1.1 国内功率器件市场规模庞大，加快进口替代是行业发展的主题。

半导体产品可分为集成电路、分立器件和其他类别，其中半导体功率器件是分立器件的重要组成部分。集成电路是将各种基本电路元件集成在小型芯片上，然后封装形成多功能单元，主要实现信息的处理、存储和转换；分立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。分立器件主要包括功率二极管、功率晶体管、晶闸管、MOSFET、IGBT等产品。本公司生产的MOSFET系列产品和IGBT系列产品均为国内技术领先的半导体分立器件产品。

分立器件技术的发展受下游需求驱动，其性能、结构、材料等方面不断改进和迭代，以应对更广泛的应用场景。早期二极管和晶体管主要应用于工业和电力系统；晶闸管提高了可控性；功率MOSFET和IGBT等器件在高频和低损耗性能方面取得了显著进步；超结MOSFET突破了传统的“硅极限”，满足了高功率和高频应用的需求；硅基器件逐渐发展到极限，第三代半导体材料SiC和GaN开始取代硅。

半导体分立器件是电力电子产品的基础核心组件之一。我国分立器件市场规模达270亿元人民币。据国家统计局数据显示，近年来分立器件产业在半导体产业总量中的占比一直保持在22%至25%之间。我国是全球最重要的半导体分立器件制造基地和最大市场。据中国半导体行业协会数据显示，2018年我国分立器件年销售额达266亿元人民币，较2017年增长7.50%。同期，国内分立器件产量达747.1亿颗。

近年来，我国分立器件产业的进口替代趋势明显，进口规模增速显著下降。据中国半导体行业协会统计，2018年我国分立器件进口额为28.5亿美元，与2017年基本持平。从技术发展水平来看，目前国内产业整体技术水平仍落后于国际领先水平。产品结构以低价值中低端产品为主，中高端产品进口占比超过70%。

1.2亿美元的功率半导体市场，国产器件正从中低端应用转向高端应用。

功率器件是半导体分立器件的重要组成部分，也是推动中国半导体分立器件市场快速增长的主要动力。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，从而带动了其需求增长。

国内功率半导体市场规模达100亿元人民币，全球前十大企业均被海外巨头垄断。据IHSMarkit最新统计数据显示，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。目前，国内功率半导体产业链正在不断完善。作为全球最大的功率半导体消费国，中国2018年市场需求达到13.8亿美元，占全球需求的35%，预计2021年市场规模将达到15.9亿美元。

2018年，中国功率半导体市场排名前三的产品分别是电源管理IC、MOSFET和IGBT，分别占中国功率半导体市场总量的60.98%、20.21%和13.92%。其中，功率MOSFET和IGBT市场增长迅速，2016年至2018年的复合年增长率分别为15%和12%。

功率MOSFET和IGBT市场正快速增长，新能源汽车是下游应用的主要驱动力。据优乐半导体（Yole）数据显示，IGBT和MOSFET最重要的两大应用领域是新能源汽车和工业。预计到2023年，新能源汽车领域的市场规模将达到3.7亿美元，工业领域将达到2.5亿美元。得益于工业自动化领域伺服电机逆变器、可再生能源光伏逆变器和风力发电转换器，以及电动汽车电机逆变器和充电桩相关设施的蓬勃发展，汽车和工业市场将成为功率半导体行业增长最快的两大领域，年复合增长率分别达到8.2%和3.8%。

1.3 新的应用有助于产业发展，宽带隙材料丰富了技术拓展方向。

1.3.1 新能源汽车预计将带来价值数百亿美元的新增市场。

传统汽车向新能源汽车的转型带动了功率半导体产业的发展。新能源汽车市场早期受政策驱动，后期受市场价格驱动。主要发达国家已制定汽车二氧化碳排放减排时间表，以加速电动汽车的发展。欧盟预计到2030年二氧化碳排放量将减少37.5%，主要汽车生产国也已制定停止销售内燃机汽车的计划。未来十年，在政策执行和市场传导的共同作用下，新能源汽车将逐步取代部分传统汽车市场份额。

汽车电气化趋势以及电动汽车市场渗透率的不断提高，推动了汽车功率半导体市场需求的快速增长。随着汽车电气化程度的逐步提高，从仅用于启停功能的微混车型发展到需要能量回收和车载充电的纯电动汽车，对功率器件的需求也随之增长。电动汽车功率半导体器件主要包括电机逆变器、DC/DC转换器、辅助驱动器、车载充电逆变器和车辆电池管理IC。

将车辆分为燃油车、插电式混合动力车和纯电动车，并比较其材料成本占比，发现由于插电式混合动力车和纯电动车引入了电力系统作为动力源，电子控制系统的成本占比显著增加。传统燃油车的动力部件成本约为每辆50美元，而电动车的动力部件成本则从48V轻混车型的每辆75美元增加到纯电动车的每辆455美元。

根据工信部能源汽车产业规划，到2025年，新能源汽车销量将占汽车总销量的25%，到2030年将占40%。目前，汽车市场整体销量增速缓慢，年均增速仅为1%~2%。但政策推动下，新能源汽车渗透率有望加快。预计到2025年，中国新能源汽车销量将达到6.4万辆，到2030年将达到11万辆。根据技术路线，新能源汽车可分为插电式混合动力汽车（PHEV）和纯电动汽车（EV）。目前，纯电动汽车的销量占比约为80%，预计未来将进一步提升至85%。短期内，受疫情影响，市场面临一定压力。但中长期来看，国产新能源汽车有望进入快速增长期，未来10年复合增长率预计可达25.3%。

由于各车型差异较大，假设纯电动汽车（EV）的动力装置数量将随着A00级车型的增多而递增，并假设相应动力装置的价值分别为800元、1000元、3000-3500元/辆。由于插电式混合动力汽车（PHEV）是将电力系统接入燃油动力系统，因此假设其动力装置消耗量为2,100元/辆。计算结果：预计到2025年，中国新能源汽车动力装置增量市场规模将达到16亿元人民币，到2030年将达到27.5亿元人民币。

1.3.2 新能源汽车配套基础设施充电桩

“充电桩+新能源汽车”类似于“传统燃油汽车+加油站”。充电桩的建设进度必须与新能源汽车的建设进度协调一致，否则车电比就会失衡。根据接口类型，充电桩可分为交流慢充和直流快充两类。由于直流充电桩的输出功率较高，且功率半导体器件的功耗也高于交流充电桩，因此直流充电桩是未来产业发展的主要方向，这意味着它们有望带动功率半导体市场的协同发展。

我国充电桩市场的现状及未来发展趋势假设：1）目前充电车辆与充电桩的数量比约为3:1，预计未来将进一步下降至2:1。2）目前大多数私人充电桩采用交流充电模式。由于部分车主没有固定停车位且物业管理存在困难，预计未来公共充电桩将成为主流，私人充电桩将仅限于拥有固定停车位的私家车主。3）公共充电桩按充电方式分为直流和交流两种。目前，公共充电桩的交流/直流比例约为6:4。假设大功率直流充电成本逐步降低，预计未来交流/直流比例将趋向于1:1。

公共充电桩发展迅速，可分为直流充电桩和交流充电桩两种类型。其中，直流充电桩预计未来将成为增长最快的部分。目前公共直流充电桩与交流充电桩的比例为4:6，预计到2030年将达到1:1。据估算，2025年公共直流充电桩数量将达到2.1万个，2030年将达到7.5万个。

直流充电采用高功率充电方式，其使用的功率半导体器件数量远超普通交流充电方式，对IGBT的需求量巨大。仅基于成本假设，估算公共直流充电桩功率器件的需求规模，2020年至2025年累计市场需求约为140亿元，2025年至2030年约为400亿元。未来十年，直流充电桩建设中功率器件的需求量将超过500亿元。

1.3.3 可再生能源发电

光伏发电是将太阳能转化为电能并入电网的过程。该系统由太阳能电池、蓄电池和控制器组成。由于光伏发电过程产生的是直流电，因此需要光伏逆变器将直流电转换为符合电网要求的交流电才能并网。光伏逆变器是整个光伏发电系统的关键组件，其中IGBT是光伏逆变器的核心器件。光伏逆变器有两个基本功能：1）完成直流/交流转换并接入电网；2）提高和优化光伏系统的能量转换效率。逆变器拓扑结构的选择与额定输出功率有关。高压大功率光伏逆变器可采用多电平拓扑结构，中功率光伏逆变器可采用全桥或半桥拓扑结构，小功率光伏逆变器可采用正激式或反激式拓扑结构。

光伏发电技术具有巨大的成本降低空间、快速的技术进步和较强的产业化确定性，是未来发展的主要低成本清洁能源发电方式之一。2019年，中国新增光伏装机容量为30GW。根据中国光伏产业发展路线图，未来五年新增装机容量的复合年增长率预计约为9.9%。到2025年，保守估计新增装机容量将达到65GW，乐观估计将达到80GW。

为了实现最大的经济效益，光伏电站的设计容量比正在逐步提高。早期光伏系统的设计容量比为1:1。后来，随着技术创新，提高容量比有助于提升逆变器的运行效率和电站的收益。假设光伏逆变器的更换周期为10年，则每年的光伏逆变器需求主要由新增和替换两部分组成。基于此假设，我们预计到2025年，中国光伏逆变器市场需求将达到75GW。

光伏逆变器通常分为集中式、组串式和分布式三种类型。由于规模效应，集中式逆变器的单位成本相对低于组串式逆变器。随着技术成熟和规模化生产的推进，单位成本将呈下降趋势。据中国光电信息协会（CPIA）预测，2019年国内光伏逆变器的加权平均成本约为0.2元/瓦，预计到2025年将降至0.15元/瓦。假设功率组件和分立器件的成本占总成本的9%~10%，则2019年中国光伏逆变器功率半导体的需求量预计约为390亿元，2025年将达到961亿元。未来五年国内累计需求量约为5亿元。

1.3.4 对更高性能的需求推动了第三代材料的加速产业化

由于第三代材料具有更大的带隙、更高的电子饱和漂移速度、优异的光电性能、高速、高频、高功率、耐高温和高抗辐射等特性，其器件在光电子、射频和电力电子领域具有巨大的发展潜力。目前，硅基半导体材料由于其材料特性已接近物理极限。第三代化合物半导体材料已迅速进入产业化进程。以SiC和GaN为代表的宽带隙半导体材料的制备、制造工艺和器件物理技术发展迅速。SiC具有耐高温、高频、高功率和高电压等特性，主要应用于光伏逆变器、新能源汽车、充电桩等高压驱动领域。

氮化镓（GaN）在高频下具有更高的功率输出和更小的面积，主要应用于射频领域；预计氮化镓将在中低压领域的电源管理、发电和功率输出等应用方面带来显著提升。快速充电是氮化镓功率市场的主要驱动力。

受益于下游新能源汽车、5G和消费电子产品领域的强劲需求，全球碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件市场预计在未来几年将以25%-40%的高速增长。据ASIACHEM咨询公司估计，2019年碳化硅功率器件市场规模约为500亿美元，到2025年将达到3.5亿美元。2019年，氮化镓射频（RF）器件市场规模约为642亿美元，氮化镓功率器件市场规模约为90万美元。到2025年，射频器件市场规模将超过3亿美元，功率器件市场规模将达到400亿美元。

1.4 国内功率器件产业已进入黄金时期，龙头企业率先受益。

受市场需求、政策、人才、资金和技术等多方面因素的推动，国内功率半导体产业预计将在未来3-5年进入黄金发展期。无论从技术追赶难度、产业化布局进展、外部因素影响等多个角度分析，功率半导体都是未来一段时间内国内替代速度最快的领域之一。在外部环境影响相对较小的情况下，技术差距的缩小和产能的扩张保障了进口替代的趋势。目前，国产功率器件正在快速替代中低端产品，未来还将继续向中高端领域扩展。

整个功率器件行业的发展趋势主要有四大类：

（1）产业集中度提高，呈现内生+外延发展趋势。目前，海外领先的分立器件厂商占据全球市场一半的份额，格局稳定。国内产业格局则呈现小、大、分散的趋势，技术和产品布局单一。国内产业发展的必然趋势是，少数拥有核心竞争优势的企业将通过持续的技术积累和自主创新，扩大产品知名度和市场份额，并向制造和封装端延伸。

（2）除了新兴市场的高速增长外，国内企业有望受益于巨大的进口替代潜力。近年来，我国中低端市场发展迅速，而中高端产品市场尚未完全开放。未来，国内行业中的优秀企业将凭借其地理优势、技术优势和成本优势获得更多发展机遇。

（3）产品性能需求推动模块化和集成化发展。分立器件产业的发展受市场需求驱动。为了满足更高的功率转换效率、稳定性、高电压、高功率和复杂性等需求，组装模块化和集成化已成为技术发展的主流趋势，设计难度也随之增加。

（4）新兴的宽带隙材料尚处于产业化初期，国内追赶难度较大。以SiC和GaN为代表的宽带隙材料具有突破传统硅器件性能极限的优势，极具战略性和前瞻性。技术壁垒在于材料制备，但国内外技术差距正在不断缩小。

资料来源：核心行业观察

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