1.1 國內功率元件市場規模龐大，加快進口替代是產業發展的主題。

半導體產品可分為積體電路、分離式元件和其他類別，其中半導體功率元件是分立元件的重要組成部分。積體電路是將各種基本電路元件整合在小型晶片上，然後封裝形成多功能單元，主要實現資訊的處理、儲存和轉換；分立元件是指具有單一功能的基本電路元件，主要實現電能的處理和轉換。分立元件主要包括功率二極體、功率電晶體、閘流管、MOSFET、IGBT等產品。本公司生產的MOSFET系列產品及IGBT系列產品均為國內技術領先的半導體分立元件產品。

分立元件技術的發展受下游需求驅動，其性能、結構、材料等方面不斷改進和迭代，以應對更廣泛的應用場景。早期二極體和電晶體主要應用於工業和電力系統；晶閘管提高了可控性；功率MOSFET和IGBT等裝置在高頻和低損耗性能方面取得了顯著進步；超結MOSFET突破了傳統的“矽極限”，滿足了高功率和高頻應用的需求；矽基元件逐漸發展到極限半導體開始。

半導體分立元件是電力電子產品的基礎核心組件之一。我國分立裝置市場規模達270億元。根據國家統計局數據顯示，近年來分立元件產業在半導體產業總量中的比例一直維持在22%至25%之間。我國是全球最重要的半導體分立元件製造基地和最大市場。根據中國半導體產業協會數據顯示，2018年我國分立元件年銷售額達266億元人民幣，較2017年成長7.50%。同期，國內分立元件產量達747.1億顆。

近年來，我國分立元件產業的進口替代趨勢明顯，進口規模成長顯著下降。根據中國半導體產業協會統計，2018年我國分立元件進口額為28.5億美元，與2017年基本持平。從技術發展水準來看，目前國內產業整體技術水準仍落後國際領先水準。產品結構以低價值中低階產品為主，中高階產品進口量佔比超過70%。

1.2億美元的功率半導體市場，國產元件正從中低端應用轉向高端應用。

功率元件是半導體分立元件的重要組成部分，也是推動中國半導體分立元件市場快速成長的主要動力。功率元件主要包括功率二極體、功率電晶體、閘流管、MOSFET、IGBT等，幾乎應用於所有電子製造業，包括電腦、網路通訊、消費性電子、汽車電子、工業電子等。此外，新能源汽車/充電樁、智慧裝備製造、物聯網、光伏新能源等新興應用領域也逐漸成為半導體功率裝置的重要應用市場，進而帶動了其需求成長。

國內功率半導體市場規模達100億元人民幣，全球前十大企業皆由海​​外巨頭壟斷。根據IHSMarkit最新統計數據顯示，2018年全球功率元件市場規模約39.1億美元，預計2021年將成長至44.1億美元。目前，國內功率半導體產業鏈正在不斷改進。作為全球最大的功率半導體消費國，中國2018年市場需求達13.8億美元，佔全球需求的35%，預計2021年市場規模將達15.9億美元。

2018年，中國功率半導體市場排名前三的產品分別為電源管理IC、MOSFET和IGBT，分別佔中國功率半導體市場總量的60.98%、20.21%和13.92%。其中，功率MOSFET和IGBT市場成長迅速，2016年至2018年的複合年增長率分別為15%和12%。

功率MOSFET和IGBT市場正快速成長，新能源車是下游應用的主要動力。根據優樂半導體（Yole）數據顯示，IGBT和MOSFET最重要的兩大應用領域是新能源汽車和工業。預計到2023年，新能源車領域的市場規模將達到3.7億美元，工業領域將達到2.5億美元。得益於工業自動化領域伺服馬達逆變器、再生能源光伏逆變器和風力發電轉換器，以及電動汽車馬達逆變器和充電樁相關設施的蓬勃發展，汽車和工業市場將成為功率半導體產業成長最快的兩大領域，年複合成長率分別達到8.2%和3.8%。

1.3 新的應用有助於產業發展，寬頻隙材料豐富了技術拓展方向。

1.3.1 新能源汽車預計將帶來價值數百億美元的新增市場。

傳統汽車向新能源汽車的轉型帶動了功率半導體產業的發展。新能源汽車市場早期受政策驅動，後期受市場價格驅動。主要已開發國家已製定汽車二氧化碳排放減排時間表，以加速電動車的發展。歐盟預計到2030年二氧化碳排放量將減少37.5%，主要汽車生產國也已製定停止銷售內燃機汽車的計畫。未來十年，在政策執行和市場傳導的共同作用下，新能源汽車將逐步取代部分傳統汽車市場份額。

汽車電氣化趨勢以及電動車市場滲透率的不斷提高，推動了汽車功率半導體市場需求的快速成長。隨著汽車電氣化程度的逐步提高，從僅用於啟動停止功能的微混車型發展到需要能量回收和車載充電的純電動車，對功率裝置的需求也隨之增長。電動車功率半導體裝置主要包括馬達逆變器、DC/DC轉換器、輔助驅動器、車載充電逆變器和車輛電池管理IC。

將車輛分為燃油車、插電式混合動力車和純電動車，並比較其材料成本佔比，發現由於插電式混合動力車和純電動車引入了電力系統作為動力源，電子控制系統的成本佔比顯著增加。傳統燃油車的動力零件成本約為每輛50美元，而電動車的動力零件成本則從48V輕混車型的每輛75美元增加到純電動車的每輛455美元。

根據工信部能源汽車產業規劃，到2025年，新能源汽車銷售將佔汽車總銷量的25%，到2030年將佔40%。目前，汽車市場整體銷售成長緩慢，年均成長率僅1%~2%。但政策推動下，新能源車滲透率可望加快。預計到2025年，中國新能源汽車銷售將達到6.4萬輛，到2030年將達到11萬輛。根據技術路線，新能源車可分為插電式混合動力車（PHEV）和純電動車（EV）。目前，純電動車的銷量佔比約為80%，預計未來將進一步提升至85%。短期內，受疫情影響，市場面臨一定壓力。但中長期來看，國產新能源車可望進入快速成長期，未來10年複合成長率預估可達25.3%。

由於各車型差異較大，假設純電動車（EV）的動力裝置數量將隨著A00級車型的增加而遞增，並假設相應動力裝置的價值分別為800元、1000元、3000-3500元/輛。由於插電式混合動力汽車（PHEV）是將電力系統連接到燃油動力系統，因此假設其動力裝置消耗量為2,100元/輛。計算結果：預計2025年，中國新能源汽車動力裝置增量市場規模將達到16億元人民幣，2030年將達到27.5億元。

1.3.2 新能源汽車配套基礎設施充電樁

「充電樁+新能源汽車」類似「傳統燃油汽車+加油站」。充電樁的建造進度必須與新能源汽車的建造進度協調一致，否則車電比就會失衡。根據介面類型，充電樁可分為交流慢充和直流快充兩類。由於直流充電樁的輸出功率較高，且功率半導體裝置的功耗也高於交流充電樁，因此直流充電樁是未來產業發展的主要方向，這意味著它們有望帶動功率半導體市場的協同發展。

我國充電樁市場的現況及未來發展趨勢假設：1）目前充電車輛與充電樁的數量比約為3:1，預計未來將進一步下降至2:1。2）目前大多數私人充電樁採用交流充電模式。由於部分車主沒有固定停車位且物業管理有困難，預計未來公共充電樁將成為主流，私人充電樁將僅限於擁有固定停車位的私人車主。 3）公共充電樁依充電方式分為直流與交流兩種。目前，公共充電樁的交流/直流比例約為6:4。假設高功率直流充電成本逐步降低，預計未來交流/直流比例將趨向於1:1。

公共充電樁發展迅速，可分為直流充電樁和交流充電樁兩種。其中，直流充電樁預計未來將成為成長最快的部分。目前公共直流充電樁與交流電充電樁的比例為4:6，預計2030年將達到1:1。根據估算，2025年公共直流充電樁數量將達2.1萬個，2030年將達7.5萬個。

直流充電採用高功率充電方式，其使用的功率半導體裝置數量遠超過普通交流充電方式，對IGBT的需求量龐大。僅基於成本假設，估算公共直流充電樁功率元件的需求規模，2020年至2025年累計市場需求約140億元，2025年至2030年約為400億元。未來十年，直流充電樁建置中功率元件的需求量將超過500億元。

1.3.3 再生能源發電

光電發電是將太陽能轉換為電能併入電網的過程。該系統由太陽能電池、蓄電池和控制器組成。由於光電發電過程產生的是直流電，因此需要光電逆變器將直流電轉換為符合電網要求的交流電才能併網。光電逆變器是整個光電發電系統的關鍵組件，其中IGBT是光電逆變器的核心元件。光電逆變器有兩個基本功能：1）完成直流/交流轉換並連接到電網；2）以提高和優化光電系統的能量轉換效率。逆變器拓樸結構的選擇與額定輸出功率有關。高壓高功率光電逆變器可採用多電平拓樸結構，中功率光電逆變器可採用全橋或半橋拓樸結構，小功率光電逆變器可採用正激式或反激式拓樸結構。

光電發電技術具有龐大的成本降低空間、快速的技術進步和較強的產業化確定性，是未來發展的主要低成本清潔能源發電方式之一。 2019年，中國新增光伏裝置容量為30GW。根據中國光伏產業發展路線圖，未來五年新增裝置容量的複合年增長率預計約為9.9%。到2025年，保守估計新增裝置容量將達到65GW，樂觀估計將達到80GW。

為了實現最大的經濟效益，光電站的設計容量比正在逐步提高。早期光電系統的設計容量比為1:1。後來，隨著技術創新，提高容量比有助於提升逆變器的運作效率和電站的效益。假設光電逆變器的更換週期為10年，則每年的光電逆變器需求主要由新增和替換兩部分組成。基於此假設，我們預計到2025年，中國光電逆變器市場需求將達到75GW。

光伏逆變器通常分為集中式、組串式和分佈式三種類型。由於規模效應，集中式逆變器的單位成本相對低於組串式逆變器。隨著技術成熟和規模化生產的推進，單位成本將呈現下降趨勢。根據中國光電資訊協會（CPIA）預測，2019年國內光電逆變器的加權平均成本約為0.2元/瓦，預計2025年將降至0.15元/瓦。假設功率組件和分立元件的成本佔總成本的9%~10%，則2019年中國光電逆變器功率半導體的需求量預計約為390億元，2025年將達到961億元。未來五年國內累計需求量約5億元。

1.3.4 對更高性能的需求推動了第三代材料的加速產業化

由於第三代材料具有更大的帶隙、更高的電子飽和漂移速度、優異的光電性能、高速、高頻、高功率、耐高溫和高抗輻射等特性，其裝置在光電子、射頻和電力電子領域具有巨大的發展潛力。目前，矽基半導體材料由於其材料特性已接近物理極限。第三代化合物半導體材料已迅速進入產業化進程。以SiC和GaN為代表的寬頻隙半導體材料的製備、製造流程和裝置物理技術發展迅速。 SiC具有耐高溫、高頻、高功率和高電壓等特性，主要應用於光伏逆變器、新能源汽車、充電樁等高壓驅動領域。

氮化鎵（GaN）在高頻下具有更高的功率輸出和較小的面積，主要應用於射頻領域；預計氮化鎵將在中低壓領域的電源管理、發電和功率輸出等應用方面帶來顯著提升。快速充電是氮化鎵功率市場的主要驅動力。

受惠於下游新能源車、5G和消費性電子產品領域的強勁需求，全球碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）裝置市場預計在未來幾年將以25%-40%的高速成長。根據ASIACHEM顧問公司估計，2019年碳化矽功率裝置市場規模約500億美元，到2025年將達3.5億美元。 2019年，氮化鎵射頻（RF）裝置市場規模約642億美元，氮化鎵功率元件市場規模約90萬美元。到2025年，射頻元件市場規模將超過3億美元，功率元件市場規模將達400億美元。

1.4 國內功率元件產業已進入黃金時期，龍頭企業率先受益。

受市場需求、政策、人才、資金和技術等多方面因素的推動，國內功率半導體產業預計在未來3-5年進入黃金發展期。無論從技術追趕難度、產業化佈局進展、外部因素影響等多個角度分析，功率半導體都是未來一段時間內國內替代速度最快的領域之一。在外部環境影響相對較小的情況下，技術差距的縮小和產能的擴張保障了進口替代的趨勢。目前，國產功率元件正在快速取代中低階產品，未來也將繼續向中高端領域擴展。

整個功率元件產業的發展趨勢主要有四大類：

（1）產業集中度提高，呈現內生+外延發展趨勢。目前，海外領先的分立元件廠商佔據全球市場一半的份額，格局穩定。國內產業格局則呈現小、大、分散的趨勢，技術和產品佈局單一。國內產業發展的必然趨勢是，少數擁有核心競爭優勢的企業將透過持續的技術累積和自主創新，擴大產品知名度和市場份額，並向製造和封裝端延伸。

（2）除了新興市場的快速成長外，國內企業可望受益於巨大的進口替代潛力。近年來，我國中低階市場發展迅速，而中高端產品市場尚未完全開放。未來，國內產業的優秀企業將憑藉其地理優勢、技術優勢和成本優勢獲得更多發展機會。

（3）產品性能需求推動模組化和整合化發展。分立元件產業的發展受市場需求所驅動。為了滿足更高的功率轉換效率、穩定性、高電壓、高功率和複雜性等需求，組裝模組化和整合化已成為技術發展的主流趨勢，設計難度也隨之增加。

（4）新興的寬頻隙材料尚處於產業化初期，國內追趕難度較大。以SiC和GaN為代表的寬頻隙材料具有突破傳統矽元件性能極限的優勢，極具戰略性和前瞻性。技術壁壘在於材料製備，但國內外技術差距不斷縮小。

資料來源：核心產業觀察

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