中心となる考え方：

パワー半導体は2021年に大きなブームを迎えると予想されます。2018年は、電気自動車の需要の急速な増加と、8インチ生産能力を占める他のチップの需要に牽引され、パワー半導体は供給不足と価格上昇を経験しました。2019年は、スマートフォンの衰退、従来型自動車の衰退、電気自動車の着実な発展の影響を受け、パワー半導体は横ばいでした。2020年は、パンデミックの影響を受け、上半期のパワー半導体の需要は低迷しましたが、第3四半期以降は、5G電源、スマートフォン、産業、電気自動車、IoT駆動機器などの影響を受け、需要が大幅に増加しました。海外のパンデミックは、海外メーカーの生産能力供給に影響を与え、一部の製品で供給不足と価格上昇が発生しました。複数の需要に牽引され、パワー半導体は2021年に大きなブームを迎えると予想されます。

業界の視点

2021年、需要増加＋価格上昇＋国内代替により、パワー半導体は良好な発展機会を得るでしょう。世界的な新型コロナウイルスの流行により、世界のパワー半導体は2020年に減少します。QYResearchは、2020年の前年比9.1%減を予測しています。5G携帯電話、電気自動車、IoTの需要に牽引され、2021年には前年比8.1%増になると予想されています。2020年第4四半期には、インフィニオン、STマイクロエレクトロニクス、ダイオードからのONセミコンダクターのパワー半導体製品の納期が概ね延長されました。一部のMOSFET製品の価格上昇傾向は顕著で、特にインフィニオンが顕著でした。国内ブランドも品薄と価格上昇を経験しました。MOSFETの価格は概ね10～20%上昇しました。2019年、中国は世界最大のパワー半導体市場に成長し、世界の35.9%を占めています。しかし、自給率は低いままです。 IGBTを例にとると、2019年の自給率はわずか16.3%でした。2021年には、需要の増加、価格の上昇、国内代替によってパワー半導体は良好な発展機会を迎え、産業チェーン全体が積極的に恩恵を受けると確信しています。

新エネルギー車がブームとなり、IGBTの需要が急速に伸びています。新エネルギー車は急成長期に入っています。2020年11月の新エネルギー車の生産台数と販売台数はそれぞれ19万8000台と20万台で、前年比でそれぞれ75.1%と104.9%増加しました。世界の新エネルギー車の台数は2025年には1100万台に達すると予測されており、中国が50%を占める見込みです。新エネルギー車には大量の新しいパワー半導体が必要です。48Vマイルドハイブリッド車では90米ドル以上、電気自動車やハイブリッド車では330米ドル以上の増加が必要です。車載用IGBTモジュールの年平均成長率は2018年から2023年にかけて23.5%に達すると予想されています。車載用パワー半導体は難しく、高度に集中しており、欧米メーカーが中核的な優位性を占めています。 2019年、世界最大の企業はインフィニオンで市場シェアは25.5%、2番目に大きい企業はSTマイクロエレクトロニクスで市場シェアは13.9%でした。上位5社で合計62.1%を占めており、集中度が高いことを示しています。中国企業は車載パワー半導体の分野では基盤が弱いものの、近年中国の電気自動車は急速に発展しており、IGBT産業の発展も牽引しています。2019年の中国の新エネルギー車向けIGBT分野では、インフィニオンが49.3%を占めて1位、主に自社製品を供給しているBYDが20%で2位、スターセミコンダクターが16.6%の市場シェアで3位となり、急成長を遂げています。

第3世代半導体の性能は優れており、需要は増加傾向にあります。SiCは主に白物家電、新エネルギー（電気自動車、風力発電、太陽光発電）、産業用途で使用されています。シリコンカーバイドパワーデバイスの市場規模は2027年には100億米ドルを超えると予測されています。自動車用途においては、SiC MOSFETは性能面で明らかに優れており、損失を低減し、モジュールの体積と重量を削減できます。モデル3はSiC MOSFETを初めて採用し、電気自動車におけるSiCの利用の先駆けとなりました。2020年にはBYD HanもSiCモジュールを採用し、加速性能、出力、航続距離を効果的に向上させました。トヨタの燃料電池車MiraiモデルにはSiCが搭載され、パワーモジュールの体積を30%、損失を70%削減しています。コストの低下と技術の成熟に伴い、SiCは電気自動車において大きな応用可能性を秘めていると考えています。

主要企業：スターセミコンダクター、華虹セミコンダクター、華潤微電子、シラン微電子、新クリーンエネルギー。

リスク警告：電気自動車の開発は期待を下回り、スマートフォンの販売も期待を下回り、5Gの進展も期待を下回る可能性がある。

1. パワー半導体産業の幅広い用途と着実な発展

1.1 2019年から2025年までの世界のパワー半導体の平均年間成長率は4.3%と予測される。

パワー半導体は、様々な電子製品に広く使用されています。2019年のパワー半導体市場規模は17.5億米ドルでした。Yole社は、2025年には市場規模が22.5億米ドルに達すると予測しており、2019年から2025年までの平均年間成長率は4.3%になると見込んでいます。

2019年から2025年までのIGBTモジュールの年間平均成長率は18%です。新エネルギー（電気自動車、風力発電、太陽光発電）および産業制御産業の急速な発展を背景に、IGBTモジュール市場は2025年には5.4億米ドルに達し、パワー半導体市場全体の24%を占めると予測されています。

自動車分野が最大の割合を占め、次いでモーター分野が続く。 2019年には、自動車分野（EV、HEV、シリコンMOSFETを含む）が1.5億米ドル、モーター駆動（モーター駆動、IGBTモジュール）が1.4億米ドル、スマートフォンおよび無線機器（シリコンMOSFET）が1.3億米ドル、コンピュータ技術（コンピューティング）およびストレージ（シリコンMOSFET）が1.2億米ドル、産業分野（シリコンMOSFET）が1.1億米ドル、EVおよびHEV分野（IGBTモジュール）が6億米ドル（その他は10.4億米ドル）でした。パワー半導体市場における各種部品の割合（量）から判断すると、シリコンMOSFETが45%を占めています。もう1つの主要部品はIGBTモジュールで、2019年の市場規模は3.7億米ドルでした。産業、エネルギー回生インバータ、EV、HEVへの応用が注目を集めています（特にEVおよびHEVは最新の応用分野です）。

車載用SiC MOSFETの急速な成長。米国テスラや中国BYDなどの自動車メーカーからの需要により、シリコンモジュールはメインインバーターとしてIGBTモジュールに徐々に取って代わりつつあります。電気自動車（EV）やハイブリッド車（HEV）の普及に伴い、SiC MOSFET市場も成長すると予測されています。将来的には、SiCディスクリートトランジスタが、高効率な車載充電システムとしてMOSFETと競合するようになるでしょう。

1.2 中国のパワー半導体市場は世界第1位であり、国内大手企業は急速に発展している。

2019年、中国のパワー半導体市場は世界市場の35.9%を占めた。中国は世界最大のパワーデバイス消費国であり、パワーデバイス分野の主要製品はすべて中国市場シェアで第1位となっている。

国内大手企業のグローバル市場シェアは依然として非常に低く、国際的な大手企業との間に明確なギャップがあります。半導体業界全体と同様に、海外のパワーデバイスIDMメーカーと比較すると、国内大手パワーデバイス企業（華潤微電子、星光半導体、新クリーンエネルギー、楊傑科技、中国微電子、シラン微電子など）の年間売上高は国際的な大手企業とは大きく異なり、製品構成はローエンドであり、中国のパワーデバイス市場規模はモデルと自給率に深刻なミスマッチがあり、国内代替の余地が非常に大きいことを示しています。現在、中国のパワー半導体産業は急速に発展しています。ウィングテックテクノロジーがネクスペリアを買収し、星光半導体、華潤微電子、新クリーンエネルギーなどのパワー半導体企業が次々と上場し、成長しています。

2. 需要に牽引され、パワー半導体は2021年に大きなブームを迎えるだろう。

2.1 主要な国際パワー半導体メーカーの納期が延長される

2020年第4四半期において、インフィニオンのMOSFET、IGBTなどの製品の納期は概して延長され、最長で30週間に達した。中でも、低電圧・高電圧MOSFETおよび軍用航空トランジスタの価格は上昇傾向にある。一方、STマイクロエレクトロニクスのパワー半導体製品の納期は全体的に延長傾向にあるものの、価格は安定している。

2020年第4四半期において、Diodes社のMOSFETおよびトランジスタ製品の納期が延長され、最長納期は20週間に達しました。また、低電圧MOSFETの価格は上昇傾向にあります。ON Semiconductor社のパワーシリーズ製品の納期も延長され、高電圧および低電圧MOSFET製品の価格は上昇傾向を示しています。

2.2 パワー半導体MOSFETの価格上昇傾向は明らかである

MOSFETの価格上昇率は10～20％に及ぶ。業界チェーン調査情報によると、2020年11月から12月にかけて、海外ブランド、特にインフィニオンは在庫切れ状態となった。国内ブランドも品薄と価格上昇に見舞われ、市場におけるMOSFETの価格は概ね10～20％上昇した。

中国はMOSFETの需要が非常に高い国ですが、輸入への依存度が高いのが現状です。IHSのデータによると、2019年の世界のMOSFET市場規模は7.6億米ドルで、国内市場が39%を占めています。MOSFET市場の構造を見ると、インフィニオン、オン・セミコンダクター、東芝、STマイクロエレクトロニクス、ルネサスエレクトロニクスの5社で国内市場シェアの61%を占めています。主要な海外メーカーは供給不足と深刻な品薄状態に直面しています。

需要が急増し、8インチ生産能力の不足により品不足と価格上昇が生じた。自動車の電動化によりMOSFETの需要が大幅に増加した。下流の電子機器における省エネルギーと環境保護の需要は、需要の増加を牽引しただけでなく、製品構造の急速なアップグレードにもつながった。5G商用化プロセスの開始により、MOSFETの需要は指数関数的に増加した。充電ステーション電源と5G通信電源の分野では、今年の需要は20～30％増加すると予測されている。上半期に蓄積されたコンピューター、家電、急速充電の需要は徐々に解放されている。供給面では、MOSFETは主に8インチと6インチのウェハファウンドリに依存しており、12インチ以下が80％以上を占めている。業界チェーン調査情報によると、主要ウェハファウンドリの8インチ生産能力は現在フル稼働している。例えば、華虹や華潤微といった国内の8インチファウンドリの稼働率はほぼフル稼働状態であり、UMCの8インチウェハーファウンドリの生産能力も2021年後半までフル稼働となる見込みだ。

Diodes（米国および台湾）は、2021年1月1日より一部製品の価格を値上げすると発表した。Diodes（米国および台湾）は、顧客への価格改定通知の中で、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の流行の影響により、コスト増とサプライヤーからの納期延長という課題に直面していることを明らかにした。こうした状況を踏まえ、2021年1月1日より一部製品の価格を値上げするとしている。

Silan MicroのSGT MOS製品が20%値上げ。杭州Silan Microelectronicsは12月9日、MOSウェハーおよびパッケージング材料の価格上昇、ならびに生産能力への影響により、当社関連製品のコストが上昇し続けていると発表した。製品の供給を確保し、良好な取引関係を維持するため、当社は慎重に検討した結果、本日（2020年12月9日）より、SGT MOS製品の価格を今月20%値上げすることを決定した。

新傑能源は、2021年1月1日より一部製品の価格を値上げする。無錫新クリーン能源も2020年12月21日に顧客向けに価格調整通知を発行した。通知によると、上流の原材料費と包装費の継続的な上昇、生産能力の逼迫、生産サイクルの長期化により、製品コストが大幅に上昇し、元の価格では供給ニーズを満たすことが困難になったという。

パワー半導体は2021年に大きなブームを迎えると予想されます。2018年は、電気自動車の需要の急速な増加と、8インチ生産能力を占める他のチップの需要に牽引され、パワー半導体は供給不足と価格上昇を経験しました。2019年は、スマートフォンの衰退、従来型自動車の衰退、電気自動車の着実な発展の影響を受け、パワー半導体は横ばいでした。2020年は、パンデミックの影響を受け、上半期のパワー半導体の需要は低迷しましたが、第3四半期以降は、5G電源、スマートフォン、急速充電、産業、電気自動車、IoT機器などの影響を受け、需要が大幅に増加し、一部の製品で供給不足と価格上昇が発生しました。当社は、パワー半導体が2021年に大きなブームを迎えると判断いたします。

3. 電気自動車への強い需要、複数の分野における需要の高まり、そして国内代替により、IGBTは有望な未来を秘めている。

3.1 IGBT - パワーデバイスの至宝、パワーエレクトロニクスデバイスおよびシステムのCPU

IGBTは、複雑な動作原理を持つ集積型パワー半導体デバイスです。構造的には、IGBTはダイオード、BJT、接合型電界効果トランジスタ（JFET）、MOSFET、SCRなど、半導体デバイスのほぼすべての基本構造を統合しています。IGBTの構造パラメータが変化すると、その性能もそれに応じて変化します。プロセス技術の面では、IGBTはMOS集積回路技術を用いて大面積のパワー集積化を実現しています。設計上、単位セルのサイズは縮小されています。並列に集積されるセルの数が増えるほど、オン状態の電圧降下（導通損失）は徐々に減少します。

IGBT技術は30年以上前に発明され、主に6世代にわたる技術およびプロセスの改良を経てきました。構造的には、IGBTは垂直構造、IGBTゲート構造、シリコンウェハ加工技術に分類できます。主な開発動向は損失の低減です。

IGBTは高電圧分野に適しています。IGBTはBJTとMOSFETを組み合わせた複合パワー半導体デバイスです。MOSFETの高速スイッチング、高入力インピーダンス、低制御電力、シンプルな駆動回路、低スイッチング損失といった利点に加え、BJTの低オン電圧、大オン状態電流、低損失といった利点も兼ね備えています。高電圧、大電流、高速性において他のパワーデバイスにはない性能を誇ります。そのため、パワーエレクトロニクス分野における理想的なスイッチングデバイスであり、今後の応用開発の主軸となっています。IGBTの安定性はMOSFETよりやや劣りますが、BJTよりは優れています。しかし、IGBTの耐電圧はMOSFETより高く設定しやすく、二次破壊による故障も少ないため、高電圧用途に適しています。

IGBTモジュールは、産業制御および自動化分野の中核デバイスとして、モーターの省エネルギー、鉄道輸送、スマートグリッド、航空宇宙、家電製品、車載エレクトロニクス、新エネルギー発電、新エネルギー車など、多くの分野で幅広く使用されています。新エネルギー車の開発と可変周波数白物家電の普及に伴い、IGBT市場はますます活況を呈しています。IGBTは、産業用途における機器の自動化レベルと制御精度を向上させるだけでなく、製品の体積と重量を削減し、材料を節約しながら、電気エネルギーの利用効率を大幅に向上させます。

IGBTは600V以上の電圧において大きな利点を持ち、現在では6500Vの高電圧にも適用可能です。高電圧分野では、SiC MOSFETがIGBTの競合製品ですが、コストが依然として高いのが現状です。

アプリケーションの継続的な高度化に伴い、IGBTチップおよびモジュールには新たな要求が課せられるようになった。チップには面積の縮小と高速スイッチングが求められ、IGBTにはより高い電圧と電流に対応し、低損失かつ高信頼性が求められる。

車載用パワーモジュールには、高い電気的動作信頼性、長い寿命、優れた省エネルギー性、強力な耐干渉性、軽量性、小型化などが求められます。

様々な用途のニーズに対応するため、パワーモジュールのパッケージング技術も絶えず発展しており、主にシリコンデバイス向けの新技術、熱抵抗の低減、新しいチップ溶接方法、両面放熱、集積度の向上などが含まれます。

3.2 新エネルギー車はIGBTモジュールの成長を牽引する主要因である

新エネルギー車向けパワー半導体の価値は大幅に増加しており、その価値は主に、電力制御、電動駆動、バッテリーシステムを含む自動車の「3つの電力」システムから生まれています。電力制御ユニットでは、IGBTまたはSiCモジュールが高電圧直流を交流に変換し、三相モータを駆動します。車載充電器のAC/DCおよびDC/DCコンバータでは、IGBTまたはSiC、MOS、SBDの単体ICが使用されます。電動パワーステアリング、ウォーターポンプ、オイルポンプ、PTC、エアコンコンプレッサーなどの高電圧補助コントローラでは、IGBTの単体ICまたはモジュールが使用されます。ISGスタートストップシステムでは、電気自動車のウィンドウワイパーなどの低電圧コントローラにMOSの単体ICが使用されます。

? (1) 電気速度制御システム: 新エネルギー車のモーター速度制御システムには、主に2種類の電力デバイスがあります。DCモーター用チョッパとACモーター用インバータです。(1) チョッパ: DCモーター速度制御システムでは、一般的にチョッパが使用されます。電力回路は比較的単純で、効率は比較的高いです。電力デバイスの開発により、チョッパの周波数は数千ヘルツに達することができ、DC牽引速度制御に非常に適しています。新エネルギー車はDCモーターで駆動されます。直巻モーターでも他励モーターでも、チョッパは電力変換器として使用されます。チョッパの電力デバイスは、主にMOSFETとBJTを使用します。(2) インバータのDC/DC変換モードでは、一般的にDCチョッパ＋インバータとDC/DAインバータの2つの方法があります。新エネルギー車の電源電圧は低いため、前者の方法を使用すると、エネルギー伝送リンクが多すぎて、システム全体の効率が低下します。PWM電圧インバータを使用すると、回路が単純で、リンクが少なく、効率が高くなります。さらに、共振型DCリンクコンバータや高周波共振型ACリンクコンバータも登場している。共振型コンバータは、ゼロ電圧またはゼロ電流スイッチング技術を採用しているため、スイッチング損失が小さく、電磁干渉が少なく、ノイズが少なく、電力密度が高く、信頼性が高いという利点がある。

（２）エネルギー変換器：新エネルギー車のエネルギー変換器の主要コンポーネントはパワーデバイスです。現在一般的に使用されているパワーデバイスには、CTO、BJT、MOSFET、IGBT、SITSITH、MCTなどがあります。中でも、CTOとMCTは、スイッチング速度が高く、エネルギー伝送能力が高く、動特性が優れており、信頼性が高いため、電気自動車の駆動に非常に適しています。同時に、パワーデバイスはエネルギー変換器の構造に影響を与える可能性があります。DC-DCコンバータとDC-ACコンバータは、それぞれDCモータとACモータで使用されます。

（３）車載充電器：車載充電器の開発は、各電気自動車のバッテリーに交流グリッドからの電力を効果的に補給できるため、新エネルギー車の開発に不可欠な条件です。充電器の機能は交流を直流に変換することであり、IGBTなどのパワーデバイスの使用が必要です。新エネルギー車は、これらのパワーデバイスに新たな要求を突きつけています。定電流・定電圧の3段階充電だけでなく、高効率、軽量、自己診断や自動充電などの複数の保護機能、充電時間曲線のプログラミング機能、バッテリー温度の監視機能、電力網への汚染がないことも求められています。

（４）充電ステーション：新エネルギー車に不可欠な基本サポート設備として、我が国の充電ステーション産業も急速な成長期にあり、将来の市場スペースは広大です。インフィニオンの統計によると、100kWの充電ステーションには200～300米ドル相当の電力デバイスが必要であり、IGBTモジュールが充電ステーションの中核デバイスです。

電気自動車の種類によって、必要なパワー半導体デバイスの量は異なります。純粋な電気自動車の台数が増加するにつれて、車載用パワー半導体デバイスの需要と価格はともに上昇するでしょう。

インフィニオンのデータによると、2020年には48Vマイルドハイブリッド車には90ドルのパワー半導体が、電気自動車やハイブリッド車には330ドルのパワー半導体が追加で必要になるという。

2019年には、世界の電気自動車の台数は2.21万台に達し、前年比10%増加した。一方、中国の新エネルギー車の販売台数は120万60​​00台で、前年比4.0%減少した。

2020年11月の新エネルギー車の生産台数は19万8000台、販売台数は20万台で、それぞれ前年同月比75.1%増、104.9%増となった。2020年1月から11月までの新エネルギー車の生産台数は111万9000台、販売台数は110万9000台で、生産台数は前年同月比0.1%減、販売台数は前年同月比3.9%増となった。

ブルームバーグNEFは、世界の新エネルギー車の販売台数が2025年には11万台に達し、そのうち中国が50%を占めると予測している。2030年には28万台、2040年には56万台に達すると見込まれており、その頃には電気自動車の販売台数が新車販売台数全体の57%を占めるようになるだろう。

車載用パワー半導体は難しく、高度に集中しており、欧米のメーカーが中核的な優位性を占めている。2019年の世界の車載用半導体市場は37.2億米ドルに達した。インフィニオンが市場シェア13.4%で1位となり、上位5社で合計49.1%を占めた。車載用パワー半導体の世界最大の企業はインフィニオンで、市場シェアは25.5%。2番目に大きい企業はSTマイクロエレクトロニクスで、市場シェアは13.9%。上位5社で合計62.1%を占めており、高度に集中していることを示している。

スターセミコンダクターは急速に成長している。中国の自動車業界は、車載パワー半導体の分野では基盤が弱く、発展が遅い。しかし、近年、中国の電気自動車は急速に発展しており、IGBT業界の発展も牽引している。Zos Automotive Researchのデータによると、販売データに基づくと、2019年の中国の新エネルギー車用IGBT分野では、インフィニオンが49.3%のシェアで1位、主に自社製品を供給しているBYDが20%で2位、スターセミコンダクターが16.6%のシェアで3位となっている。

3.3 産業制御、新エネルギー、家電製品の周波数変換などの分野がIGBTの安定的な成長を促進する

パワー半導体デバイスは、電力管理業界でますます広く利用されるようになっています。今後、産業制御、新エネルギー、可変周波数家電、データセンター、5G、IoTなどの分野がパワー半導体デバイスの急速な成長の中核分野となり、IGBTの需要は増加し続けるでしょう。

3.3.1 産業制御はIGBTの最大の応用分野であり、需要は着実に増加している。

IGBTモジュールは、周波数変換器やインバータ溶接機など、従来の産業用制御・電源産業における主要部品であり、この分野で広く使用されています。産業用制御・電源産業市場が徐々に回復するにつれて、この分野におけるIGBTモジュールの市場規模も徐々に拡大していくと予想されます。

1) 周波数変換器業界: IGBTモジュールは、周波数変換器において従来のトランジスタの役割を果たすだけでなく、整流部も備えています。コントローラによって生成された正弦波信号は光結合によって絶縁され、IGBTに入力されます。IGBTは、信号の変化に応じて、380V（220V）に整流された直流電力を交流電力に変換して出力します。

我が国の周波数変換器産業の市場規模は概して拡大傾向にあります。周波数変換器は新エネルギー分野に進出し、冶金、石炭、石油化学などの産業分野でも着実な成長を維持しています。都市化率の上昇を背景に、地方自治体や鉄道輸送などの公共事業における周波数変換器の需要は増加し続け、市場規模の拡大を促進しています。今後数年間、政策に牽引され、高効率・省エネ機能を備えた高電圧インバータの市場は拡大を続けるでしょう。2023年までに、高電圧インバータの市場規模は約17.5億元に達すると見込まれています。

2) インバータ溶接機業界: インバータアーク溶接電源、別名アーク溶接インバータは、新しいタイプの溶接電源です。この種の電源は、一般的に入力整流器による整流とフィルタリングによって三相電源周波数（50 Hz）の交流ネットワーク電圧を直流に変換し、高出力スイッチング電子部品（IGBT）の交互スイッチング動作によって数千ヘルツから数万ヘルツの中間周波数交流電圧に反転させます。同時に、トランスによって溶接に適した数十ボルトの電圧に降圧され、その後再び整流され、リアクタンスによってフィルタリングされて、かなり安定した直流溶接電流を出力します。

国家統計局のデータによると、我が国の2018年の電気溶接機の生産台数は853万3000台で、2017年と比較して58万4600台増加しました。溶接機市場の継続的な活況は、IGBTの需要の緩やかな増加も確実にするでしょう。

3.3.2 太陽光発電と風力発電が急速に成長し、IGBTは新たな成長要因を迎えている

新エネルギー発電による電力出力は系統の要件を満たさないため、太陽光発電インバータまたは風力発電インバータを介して直流電力に整流し、系統に入力する前に系統の要件を満たす交流電力に変換する必要があります。IGBTモジュールは、太陽光発電インバータおよび風力発電インバータの中核部品です。新エネルギー発電産業の急速な発展は、IGBTモジュール産業の継続的な成長のもう一つの原動力となるでしょう。2015年の世界の発電量は6414 GWで、2025年には8647 GWに達すると予想されており、10年間のCAGRは3.0%です。そのうち、再生可能エネルギー発電はCAGRが5.9%と、より速い成長率を示しています。さらに細分化すると、太陽光発電と風力発電の成長率は再生可能エネルギー発電の複合成長率よりも高く、太陽光発電の15～25年間のCAGRは、風力発電のCAGRは16.4%で、業界の平均成長率をはるかに上回っています。地域別に見ると、風力発電は中国、ヨーロッパ、米国で急速に成長しており、太陽光発電は中国、ヨーロッパ、米国、その他のアジア太平洋地域で急速に成長しています。

風力発電：風力発電は主に中国と米国が積極的に開発を進めています。中長期的に見ると、風力発電量は着実に増加しています。火力発電と比較すると、風力発電所1MWあたりの半導体需要は火力発電所の30倍にもなります。風力タービンの出力は2011年には1.5MWでしたが、2017年には2～3MWにまで増加しました。風力発電量の着実な増加は、パワー半導体に対する新たな需要を生み出すでしょう。

太陽光発電：IHSは、太陽光発電からのIGBTモジュール需要の複合成長率が2016年から2021年にかけて9.0%になると予測しています。グリーンエネルギーである太陽光発電とインバータの系統連系のニーズに効果的に対応するためには、制御、ドライバ、出力電力デバイスの適切な組み合わせが必要です。IGBTはパワースイッチとして不可欠な選択肢であり、PVインバータもSiCベースのデバイスの最初のバッチの1つとなるため、IGBTの価値は大幅に上昇するでしょう。

中国の太陽光発電インバーターメーカーは台頭しており、IGBTも成長している。現在、ファーウェイとサングロウを中心とする国内メーカーは、太陽光発電インバーター市場で次々と躍進を遂げている。SolarEdgeの統計によると、2018年にはファーウェイの世界インバーター市場シェアは22%に達し、世界第1位となった。サングロウの市場シェアは15%で、世界第2位である。特に三相ストリングインバーター市場では、ファーウェイの市場シェアは2017年に56%に達し、圧倒的な市場優位性を示している。中国の太陽光発電インバーターメーカーの急速な発展は、国内IGBTの代替において、大きな現地化の優位性をもたらしている。

3.3.3 世界の家庭用電化製品における周波数変換の普及は加速しており、IGBTは良好な発展機会に直面している。

IGBTモジュールは、可変周波数家電インバータの中核部品です。IGBTの高周波開閉機能により、次の利点が得られます。1. 導通損失とスイッチング損失が小さい。2. 優れたEMI性能。スイッチング損失を妥当な範囲内に維持しながら、駆動抵抗のサイズを変更することでEMI要件を満たすことができます。3. 強力な短絡耐性。4. 小さな電圧スパイク（家電を保護するため）。世界最大の家電市場および生産拠点である中国は、大規模なIGBT市場も育成しています。エアコン業界を例にとると、世界最大の家電市場および生産拠点である中国は、大規模なIPM市場も育成しています。

家庭用電化製品の周波数変換は、大幅な省エネルギー効果をもたらします。従来の家庭用電化製品と比較して、可変周波数家庭用電化製品は、エネルギー効率、性能、インテリジェント制御の面で明らかな優位性を持っています。近年、周波数変換家庭用電化製品は総合的な開発段階にあり、主にエアコン、電子レンジ、冷蔵庫、給湯器など、消費電力の大きい機器に使用されています。例えば、可変周波数冷蔵庫は、非可変周波数冷蔵庫と比較して、寿命が長く、騒音も少なく、エネルギー消費量を40%削減できます。

2022年には、家庭用電化製品の周波数変換普及率が65%になると予測されています。IHSの統計によると、2017年の世界の家庭用電化製品の販売台数は約7億1100万台で、そのうち4億6700万台が非可変周波数機器で66%を占め、可変周波数機器は2億4400万台で34%を占めていました。可変周波数家庭用電化製品の販売台数は2022年までに5億8500万台に達し、65%を占めると予想され、17年から22年までの販売CAGRは19.1%になると予想されています。一方、非可変周波数家庭用電化製品の販売台数は3億1700万台に減少し、35%を占めると予想されています。

周波数変換家電用パワー半導体の単体価値が大幅に増加しています。可変周波数家電の台数が急速に増加しているため、家電1台あたりの半導体価値が大幅に増加しています。インフィニオンは、非可変家電の半導体価値が0.7ユーロから9.5ユーロに増加すると予測しています。増加する半導体は主にパワー半導体です。9.5ユーロを可変周波数家電1台あたりの平均半導体価値と仮定すると、家電用半導体市場は2017年の26億4500万ユーロから2022年には26億4500万ユーロに成長し、17年から22年の間に年平均成長率（CAGR）16.9%で57億7900万元に達すると予想されます。

IHSのデータによると、家庭用パワー半導体市場規模は2017年の14億4000万米ドルから2021年には26億7000万米ドルに成長し、年平均成長率は1%になると予測されている。

世界的な省エネルギーと環境保護の推進に伴い、白物家電における周波数変換の普及率は徐々に上昇し、周波数変換器の中核部品であるパワー半導体は大きな恩恵を受けるだろう。

3.4 様々な分野での成長：自動車用IGBTモジュールは、2018年から2023年にかけて年平均23.5%の成長率が見込まれる。

世界のIGBT市場規模は2018年に62億1000万米ドルに達しました。IHSのデータによると、世界のIGBT市場規模は2017年に52億5500万米ドルで、2016年比で16.5%増加しました。2018年の世界のIGBT市場規模は約62億1000万米ドルでした。

4. 電気自動車の需要に牽引され、炭化ケイ素は新たな発展の機会に直面している。

4.1 優れた性能、歴史的な瞬間に第三世代半導体が登場

SiCおよびGaNベースのMOSFETは性能限界を突破しており、技術アップグレードが不可欠です。第1世代および第2世代の半導体材料と比較して、第3世代の半導体材料は、バンドギャップが広く、破壊電界が高く、熱伝導率が高く、電子飽和率が高く、耐放射線性が高く、高温、高周​​波、耐放射線、高出力デバイスの製造により適しています。デバイスサイズの小型化と性能向上を目指し、パワーデバイスメーカーは、SiCおよびGaNベースのMOSFETの次世代技術ソリューションを徐々に推進しています。例えば、1) SiCベースのMOSFETは、シリコンベースのMOSFETと比較して結晶構造が非常に安定しており、動作温度は600℃に達することができます。2) SiCの破壊電界強度はシリコンの10倍以上であるため、SiCベースのMOSFETの阻止電圧は高くなります。3) SiCの導通損失はシリコンデバイスよりもはるかに小さく、温度による変化も非常に小さいです。 4) SiCの熱伝導率はSi材料の約2.5倍です。飽和電子ドリフト速度はSiの2倍であるため、SiCデバイスはより高い周波数で動作できます。

SiCは主に白物家電、新エネルギー（電気自動車、風力発電、太陽光発電）、産業用途などに使用されています。

4.2 炭化ケイ素は電気自動車の分野で重要な役割を果たすと期待されている

自動車用途においては、SiC MOSFETは性能面で明らかに優れており、損失を低減し、モジュールの体積と重量を削減できます。IGBTは信頼性と堅牢性において優れています。炭化ケイ素デバイスは、車両の充電システムや電力変換システムに使用され、スイッチング損失を効果的に低減し、動作温度範囲を拡大し、システム効率を向上させることができます。

モデル3はSiC MOSFETを初めて採用し、電気自動車におけるSiCの使用を先駆けた。

テスラのインバータモジュールは、STマイクロエレクトロニクスが提供した24個の炭化ケイ素SiC MOSFETを初めて使用した。その後、インフィニオンもテスラのSiCパワー半導体サプライヤーとなった。パワーモジュールユニット全体は、標準的な6スイッチインバータトポロジーを使用したシングルチューブモジュールで構成されている。各スイッチは4つのシングルチューブモジュールで構成され、合計24個のシングルチューブモジュールとなる。このデバイスの耐電圧は650Vである。モデル3のSiCシングルチューブモジュール設計は、モデルS/XのインフィニオンIGBTシングルチューブのアイデアの使用と一致している。利点は、さまざまな電力レベルでスケーラビリティを実現できると同時に、モジュールパッケージの歩留まりを向上させ、半導体デバイスのコストを削減できることである。

BYD Hanは、SiC MOSFETを使用して加速性能、電力、および耐久性を向上させています。

2020年、BYDのHan EVモーターコントローラーは、BYDが独自に開発・製造したSiC MOSFET制御モジュールを初めて採用し、モーター性能を大幅に向上させた。

炭化ケイ素は優れた加速性能を備えています。ワイドバンドギャップの最も直接的な利点は、高い絶縁破壊電界強度です。これは、高電圧に耐えることができ、より高いシステム電圧を制御できることを意味します。BYD Hanが650Vの電圧プラットフォームを使用できるのも、炭化ケイ素のおかげです。高電圧は低電流を意味し、機器抵抗器での損失を低減します。モーター設計においても、小型で高出力を実現しやすくなります。そのため、BYD Hanは0-100km/h加速性能を3.9秒で容易に達成できます。

炭化ケイ素は、高い確率と長いバッテリー寿命を実現できます。広いバンドギャップによる利点に加えて、炭化ケイ素には2つの大きな利点があります。1つは飽和電子速度が高いこと、もう1つは熱伝導率と耐熱性が高いことです。飽和電子は高速であるため、より大きな電流を流すことができます。炭化ケイ素材料の電子飽和速度は、シリコン材料の2倍です。したがって、デバイスを設計する際には、デバイスの飽和電流から離れた電流強度に合わせやすく、オン状態での抵抗を低くすることができます。これにより、電力損失を減らし、デバイスの発熱を抑え、放熱設計を簡素化できます。特に瞬間的に高電流が流れる状況では、機器の温度蓄積が低減され、耐熱性の向上と材料自体の熱伝導率の向上と相まって、機器の放熱も容易になります。車両はより大きな出力で爆発することもできます。これが、BYD Hanが363kWの出力を実現できる理由です。リン酸鉄リチウムを使用すると、航続距離は605キロメートルに達するが、これは明らかに炭化ケイ素のおかげでもある。

トヨタの燃料電池車「ミライ」は炭化ケイ素モジュールを使用している。

デンソーは、トヨタの燃料電池車「ミライ」に搭載されるSiC（炭化ケイ素）パワー半導体を搭載した新世代ブーストパワーモジュールの量産を開始した。デンソーとトヨタのSiCパワーモジュールは、ハイブリッド車、燃料電池バス、燃料電池乗用車などに採用されている。新型ミライの次世代固体燃料電池コア部品であるトヨタFCスタックは、複数のSiCパワー半導体を用いたFCブーストコンバータと組み合わされている。ブーストコンバータの機能は、入力電圧よりも高い電圧を出力することである。

パワーモジュールのサイズは30%縮小され、損失は70%削減されます。デンソーの計算によると、Siベースのパワー半導体を使用した製品と比較して、SiCパワー半導体（ダイオードとトランジスタを含む）を搭載した新しい昇圧パワーモジュールは、サイズが約30%小さく、損失が約70%削減されます。これにより、車両の燃費向上を図りながら、パワーモジュールの小型化を実現しています。

SiCモジュールを搭載した新型ミライは、航続距離が30%向上した。トヨタは、燃料電池昇圧トランスにSiC半導体を使用し、リチウムイオン低電圧バッテリーを採用することで、システム全体のエネルギー消費損失を低減できると説明した。同時に、燃料電池スタックの性能向上に加え、触媒アクティブ再生制御技術を用いることで発電効率も向上させた。その結果、新型ミライのWLTC走行条件下における最大航続距離は約850kmとなり、従来モデルより約30%向上した。

4.3 シリコンカーバイドパワーデバイスの市場規模は2027年には10億米ドルを超えると予測されている。

シリコンカーバイドパワーデバイスの市場規模は、2027年には100億米ドルを超えると予測されています。シリコンカーバイドパワーデバイスの市場規模は、2018年には約3億9000万米ドルでした。新エネルギー車や電力機器などの分野における莫大な需要に牽引され、IHSはシリコンカーバイドパワーデバイスの市場規模が2027年までに100億米ドルを超えると予測しています。2021年からは、電気自動車に牽引され、SiC MOSFETは急速な成長を維持し、最も売れているディスクリートSiCパワーデバイスになるでしょう。

5. パワー半導体の80%以上は輸入品に依存しており、国内企業は追いつこうと努力している。

5.1 パワー半導体の分野では、欧米および日本の企業が明らかに優位性を持っている。

インフィニオンの統計によると、2019年の世界のパワー半導体デバイスおよびモジュール市場規模は210億米ドルでした。欧州、米国、日本の3カ国が市場を牽引する傾向を示しました。インフィニオンが19%で首位、ONセミコンダクターが8.4%で2位となりました。上位10社の合計市場シェアは58.3%でした。

2019年、世界のMOSFET市場は8.1億米ドルに達した。インフィニオンが24.6%の市場シェアで圧倒的な首位に立ち、上位5社の市場シェアは59.8%に達した。ウィングテックに買収されたネクスペリア・セミコンダクターと、中国で成長したチャイナ・リソーシズ・マイクロエレクトロニクスがそれぞれ4.1%と3.0%を占め、トップ10入りを果たした。

2019年のIGBTモジュール市場規模は33億1000万米ドルでした。インフィニオンが市場シェア35.6%で首位となり、上位5社で合計68.8%を占めました。中国で成長を遂げた大手IGBT企業であるスターセミコンダクターは近年急速に発展し、トップ10入りを果たしました。2019年には市場シェア2.5%で8位にランクインしました。

2019年の個別IGBT市場規模は14億4000万米ドルでした。インフィニオンが市場シェア32.5%で首位に立ちました。上位5社で全体の63.9%を占めました。中国のメーカーであるSilan Microは市場シェア2.2%でトップ10入りを果たしました。

2019年のIPM市場規模は15億9000万米ドルでした。日本の三菱電機が市場シェア32.7%で首位に立ちました。上位5社で全体の76.9%を占めました。中国のSilan MicroelectronicsとChina Microelectronicsは、それぞれ1.1%と0.8%の市場シェアでトップ10入りを果たしました。

5.2 中国のパワー半導体企業は追いつき、急速な発展期を迎えている

中国は世界最大のパワー半導体市場です。大手国際企業の収益の大部分は中国からもたらされています。例えば、Dal TechnologyとNXPは、それぞれ収益の50%以上と40%以上を中国本土から得ています。中国は電気自動車の大国でもあります。InfineonのIGBTは中国の電気自動車市場の60%以上を占めています。このように、我が国のパワー半導体市場には巨大な需要があり、国内メーカーには輸入代替の余地が非常に大きいことがわかります。

中国のIGBT自給率は上昇を続けています。智岩コンサルティングのデータによると、2015年以降、中国のIGBT自給率は10%を超え、徐々に上昇しています。自給率は2015年の10.1%から2020年には18.4%に上昇すると予測されています。中国のIGBT産業の生産量は2024年には7800万個に達し、需要は約1億9600万個、自給率は40%に達すると予想されています。全体として、中国のIGBT産業では依然として供給と需要の間に大きなギャップがあり、「国内代替」が今後のIGBT産業の重要な発展方向となるでしょう。

中～ハイエンドのパワー半導体製品は海外市場に依存しています。BYD、Huawei、CRRC、Sungrowなどの中国企業は、世界有数のパワー半導体顧客です。しかし、これらの企業は依然として、パワー半導体の調達において、Infineon、富士電機、三菱電機などの海外サプライヤーに大きく依存しています。中国は電気自動車とハイブリッド車の最大の市場ですが、海外のサプライチェーンは依然として中国のほとんどのシステムにパワー半導体モジュールを提供しています。世界のパワー半導体市場では、中～ハイエンド製品のメーカーは主にヨーロッパ、米国、日本に集中しています。ヨーロッパ、米国、日本のパワー半導体メーカーのほとんどはIDMメーカーです。Infineon、ON Semiconductor、STMicroelectronics、三菱電機、東芝などが業界をリードする企業です。台湾、中国も比較的大きなパワー半導体生産国です。メーカーのほとんどはファブレスメーカーで、製品は主にローエンド分野に集中しています。私の国のパワー半導体市場は、世界の需要の約36%を占めています。高級品分野では、約80％が輸入品に依存している。

中国のパワー半導体産業は急速に発展しています。中国の半導体メーカーは主にIDMモデルに基づいており、生産チェーンは比較的完成しています。製品は主にダイオード、低電圧MOSデバイス、サイリスタなどのローエンド分野に集中しています。IGBTは徐々にブレークスルーを遂げています。生産技術は成熟しており、コスト面で優位性があります。業界をリードする企業の収益性は、台湾や中国のメーカーよりもはるかに高いです。新エネルギー、電力、鉄道輸送などのハイエンド製品分野では、国内メーカーはごく少数しか生産能力を持っていません。ハイエンド製品市場は主にインフィニオン、オン・セミコンダクター、ルネサス、東芝などの欧米および日本のメーカーによって独占されています。

現在、国内外のIGBT市場は依然として外国企業が大部分を占めています。スターセミコンダクターを筆頭とする国内IGBT企業は急速に発展しており、産業制御、電気自動車、風力発電、太陽光発電、電力、高速鉄道の分野で徐々にブレークスルーを起こし、シェアを継続的に拡大しています。2019年の出荷量に基づくと、中国の電気自動車用IGBT市場ではインフィニオンが49.3%のシェアで最大シェアを占め、BYDが20%でそれに続きます。（主に自社製品で）スターセミコンダクターは16.6%で3位にランクインしています。スターセミコンダクターは電気自動車用IGBT分野で90%を超える高いチップ自給率を誇っています。

我が国のパワー半導体市場では、国内メーカーが低価格製品分野で輸入品の代替を始めています。Wingtech Technologyが買収したNexperia、Star Semiconductor、China Resources Micro、Xinjie Neng、Lion Micro、China Microelectronics、Yangjie Technology、Silan Micro、Sanan Optoelectronics、Jiejie Microelectronicsなどは、業界でも質の高い企業ですが、市場シェアはまだ低いままです。

6. 業界セグメントリーダーについて楽観的

現在、国内のパワー半導体産業チェーンはますます完成度が高まり、技術も飛躍的に進歩しています。中国は世界最大のパワー半導体消費国であり、2019年には世界需要の35.9%を占め、成長率は世界を大きく上回っています。今後、新エネルギー（電気自動車、太陽光発電、風力発電）、産業制御、周波数変換家電、IoT機器などの需要により、中国の需要成長率は引き続き世界を上回ると予想され、業界は着実に成長していくでしょう。国内代替については、各セグメントのリーダーであるStar Semiconductor、China Resources Micro、Hua Hong Semiconductor、Silan Micro、New Clean Energy、Leon Micro、Sanan Optoelectronics、Wingtech Technology、CRRC Times Electricに期待しています。

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