本文内容摘自外包报告。请参阅下方的免责声明和风险条款。

创始人技术·研究框架：

显示面板周期 l 网络安全框架 | 摄像头框架 | ODM | 小米

OLED l 射频芯片 l RISC·V l 半导体设备 | 5G | 华为深度

半导体制造业 l 功率半导体 | 互联网框架 | 技术蓝筹 | 5G

半导体·深度系列：

闻泰科技 l Weir Shares | GigaDevice Innovation | 卓胜伟 l 中卫三安

北方华创 l 汇顶科技l紫光l长电l盛邦l蓝旗l京东方

立讯共享彭丁l受益于富裕家庭声音传输 l 乐信l广丰l华兴l安吉

计算机·深度系列：

纳斯塔尔 l 南洋有限公司 | 安恒信息 | 数字中国 | 长城

中国软件 l 金山办公 | UFIDA 网络 | 浪潮信息 | 迅驰电子

WPS的 l 冲洗 | 维宁健康 | 海康威视 | 大华 | 金山 l 功夫

北华创·深度系列：

北方VS中国微型一 l 北方与中国微型企业，第二部分 | 北方华创 第185页 | 中国微型企业

北方的三个转折点 l 晶圆厂投资研究 | 北方估值之谜 | 设备界的三剑客

功率半导体属于泛模拟电路领域。功率半导体是生活必需品，正如人们需要“柴火、大米、油和盐”一样，机器也需要消耗功率器件。凡是与电能转换相关的领域都需要功率半导体。该行业的波动与大宗商品价格走势一致，产品价格与全球GDP走势密切相关。每4-5年的行业波动与半导体周期高度吻合。

单机硅含量的提升推动了产业发展，而更高的效率和更优的性价比则推动了技术进步。需求来自各行各业，而单机半导体（硅）含量的提升是其核心规律。所有技术进步都指向四个方向：1）更高的功率；2）更小的尺寸；3）更低的损耗；4）更优的性价比。参与竞争的主流厂商均为IDM模式，其策略是：1）在规模化的前提下保证质量；2）在逐年优化单品成本的前提下提高效率。

材料技术的突破推动了该行业的深化发展。产品形态也从单个二极管和MOS管发展到集成IGBT，衬底也从硅衬底发展到宽带隙半导体衬底。更宽的带隙使得产品性能和效率远优于硅衬底功率器件，但目前在性价比方面优势并不明显。未来趋势：随着化合物半导体制造成本的降低，其优势有望取代硅基功率半导体器件。

高附加值产品长期以来一直被欧美厂商垄断，国内替代势在必行。国内IDM模式的工厂寥寥无几，核心工艺几乎全部由欧美厂商自主研发。他们凭借产品优势控制交货周期，从而掌控整个行业的价格体系。尤其对于高压MOS和大功率IGBT等产品，交货周期往往超过50周，且价格自2016年以来基本呈上涨趋势。

IDM模式优势更多，无晶圆厂模式发展更快。2020年的投资机会将来自半导体周期复苏上升的3-4年宏观周期环境。IDM模式公司在成本方面比无晶圆厂模式更具优势。建议关注相关产业链目标：闻泰科技（600745）、捷捷微电子（300623）、扬捷科技（300373）、太极科技（300046）、中芯国际（600360）、星辰半导体（603290）、新能源科技（A18105）、华润微电子（A19303）。

风险提示

1）国产芯片的发展进度低于预期；

2）对集成电路产业的政策支持力度减弱；

3）外国半导体设备公司对国内公司实施设备禁运。

半导体功率器件是指具有单一功能的基本电路元件，主要实现电能的处理和转换。

二极管结构简单，但只能用于整流，无法控制其导通或关断。电流控制开关器件包括功率晶体管和晶闸管。MOSFET 和 IGBT 是压控开关器件，它们易于驱动、开关速度快、损耗低。

功率半导体是电子设备中功率转换和电路控制的核心。它们主要用于电子设备中的电压和频率转换、直流到交流转换等。任何需要电流、电压和相位转换的电路系统都会用到功率器件。MOSFET 和 IGBT 的主要功能是将发电设备产生的电压和频率杂乱的“粗电流”，通过一系列转换调制，转换成具有特定电能参数和功率端、且供需变化的“精细电流”。它们是电子功率转换设备的核心元件之一。

在分立器件的发展过程中，20 世纪 50 年代，功率二极管和功率晶体管被引入并应用于工业和电力系统。

从 20 世纪 60 年代到 70 年代，晶闸管等半导体功率器件发展迅速。

20世纪70年代末，平面功率MOSFET被开发出来；

20 世纪 80 年代末，沟槽式功率 MOSFET 和 IGBT 逐渐普及，半导体功率器件正式进入电子应用时代。

20 世纪 90 年代，超结 MOSFET 逐渐出现，打破了传统的“硅限制”，以满足高功率和高频应用的需求。

2008 年，英飞凌率先推出了屏蔽栅功率 MOSFET，进一步提高了半导体功率器件的性能。

就国内市场而言，大多数分立器件产品，例如功率二极管、功率三极管和晶闸管，已经实现国产化。然而，像MOSFET和IGBT这样的分立器件产品，由于其技术和工艺较为先进，仍然很大程度上依赖进口。未来，这些产品在进口替代方面仍有巨大的空间。

近年来，功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子扩展到新能源、轨道交通、智能电网、变频家用电器等众多市场，市场规模呈现稳步增长态势。据IHS Markit预测，2018年全球功率器件市场规模约为39.1亿美元，预计到2021年将增长至44.1亿美元，年均增长率为4.1%。

目前，国内功率半导体产业链日趋完善，技术也不断取得突破。同时，中国也是全球最大的功率半导体消费国。2018年，中国功率半导体市场需求量达到13.8亿美元，同比增长9.5%，占全球需求的35%。预计未来中国功率半导体市场将继续保持高速增长，2021年市场规模有望达到15.9亿美元，年均增长率为4.8%。

市场研究机构 IC Insights 指出，在各种类型的半导体功率器件组件中，未来增长最强劲的产品将是 MOSFET 和 IGBT 模块。

MOSFET是一种场效应晶体管，可广泛应用于模拟电路和数字电路。它具有导通电阻小、损耗低、驱动电路简单、热阻特性好等优点，尤其适用于计算机、手机、移动电源、车载导航、电动汽车、UPS电源等电源控制领域。

2016年，全球MOSFET市场规模达到6.2亿美元，预计2016年至2022年MOSFET市场的复合年增长率将达到3.4%；预计到2022年，全球MOSFET市场规模将接近7.5亿美元。

根据IHSMarkit的统计数据，2018年我国MOSFET市场规模为2.792亿美元，2016年至2018年的复合年增长率为15.03%。随着全球新能源汽车规模的扩大，预计2016年至2022年汽车应用领域对MOSFET的市场需求将以5.1%的复合年增长率快速增长；到2022年，汽车应用领域对MOSFET的需求将超过计算机和数据存储领域，占整体市场需求的22%。

IGBT是一种复合型全控电压驱动半导体功率器件，由双极型三极管（BJT）和MOSFET组成。它兼具MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降的优点，驱动功率小，饱和电压低。因此，它非常适用于直流电压600V及以上的转换系统，例如交流电机、逆变器、开关电源、照明电路、牵引驱动等。

根据中国工业信息网的数据，到2020年，全球IGBT单管市场规模将达到约6亿美元，这是一个巨大的市场空间。预计未来五年，我国新能源汽车和充电桩市场将带动国内IGBT模块市场需求达20亿元人民币。中国工业信息网数据显示，2018年国内IGBT市场规模达到16.19亿元人民币，2010年至2018年复合年均增长率为14.77%；但我国IGBT起步较晚，未来进口替代空间巨大。

半导体功率器件主要包括功率二极管、功率晶体管、晶闸管、MOSFET、IGBT等，几乎应用于所有电子制造行业，包括计算机、网络通信、消费电子、汽车电子、工业电子等。此外，新能源汽车/充电桩、智能装备制造、物联网、光伏新能源等新兴应用领域也逐渐成为半导体功率器件的重要应用市场，从而推动了其需求增长。在全球功率半导体市场中，工业控制占比34%，汽车占比23%，消费电子占比20%，通信占比23%。

据消费电子协会统计，2013年中国消费电子市场规模达到1,632.5亿元人民币，成为全球最大的消费电子市场。根据2017年3C行业报告，2017年中国消费电子市场规模将超过2万亿元人民币，预计增长7.1%。

手机上的所有接口都需要静电放电防护，例如麦克风、听筒、耳机、扬声器、SIM卡槽、Micro SD卡槽、NFC天线、GPS天线、WiFi天线、触摸屏、2G/3G/4G射频天线、USB接口、锂电池以及电源键位置。大多数手机使用超过20种静电放电防护装置，少数手机使用超过10种。

随着人们对充电效率的要求逐渐提高，手机充电出现了“快速充电”模式，这种模式通过提高电压来实现高电流、大功率充电。但是，高电压存在安全隐患，需要增加同步整流MOS管进行调节；

后来出现了一种更安全的“闪充”模式，它通过低电压、高电流实现高速充电。这种模式对同步整流MOS晶体管提出了更高的要求。目前，比较常用的是GaN FET，它可以实现低发热量和小尺寸的目标。

汽车电子产品在汽车中占据着非常重要的地位。从成本结构的角度来看，它对中高端汽车、电动汽车等而言更为重要。

从传统汽车到新能源汽车，价值增长最快的是功率半导体。在传统燃油汽车中，功率半导体主要用于启动、停止和安全领域，仅占20%。按传统汽车中一个半导体组件的价值计算，其价值约为350美元，而功率器件的价值约为70美元。新能源汽车的电池动力模块需要大量的功率器件，这些器件都包含功率半导体。混合动力汽车的功率器件占比高达40%，纯电动汽车的功率器件占比更是高达55%。按纯电动汽车中一个半导体组件的价值计算，其功率半导体组件的价值约为750美元，而功率半导体组件的价值约为413美元。新能源汽车中使用的功率半导体数量是传统汽车的七倍。

由于新能源汽车不再需要发动机等机械部件，其结构将变得非常简单。汽车结构主要由电池、电机和电子控制系统组成。新能源汽车电子系统主要包括电池管理系统、电机控制器、车载充电器、转换器、逆变器、转向系统、继电器和被动元件。

在实际应用场景中，由于汽车各模块使用交流电，而锂电池的输入电流为直流电，且各种电气设备的电压各不相同，这就需要相应的电源转换系统。根据直流电（DC）和交流电（AC）不同的转换顺序，电源转换可分为四种模式：变压器（AC-AC）、整流器（AC-DC）、转换器（DC-DC）和逆变器（DC-AC）。

变压器（AC-AC）：汽车锂电池的输入电压在12V-36V之间，而民用电压为220V。需要使用变压器将民用电压转换为输入电压。

整流器（AC-DC）：锂电池需要用直流电（DC）充电，而充电桩提供的是交流电（AC），因此汽车充电器必须使用直流转换器。

直流-直流转换器：输入端为锂电池提供的固定直流电压，输出端为可变直流电压。在电动汽车中，它主要用于将300V升压至650V以进行电力传输，将12V电路降压供电，以及为电池储能提供稳压转换。

逆变器（直流-交流）：新能源汽车配备可充电锂电池，利用储存的电能驱动电机，从而驱动车辆。逆变器的作用是将可充电电池的12V直流电转换为驱动电机所需的220V三相交流电，为新能源汽车提供基本的驱动力。

2014年至2021年，全球燃油汽车年销量从87多万辆增至98多万辆，年均增长率为2%；新能源汽车（包括纯电动和混合动力汽车）销量从270,000万辆增至4.7万辆，年均增长率为50%。其市场渗透率从2014年的0.3%增至2021年的4.0%。

近年来，我国新能源汽车的生产和销售显著增长，渗透率持续提升。据中国乘用车协会数据显示，我国新能源乘用车销量从2014年的100,000万辆快速增长至2018年的1.25万辆，年均复合增长率高达91%。据中国汽车工业协会数据显示，2019年第一季度我国新能源汽车销量为250,000万辆，同比增长超过117%。预计今年新能源汽车产量有望突破1.6万辆。

汽车功率半导体市场预计将达到8亿美元，复合年增长率为7%。2018年，全球汽车销量为97.5万辆，其中新能源汽车销量为2万辆。假设未来三年传统燃油汽车销量每年增长2%，新能源汽车销量每年增长30%，则传统燃油汽车的功率半导体芯片价值为56美元，混合动力汽车的功率半导体芯片价值为240美元，纯电动汽车的功率半导体芯片价值为413美元。预计到2022年，燃油汽车销量将达到99.2万辆，新能源汽车销量将达到5.8万辆。汽车功率半导体市场预计将达到8亿美元，复合年增长率为7%。

截至2017年底，我国新增光伏发电装机容量53.06万千瓦，累计装机容量130亿千瓦，新增装机容量和累计装机容量均位居世界第一。其中，光伏电站新增装机容量33.62万千瓦，同比增长11%；分布式光伏发电新增装机容量19.44万千瓦，同比增长3.7倍。

风力发电的逆变器设备可以将电池中的12V直流电转换为与市电相同的220V交流电。逆变器主要由MOS场效应管和功率变压器为核心，并采用模拟电路技术连接。2016年至2018年，我国风电装机容量从18.73GW增长到21GW。仅2019年前五个月，装机容量就增加了6.88GW，呈现出快速增长的趋势。

在智能电网的各个方面，整流器、逆变器以及特高压直流输电中的柔性交流输电系统（FACTS）等柔性输电技术都需要大量的功率器件，例如IGBT。据中国工业信息网发布的数据显示，预计到2021年，我国智能电网产业投资规模将达到近2.3万亿元人民币。

功率半导体种类繁多，广泛应用于消费电子、高速铁路、汽车和电网等领域。主要分为单极型和双极型。双极型包括：功率二极管、晶闸管、双极三极管（BJT）、功率晶体管（GTR）、IGBT。单极型包括：MOSFET、肖特基二极管。根据不同产品的物理特性，不同的功率器件适用于不同的电压和频率范围。

功率二极管是结构简单、可靠性高的基本功率器件，广泛应用于工业、电子等各个领域，起到稳压、整流和开关等作用。

二极管分为整流二极管、稳压二极管和高频二极管。

其中，整流二极管和齐纳二极管是功率半导体。

整流二极管主要用于整流、开关、转换（肖特基二极管 SBD）和反相（快速恢复二极管 FRD）。

MOSFET 是功率器件的一个分支，即 MOS（金属氧化物半导体）和 FET（场效应晶体管），它们都是场效应晶体管，利用金属层 (M) 的栅极穿过氧化层 (O) 来控制半导体 (S)，利用电场效应。

功率 MOSFET 器件是用于功率转换和控制的核心半导体器件。功率 MOSFET 器件工作速度快、故障率低、开关损耗小、可扩展性好。它适用于低电压和大电流环境，并且比其他功率器件需要更高的工作频率。

在汽车领域，它们主要用于电源系统中的充电器（AC-DC）和转换器（DC-DC）。2018年全球汽车功率MOSFET市场规模为2.45亿美元，预计2022年将达到3.16亿美元。其中，主要应用的是电压高于600V的高压MOSFET产品。

MOSFET市场的主要份额由英飞凌占据。根据HIS的数据，英飞凌所有产品的综合市场份额为27%，其次是安森美半导体（13%）和瑞萨电子（9%）。在高价值高压MOSFET领域，英飞凌以36%的市场份额领先所有竞争对手。

作为一种新型电力电子器件，IGBT被国际公认为电力电子技术第三次革命最具代表性的产品，是工业控制和自动化领域的核心元件。它的功能类似于人体的心脏，能够根据工业设备中的信号指令调节电路中的电压、电流、频率、相位等参数，从而实现精确控制。因此，IGBT被誉为电力电子行业的“CPU”，广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域。

自20世纪80年代末工业应用以来，IGBT发展迅速。它不仅在工业应用中取代了MOSFET和GTR，甚至扩展到了SCR和GTO占据主导地位的大功率应用领域。在消费电子产品应用中，它也取代了BJT和MOSFET等功率器件的许多应用领域。

在汽车应用中，IGBT主要用于高压环境下的电驱动系统、电源系统和充电桩。其应用范围通常为耐压600V以上、电流10A以上、频率1kHz以上。

电机驱动系统：主要通过逆变器（直流-交流）将可充电电池的12V直流电转换为驱动电机的220V交流电，是电机驱动的核心部件。电机控制系统需要数十个IGBT。例如，特斯拉的三相交流异步电机每相使用28个IGBT，共计84个。其他电机每相使用12个IGBT，而特斯拉则总共使用了96个IGBT。

电源系统：主要用于车辆充电器（AC-DC）和转换器（DC-DC），以实现锂电池充电和所需电压等级的功率转换。

充电桩：电网中的电力均为交流电（AC），充电桩分为快速充电的直流充电桩和慢速充电的交流充电桩。IGBT主要用于直流快速充电桩。

2018 年全球汽车 IGBT 市场容量为 1.84 亿美元，我们估计 2020 年汽车 IGBT 市场容量将达到 2.08 亿美元。

英飞凌、三菱和富士电机在全球IGBT市场占据领先地位。安森美半导体（仙童半导体）主要集中在电压低于600V的低压消费电子行业，而1700V以上的中高压领域主要应用于高速铁路、汽车、智能电网等领域，基本被英飞凌、ABB和三菱垄断。

功率半导体属于泛模拟电路领域。功率半导体是生活必需品，正如人们需要“柴火、大米、油和盐”一样，机器也需要消耗功率器件。凡是与电能转换相关的领域都需要功率半导体。该行业的波动与大宗商品价格走势一致，产品价格与全球GDP走势密切相关。每4-5年的行业波动与半导体周期高度吻合。

高附加值产品长期以来一直被欧美厂商垄断，国内替代势在必行。国内IDM模式的工厂寥寥无几，核心工艺几乎全部由欧美厂商自主研发。他们凭借产品优势控制交货周期，从而掌控整个行业的价格体系。尤其对于高压MOS和大功率IGBT等产品，交货周期往往超过50周，且价格自2016年以来基本呈上涨趋势。

2020年的投资机会将来自半导体周期复苏上升的3-4年宏观周期环境。IDM模式公司在成本方面比无晶圆厂模式公司更具优势。建议关注相关产业链目标公司：闻泰科技（600745）、捷捷微电子（300623）、扬捷科技（300373）、太极科技（300046）、中芯国际（600360）、星辰半导体（603290）、新能源科技（A18105）、华润微电子（A19303）。

风险提示

1）国产芯片的发展进度低于预期；

2）对集成电路产业的政策支持力度减弱；

3）外国半导体设备公司对国内公司实施设备禁运。

注：本文转载自《半导体风向标》，该刊支持知识产权保护。转载请注明原出处及作者。如有侵权，请联系我们删除。

公司电话号码：+86-0755-83044319
传真：+86-0755-83975897
电子邮件：1615456225@qq.com
QQ：3518641314 李经理

QQ：332496225 邱经理

地址：深圳市龙华新区民治大道1079号展涛科技大厦C座809室