miliardi di yuan.

1.3.3 Generazione di energia da fonti rinnovabili

La generazione di energia fotovoltaica è il processo di conversione dell'energia solare in energia elettrica e della sua immissione nella rete. Il sistema è composto da celle solari, batterie e regolatori. Poiché il processo di generazione di energia fotovoltaica produce corrente continua, è necessario un inverter fotovoltaico per convertire la corrente continua in corrente alternata, adatta ai requisiti della rete, prima che quest'ultima possa essere immessa in rete. L'inverter fotovoltaico è un componente chiave dell'intero sistema di generazione di energia solare, e il transistor IGBT è il componente principale. Gli inverter fotovoltaici hanno due funzioni principali: 1) Convertire completamente la corrente da continua ad alternata e immetterla in rete; 2) Migliorare e ottimizzare l'efficienza di conversione energetica del sistema fotovoltaico. La scelta della topologia dell'inverter è correlata alla potenza nominale di uscita. Gli inverter fotovoltaici ad alta tensione e alta potenza possono adottare una topologia multilivello, quelli a media potenza topologie full-bridge e half-bridge, mentre quelli a bassa potenza topologie forward e flyback.

La tecnologia di generazione di energia fotovoltaica offre enormi possibilità di riduzione dei costi, rapidi progressi tecnologici e una forte certezza di industrializzazione. Rappresenta uno dei principali metodi di generazione di energia pulita a basso costo da sviluppare in futuro. Nel 2019, la capacità fotovoltaica installata in Cina ha raggiunto i 30 GW. Secondo la roadmap di sviluppo del settore fotovoltaico cinese, il tasso di crescita annuo composto della capacità installata nei prossimi cinque anni è stimato intorno al 9.9%. Nel 2025, si prevede che la capacità installata raggiungerà, in via prudenziale, i 65 GW, mentre in una prospettiva ottimistica si arriverà a 80 GW.

Al fine di massimizzare i benefici economici, il rapporto di potenza degli impianti fotovoltaici sta gradualmente aumentando. Inizialmente, i sistemi fotovoltaici venivano progettati con un rapporto di potenza di 1:1. Successivamente, grazie all'innovazione tecnologica, l'aumento del rapporto di potenza ha contribuito a migliorare l'efficienza operativa dell'inverter e i ricavi della centrale. Ipotizzando un ciclo di sostituzione degli inverter fotovoltaici di 10 anni, la domanda annuale di inverter fotovoltaici è composta principalmente da nuove installazioni e sostituzioni effettuate in quell'anno. Sulla base di queste ipotesi, stimiamo che la domanda del mercato cinese degli inverter fotovoltaici raggiungerà i 75 GW nel 2025.

Gli inverter fotovoltaici si dividono generalmente in tre categorie: centralizzati, di stringa e distribuiti. Grazie alle economie di scala, il costo unitario del tipo centralizzato è relativamente inferiore a quello del tipo di stringa. Il costo unitario tenderà a diminuire con la maturazione della tecnologia e l'aumento della produzione di massa. Secondo le previsioni di CPIA, il costo medio ponderato degli inverter fotovoltaici nazionali nel 2019 era di circa 0.2 yuan/W e si prevede che scenderà a 0.15 yuan/W nel 2025. Ipotizzando che il costo dei moduli di potenza e dei dispositivi discreti rappresenti il ​​9-10% del costo totale, la domanda cinese di semiconduttori di potenza per inverter fotovoltaici è stimata in circa 390 milioni di yuan nel 2019 e 961 milioni di yuan nel 2025. La domanda interna cumulativa nei prossimi cinque anni sarà di circa 5 miliardi di yuan.

1.3.4 La domanda di prestazioni superiori spinge verso l'accelerata industrializzazione dei materiali di terza generazione

Grazie alle caratteristiche di maggiore bandgap, maggiore velocità di deriva della saturazione degli elettroni, eccellenti proprietà optoelettroniche, alta velocità, alta frequenza, alta potenza, resistenza alle alte temperature e alle radiazioni, i materiali di terza generazione presentano un grande potenziale di sviluppo nei settori dell'optoelettronica, delle radiofrequenze e dell'elettronica di potenza. Attualmente, i materiali semiconduttori a base di silicio sono prossimi ai limiti fisici a causa delle loro proprietà. La terza generazione di materiali semiconduttori composti è entrata rapidamente nel processo di industrializzazione. La preparazione, il processo di produzione e la fisica dei dispositivi dei materiali semiconduttori a bandgap ampio, rappresentati da SiC e GaN, si sono sviluppati rapidamente. Il SiC possiede caratteristiche di elevata resistenza alle alte temperature, alta frequenza, alta potenza e alta tensione ed è utilizzato principalmente in applicazioni ad alta tensione e nei sistemi di azionamento, come inverter fotovoltaici, veicoli a energia pulita, colonnine di ricarica, ecc.

Il GaN offre una maggiore potenza in uscita e un'area ridotta alle alte frequenze ed è utilizzato principalmente nel campo delle radiofrequenze; ​​si prevede che il GaN migliorerà significativamente applicazioni come la gestione dell'energia, la generazione di energia e la potenza in uscita nei settori della media e bassa tensione. Il mercato dell'energia GaN è trainato principalmente dalla ricarica rapida.

Grazie alla forte domanda proveniente dai settori a valle come i veicoli a energia alternativa, il 5G e l'elettronica di consumo, si prevede che il mercato globale dei dispositivi SiC e GaN crescerà a un ritmo elevato, compreso tra il 25% e il 40%, nei prossimi anni. Secondo le stime di ASIACHEM Consulting, il mercato dei dispositivi di potenza in SiC raggiungerà circa 500 milioni di dollari nel 2019 e 3.5 miliardi di dollari nel 2025. Nel 2019, il mercato RF in GaN si attesterà intorno ai 642 milioni di dollari, mentre il mercato dei dispositivi di potenza in GaN raggiungerà circa 90 milioni di dollari. Nel 2025, il mercato dei dispositivi RF supererà i 3 miliardi di dollari e quello dei dispositivi di potenza raggiungerà i 400 milioni di dollari.

1.4 L'industria nazionale dei dispositivi di alimentazione è entrata in un periodo d'oro, con le aziende leader che beneficiano per prime

Grazie a molteplici fattori quali la domanda di mercato, le politiche, i talenti, i capitali e la tecnologia, si prevede che l'industria nazionale dei semiconduttori di potenza entrerà in un periodo di sviluppo florido nei prossimi 3-5 anni. Indipendentemente dal fatto che venga analizzata da diverse prospettive, come la difficoltà di recuperare il divario tecnologico, il progresso dell'industrializzazione e l'impatto di fattori esterni, i semiconduttori di potenza rappresentano uno dei segmenti con la più rapida sostituzione interna nel prossimo futuro. Nel caso in cui l'impatto dell'ambiente esterno sia relativamente contenuto, la riduzione del divario tecnologico e l'espansione della capacità produttiva hanno protetto il trend di sostituzione delle importazioni. Attualmente, i dispositivi di potenza nazionali stanno rapidamente sostituendo i prodotti di fascia media e bassa e continueranno a farlo anche nei segmenti di fascia media e alta in futuro.

Nell'intero settore dei dispositivi di potenza si possono individuare quattro principali tendenze di sviluppo:

(1) La concentrazione industriale aumenta, tendenza di sviluppo endogena + estensionale. Attualmente, i principali produttori esteri nel settore dei dispositivi discreti rappresentano la metà del mercato globale e il modello è stabile. Il modello dell'industria nazionale è piccolo, grande e disperso, con un layout tecnologico e di prodotto unico. La tendenza inevitabile nello sviluppo dell'industria nazionale è che un piccolo numero di aziende con vantaggi competitivi fondamentali amplierà la visibilità dei propri prodotti e la quota di mercato attraverso l'accumulo continuo di tecnologia e l'innovazione indipendente, estendendosi alla fase di produzione e confezionamento.

(2) Oltre all'elevato tasso di crescita dei nuovi mercati, si prevede che le aziende nazionali beneficeranno dell'enorme potenziale di sostituzione delle importazioni. Negli ultimi anni, il mio Paese si è sviluppato rapidamente nel settore di fascia medio-bassa, mentre il mercato dei prodotti di fascia medio-alta non si è ancora aperto. In futuro, le aziende nazionali più brillanti del settore otterranno maggiori opportunità di sviluppo grazie ai loro vantaggi geografici, tecnologici e di costo.

(3) I requisiti di prestazione del prodotto guidano lo sviluppo modulare e integrato. Lo sviluppo dell'industria dei dispositivi discreti è guidato dalla domanda. Per soddisfare le esigenze di maggiore efficienza di conversione di potenza, stabilità, alta tensione, alta potenza e complessità, la modularizzazione e l'integrazione dell'assemblaggio sono diventate la tendenza principale dello sviluppo tecnologico e la progettazione è più difficile.

(4) I materiali a banda larga emergenti sono nelle prime fasi di industrializzazione ed è relativamente difficile per i paesi nazionali recuperare il terreno perduto. I materiali a banda larga rappresentati da SiC e GaN hanno il vantaggio di superare i limiti prestazionali dei dispositivi al silicio tradizionali e sono estremamente strategici e lungimiranti. La barriera tecnica risiede nella preparazione dei materiali e il divario tecnologico tra i paesi nazionali e quelli stranieri si sta riducendo costantemente.

Fonte: Osservazioni di settore principali

Nota: questo articolo è riprodotto da Internet e rispetta i diritti di proprietà intellettuale. Si prega di indicare la fonte originale e l'autore in caso di ristampa. In caso di violazione del copyright, si prega di contattarci per richiederne la rimozione.

Numero di telefono dell'azienda: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Responsabile Li

QQ: 332496225 Responsabile Qiu

Indirizzo: Stanza 809, Edificio C, Edificio Tecnologico Zhantao, Viale Minzhi n. 1079, Nuovo Distretto di Longhua, Shenzhen