1.1 国内の電力機器市場は巨大であり、輸入代替の加速が業界発展のテーマとなっている。

半導体製品は、集積回路、個別部品、その他のカテゴリに分類され、中でも半導体パワーデバイスは個別部品の重要な部分を占めています。集積回路は、さまざまな基本回路部品を小さなチップ上に集積し、パッケージ化して多機能ユニットを形成します。主に情報の処理、記憶、変換を実現します。個別部品とは、単一機能の基本回路部品を指し、主に電気エネルギーの処理と変換を実現します。個別部品には、主にパワーダイオード、パワートランジスタ、サイリスタ、MOSFET、IGBTなどの製品が含まれます。当社が製造するMOSFETシリーズ製品とIGBTシリーズ製品は、国内トップレベルの技術水準を誇る半導体個別部品製品です。

個別デバイス技術の開発は、下流のニーズによって推進され、より幅広いアプリケーションシナリオに対応するために、性能、構造、材料などの改良と反復が行われてきました。初期のダイオードとトランジスタは主に産業システムと電力システムで使用されていました。サイリスタは制御性を向上させ、パワーMOSFETやIGBTなどのデバイスは高周波と低損失性能を大幅に向上させました。スーパージャンクションMOSFETは従来の「シリコン限界」を打ち破り、高出力および高周波アプリケーションのニーズを満たしました。シリコンベースのデバイスは徐々に限界に達し、シリコンに代わる第3世代半導体材料であるSiCとGaNが使用され始めました。

半導体ディスクリートデバイスは、パワーエレクトロニクス製品の基本的かつ中核的な構成要素の一つです。我が国のディスクリートデバイス市場規模は270億元に達しています。国家統計局のデータによると、近年、半導体産業全体に占めるディスクリートデバイス産業の割合は22%から25%の間で推移しています。我が国は世界で最も重要な半導体ディスクリートデバイス製造拠点であり、最大の市場です。中国半導体工業協会のデータによると、我が国の2018年のディスクリートデバイスの年間売上高は266億元に達し、2017年から7.50%増加しました。同時期に、国内のディスクリートデバイスの生産規模は747.1億個に達しました。

近年、我が国の個別デバイス産業における輸入代替の傾向は顕著であり、輸入規模の成長率は大幅に低下している。中国半導体工業協会の統計によると、2018年の我が国の個別デバイス輸入額は28.5億米ドルで、2017年とほぼ同額である。技術開発レベルの観点から見ると、国内産業の現在の全体的な技術レベルは依然として国際的な最先端レベルに遅れている。製品構成は主に低価格の中低価格製品であり、中高価格分野の輸入品が70%以上を占めている。

1.2億ドル規模のパワー半導体市場において、国内デバイスは中級から低価格帯、そして高価格帯のアプリケーションへと移行している。

パワーデバイスは半導体ディスクリートデバイスの重要な構成要素であり、中国の半導体ディスクリートデバイス市場の急速な成長を牽引する主要因となっています。パワーデバイスは主にパワーダイオード、パワートランジスタ、サイリスタ、MOSFET、IGBTなどから構成され、コンピュータ、ネットワーク通信、家電、車載エレクトロニクス、産業用エレクトロニクスなど、ほぼすべての電子機器製造業界で使用されています。さらに、新エネルギー車／充電ステーション、スマート機器製造、IoT（モノのインターネット）、太陽光発電などの新たな応用分野が、半導体パワーデバイスの重要な応用市場として徐々に台頭し、需要の拡大を促しています。

国内のパワー半導体市場は1,000億元規模で、世界のトップ10社は海外の巨大企業が独占している。IHSMarkitの最新統計によると、世界のパワーデバイス市場規模は2018年に約39.1億米ドルで、2021年には44.1億米ドルに成長すると予想されている。現在、国内のパワー半導体産業チェーンはますます改善している。世界最大のパワー半導体消費国である中国の市場需要は2018年に13.8億米ドルに達し、世界需要の35%を占めた。市場規模は2021年には15.9億米ドルに達すると予想されている。

中国のパワー半導体市場における上位3製品は、パワーマネジメントIC、MOSFET、IGBTであり、2018年の中国パワー半導体市場全体のそれぞれ60.98%、20.21%、13.92%を占めている。パワーMOSFETとIGBT市場は急速に成長しており、2016年から2018年までの年平均成長率はそれぞれ15%と12%となっている。

パワーMOSFETとIGBTの市場は急速に成長しており、新エネルギー車が下流アプリケーションの主な推進力となっています。Yoleのデータによると、IGBTとMOSFETのアプリケーションにとって最も重要な2つの分野は、新エネルギー車と産業です。2023年には、新エネルギー車分野の市場規模は3.7億米ドル、産業分野は2.5億米ドルに達すると予想されています。産業オートメーションにおけるサーボモーターインバータ、再生可能エネルギー太陽光発電インバータ、風力発電コンバータ、電気自動車モーター用インバータ、充電ステーション関連設備の急速な発展により、自動車市場と産業市場は、パワー半導体業界で最も急速に成長する2つの分野となり、年平均成長率はそれぞれ8.2%と3.8%に達すると予想されています。

1.3 新しいアプリケーションは産業の発展を促進し、ワイドバンドギャップ材料は技術拡張の方向性を豊かにする

1.3.1 新エネルギー車は、数百億ドル規模の新たな市場を創出すると予想される

従来型自動車のエネルギー転換は、パワー半導体産業の発展を後押ししてきた。新エネルギー車市場は、初期段階では政策、後期段階では市場価格によって牽引される。主要先進国は、電気自動車の開発を加速させるため、自動車のCO2排出量削減に関する時限計画を策定している。欧州連合は、2030年までにCO2排出量を37.5%削減することを目標としており、主要自動車生産国は内燃機関車の販売停止計画を策定している。今後10年間で、政策の実施と市場の波及効果により、各地域で従来型自動車の市場シェアの一部が徐々に新エネルギー車に置き換えられていくと予想される。

車両の電動化の潮流と電気自動車の市場浸透率の上昇が、車載用パワー半導体の市場需要の急速な成長を牽引しています。自動車の電動化が、スタート・ストップ機能のみを使用するマイクロハイブリッドモデルから、エネルギー回生と車載充電を必要とする完全電気自動車へと徐々に進むにつれて、パワーデバイスの需要が増加しています。電気自動車向けのパワー半導体デバイスは、主にモータインバータ、DC/DCコンバータ、補助駆動装置、車載充電インバータ、および車両バッテリー管理ICなどです。

車両を燃料車、プラグインハイブリッド車、純電気自動車に分類し、材料費の割合を比較すると、プラグインハイブリッド車と純電気自動車では動力源として電気システムが導入されたことにより、電子制御システムのコスト割合が大幅に増加していることがわかります。従来の燃料車の電力部品の消費量は1台あたり約50米ドルですが、電気自動車の電力部品の消費量は、48Vマイルドハイブリッド車で1台あたり75米ドルから、純電気自動車で1台あたり455米ドルに増加しています。

工業情報化部のエネルギー自動車産業計画によると、新エネルギー車の販売台数は2025年には全体の25%、2030年には40%を占める見込みです。自動車市場全体の販売成長率は緩やかで、年間成長率はわずか1～2%です。しかし、政策によって普及率が加速すると予想されています。中国の新エネルギー車の販売台数は、2025年には6.4万台、2030年には11万台になると推定されています。新エネルギー車は、技術的なルートによってプラグインハイブリッド車（PHEV）と純電気自動車（EV）に分類できます。EVは現在約80%を占めており、将来的には85%まで増加すると予想されています。短期的には、市場はパンデミックの影響で圧力を受けています。中長期的には、国内の新エネルギー車は急速な成長期に入ると予想されています。今後10年間の複合成長率は25.3%と推定されています。

各車種は大きく異なるため、純電気自動車（EV）で使用される電力デバイスの量は、A00からカテゴリーCの車両まで増加すると想定されます。対応する電力デバイスの値は、800、1000、3000～3500元/台と想定されます。プラグインハイブリッド車（PHEV）は、電気システムが燃料動力システムに接続されるため、電力デバイスの消費量は2,100元/台と想定されます。計算結果：中国の新エネルギー車用電力デバイスの市場規模は、2025年には16億元、2030年には27.5億元に達すると予測されます。

1.3.2 新エネルギー車向けインフラ充電設備

「充電ステーション＋新エネルギー車」は、「従来型燃料車＋ガソリンスタンド」に例えることができます。充電ステーションの建設は新エネルギー車の建設と連携して進めなければならず、そうでなければ車両とステーションの比率が不均衡になります。充電ステーションは、インターフェースの種類によって、AC低速充電とDC高速充電の2種類に分類できます。DC充電ステーションは出力電力が高く、パワー半導体デバイスの消費量がAC充電ステーションよりも高いため、DC充電ステーションは今後の業界発展の主要な方向性であり、パワー半導体市場の協調的な発展を牽引することが期待されます。

我が国の充電ステーション市場の現状と将来動向の予測：1）充電車両数と充電ステーション数の現在の比率は約3：1であり、今後さらに2：1まで低下すると予想される。2）ほとんどの個人用充電ステーションはAC充電方式を採用している。一部の自動車所有者は固定駐車スペースがなく、不動産管理が困難なため、今後は公共充電ステーションが主流となり、個人用充電ステーションは固定駐車スペースを持つ個人所有者に限定されると予想される。3）公共充電ステーションは充電方式によってDCとACに分けられる。現在、公共充電ステーションのAC/DC比率は約6：4である。高出力DC充電のコストが徐々に低下すると仮定すると、将来はAC/DC比率が1：1に近づくと予想される。

公共充電ステーションは急速に発展しており、直流（DC）充電と交流（AC）充電に分けられます。中でも、DC充電ステーションは今後最も急速に成長すると予想されています。現在の公共DC充電ステーションとAC充電ステーションの比率は4：6ですが、2030年には1：1になると見込まれています。試算によると、公共DC充電ステーションの数は2025年には2.1万基、2030年には7.5万基に達すると予測されています。

DC充電は高出力充電方式を採用しています。この方式では、通常のAC充電方式よりも多くのパワー半導体が使用され、IGBTの需要が非常に大きくなります。公共DC充電ステーションにおけるパワーデバイスの需要規模をコストのみを考慮して計算すると、2020年から2025年までの累積市場需要は約14億元、2025年から2030年までの市場需要は約40億元となります。今後10年間で、DC充電ステーション建設におけるパワーデバイスの需要は50億元を超える見込みです。

1.3.3 再生可能エネルギー発電

太陽光発電は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、それを電力網に供給するプロセスです。システムは、太陽電池、バッテリー、およびコントローラで構成されています。太陽光発電プロセスでは直流が発生するため、電力網に接続する前に、直流を電力網の要件を満たす交流に変換する太陽光発電インバータが必要です。太陽光発電インバータは、太陽光発電システム全体の重要な構成要素であり、IGBTは太陽光発電インバータの中核となるデバイスです。太陽光発電インバータには、次の2つの基本的な機能があります。1) 電流の直流/交流変換を完了し、電力網に接続する。2) 太陽光発電システムのエネルギー変換効率を改善および最適化する。インバータのトポロジの選択は、定格出力電力に関連しています。高電圧および高出力の太陽光発電インバータはマルチレベルトポロジを採用でき、中出力の太陽光発電インバータはフルブリッジおよびハーフブリッジトポロジを採用し、小出力の太陽光発電インバータはフォワードおよびフライバックインバータトポロジを採用します。

太陽光発電技術は、コスト削減の余地が大きく、技術進歩が速く、産業化の確実性も高い。将来的に開発されるべき主要な低コストクリーンエネルギー発電方法の一つである。2019年、中国の新規太陽光発電設備容量は30GWであった。中国の太陽光発電産業発展ロードマップによると、今後5年間の新規設備容量の年平均成長率は約9.9%と推定されている。2025年には、新規設備容量は控えめに見積もっても65GW、楽観的に見積もっても80GWに達すると予測されている。

最大の経済的利益を得るために、太陽光発電所の設計容量比は徐々に増加しています。初期の頃は、太陽光発電システムは容量比1:1で設計されていました。その後、技術革新に伴い、容量比を高めることで、インバータの運転効率と発電所の収益を向上させることができます。太陽光発電インバータの交換サイクルを10年と仮定すると、年間太陽光発電インバータ需要は主にその年の新規追加と交換で構成されます。これらの仮定に基づき、2025年の中国の太陽光発電インバータ市場需要は75GWになると推定されます。

太陽光発電インバータは、一般的に集中型、ストリング型、分散型の3種類に分類されます。規模の経済により、集中型の単価はストリング型よりも比較的低くなっています。技術が成熟し、大量生産が進むにつれて、単価は低下傾向にあります。CPIAの予測によると、2019年の国内太陽光発電インバータの加重平均コストは約0.2元/Wで、2025年には0.15元/Wまで低下すると予想されています。パワーモジュールと個別部品のコストが総コストの9～10%を占めると仮定すると、中国の太陽光発電インバータ用パワー半導体の需要は、2019年には約3億9000万元、2025年には9億6100万元と推定されます。今後5年間の国内累積需要は約50億元です。

1.3.4 高性能化への需要が、第三世代材料の工業化を加速させている

第三世代材料は、バンドギャップが大きく、電子飽和ドリフト速度が速く、優れた光電子特性、高速、高周波、高出力、高温耐性、高放射線耐性といった特性を持つため、光電子、無線周波数、パワーエレクトロニクスの分野でデバイスの開発ポテンシャルが非常に高い。現在、シリコン系半導体材料は、その材料特性により物理的限界に近づいている。第三世代化合物半導体材料は、急速に工業化プロセスに入っている。SiCやGaNに代表されるワイドバンドギャップ半導体材料の作製、製造プロセス、デバイス物理は急速に発展している。SiCは、高温耐性、高周波、高出力、高電圧といった特性を持ち、主に太陽光発電インバータ、新エネルギー車、充電ステーションなどの高電圧および駆動分野で使用されている。

GaNは高周波域においてより高い出力とより小さな面積を実現し、主に無線周波数分野で使用されています。GaNは、中低電圧分野における電力管理、発電、出力などの用途を大幅に改善することが期待されています。GaNパワー市場は、主に急速充電によって牽引されています。

下流の新エネルギー車、5G、および民生用電子機器における強い需要を背景に、世界のSiCおよびGaNデバイス市場は今後数年間で25～40%という高い成長率で拡大すると予想されています。ASIACHEM Consultingの推定によると、SiCパワーデバイス市場は2019年に約5億米ドル、2025年には3.5億米ドルに達する見込みです。2019年には、GaN RF市場は約6億4200万米ドル、GaNパワーデバイス市場は約9000万米ドルになると見込まれています。2025年には、RFデバイス市場は30億米ドルを超え、パワーデバイス市場は4億米ドルに達すると予測されています。

1.4 国内のパワーデバイス産業は黄金期に入り、大手企業が最初に恩恵を受ける

市場需要、政策、人材、資本、技術など複数の要因に後押しされ、国内のパワー半導体産業は今後3～5年で黄金期を迎えると予想されている。技術の追いつきの難しさ、産業構造の進展、外部要因の影響など、多角的に分析しても、パワー半導体は近い将来、国内代替が最も急速に進む分野の一つである。外部環境の影響が比較的小さい場合、技術格差の縮小と生産能力の拡大が輸入代替の傾向を支えている。現在、国内のパワーデバイスは中低価格帯製品を急速に置き換えており、今後は中高価格帯分野にも拡大していくと予想される。

電力機器業界全体には、主に4つの発展トレンドが存在する。

（１）産業集中が進み、内生的＋拡張的な発展傾向が見られる。現在、ディスクリートデバイス産業の大手海外メーカーが世界市場の半分を占めており、その構図は安定している。国内産業の構図は小規模、大規模、分散型で、技術と製品の配置は単一である。国内産業の発展における必然的な傾向は、中核的な競争優位性を持つ少数の企業が、継続的な技術蓄積と自主的なイノベーションを通じて製品の認知度と市場シェアを拡大​​し、製造とパッケージングのエンドまで進出することである。

（２）新規市場の高い成長率に加え、国内企業は輸入代替の大きな可能性からも恩恵を受けることが期待されます。近年、我が国は中低価格帯分野で急速に発展してきましたが、中高価格帯製品の市場はまだ開拓されていません。今後、この分野で優れた国内企業は、地理的、技術的、コスト面での優位性を活かし、より多くの発展機会を得るでしょう。

（３）製品性能要件がモジュール化と統合開発を推進する。個別デバイス産業の発展は需要によって推進されている。より高い電力変換効率、安定性、高電圧、高出力、複雑性に対するニーズを満たすために、アセンブリのモジュール化と統合が技術開発の主流のトレンドとなり、設計はより困難になっている。

（４）新興のワイドバンドギャップ材料は産業化の初期段階にあり、国内が追いつくのは比較的困難である。SiCやGaNに代表されるワイドバンドギャップ材料は、従来のシリコンデバイスの性能限界を突破できるという利点があり、非常に戦略的かつ将来性のあるものである。技術的な障壁は材料の製造にあり、国内外の技術格差は絶えず縮小している。

出典：コア産業観察

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