半导体行业研究系列之五（功率半导体）：电力电子核心，国产替代大势所趋 36页

'目录1、功率半导体是系统应用核心器件，战略地位突出51.1、功率半导体是电能转换与电路控制的核心51.2、功率半导体分类51.2.1、二极管：最简单的功率器件71.2.2、MOSFET：高频开关，功率器件最大市场71.2.3、IGBT：电力电子行业“CPU”91.3、功率IC：功率器件与其他元器件集成，用于小电流环境102、新兴应用不断涌现，功率半导体市场持续向好102.1、工业领域对电机需求不断提升112.2、汽车电子价格提升，新能源汽车爆发增长122.3、节能环保意识增强，智能电网普及142.4、5G爆发在即，通信行业对功率半导体需求激增142.5、消费电子领域Type-C接口普及，主板升级换代153、功率半导体欧美日三足鼎立，国产替代正当时163.1、欧美日三足鼎立，中国厂商实力有待提高163.2、供需缺口大，中国功率半导体依赖进口173.3、二极管：市场集中度低，有望率先实现国产替代203.4、MOSFET：中低压市场有望替代，高压市场取得突破213.5、IGBT：自给率不足10%，国内厂商逐个突破214、新材料功率半导体大有可为，国内企业有望弯道超车244.1、碳化硅功率器件前景广阔，欧美日三分天下254.2、氮化镓（GaN）：起步较晚，衬底成本高昂285、受益标的：305.1、捷捷微电（300623）：国内晶闸管龙头企业，打破国外厂商垄断305.2、扬杰科技（300373）：内生外延并举，切入SiC领域315.3、华微电子（600360）：老牌功率半导体企业，新兴领域不断突破325.4、士兰微（600460）：产能加速释放，积极布局GaN领域335.5、闻泰科技（600745）：拟并购安世半导体，未来成长可期345.6、斯达股份：国内IGBT领军企业，受益于下游行业大发展355.7、陆芯科技：新一代功率半导体技术领航企业356、风险提示36图表目录图1：功率器件分类6图2：功率半导体应用领域7图3：2017年功率半导体下游市场结构占比7图4：二极管结构示意图7图5：二极管单向导通示意图7图6：MOSFET结构图8图7：全球MOSFET市场规模稳步增长8图8：2022年MOSFET终端应用占比8图9：IGBT结构图9图10：IGBT主要应用领域9 图11：全球IGBT市场规模持续增长10图12：2017年功率半导体终端市场格局11图13：2017年功率半导体终端市场格局11图14：全球功率半导体器件市场规模稳步增长11图15：工业功率半导体市场规模稳步增长12图16：电动汽车主要功率模块图解12图17：新能源汽车出货量快速增长13图18：汽车电子成本构成（美元）13图19：汽车功率半导体市场规模错误!未定义书签。图20：充电桩安装数量快速增长14图21：充电桩功率半导体市场规模快速增长14图22：全球新增光伏装机量预测14图23：全球光伏功率半导体市场规模预测14图24：全球通信设备市场规模稳步增长15图25：通信功率半导体市场规模稳步增长15图26：Type-C接口设备出货量预测16图27：Type-C接口对MOSFET需求测算16图28：消费电子功率半导体市场规模稳步增长16图29：2017年功率半导体竞争格局情况17图30：2017年全球功率器件供给按照区域划分占比18图31：2017年全球功率器件需求按区域划分占比18图32：8寸晶圆价格持续上涨18图33：二极管市场规模预测稳步增长20图34：二极管进出口数量逐步减少20图35：英飞凌营收稳步增长22图36：英飞凌净利润快速增长22图37：2018年英飞凌营收结构（按地区）23图38：2018年英飞凌营收结构（按产品）23图39：中国IGBT市场供需对比24图40：SiC二极管与Si二极管对比26图41：SiC与GaN应用领域26图42：碳化硅功率器件市场规模（按应用分类）27图43：SiC上下游产业链28图44：氮化镓功率器件市场规模（按应用分类）28图45：氮化镓功率器件厂商29图46：捷捷微电营业收入稳步增长30图47：捷捷微电净利润稳步增长30图48：扬杰科技营业收入持续增长31图49：扬杰科技净利润增长情况31图50：华微电子营业收入稳步增长32图51：华微电子归母净利润快速增长32图52：士兰微营业收入稳步增长33图53：士兰微归母净利润增长情况33图54：闻泰科技净利润快速增长34图55：安世半导体净利润快速增长34图56：斯达股份营收快速增长35图57：斯达股份营利润快速增长35 表1：电力转换的四种基本模式5表2：功率器件各项参数及其应用领域对比6表3：中国厂商与国外厂商对比17表4：功率器件交货期19表5：国内可用于功率器件制造的晶圆线产能19表6：国内新增晶圆产线20表7：2017年中国MOSFET市场格局21表8：全球IGBT供应商排名22表9：全球IGBT供应商排名（按电压）23表10：半导体材料对比25表11：Si基器件与SiC器件价格对比27表12：公司IGBT应用领域和性能36 1、功率半导体是系统应用核心器件，战略地位突出1.1、功率半导体是电能转换与电路控制的核心功率半导体是电子装臵电能转换与电路控制的核心，本质上，是通过利用半导体的单向导电性实现电源开关和电力转换的功能。无论是水电、核电、火电还是风电，甚至各种电池提供的化学电能，大部分均无法直接使用，75%以上的电能应用需由功率半导体器件进行功率变换以后才能供设备使用。模拟IC中的电源管理IC与分立器件中的功率器件功能相似，二者经常集成在一颗芯片中，因此功率半导体包括功率IC和功率器件。功率半导体的具体用途是变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、开关等，相关产品具有节能的作用，被广泛应用于汽车、通信、消费电子和工业领域。在汽车中，汽车蓄电池的输入电压在12V-36V，而民用电电压为220V，将民用电电压转换至输入电压的过程叫做变压。蓄电池的输入电流一般是直流电，将交流电转换为直流电的过程叫做整流。汽车运行时，蓄电池持续输出直流电，而汽车的各个模块需要使用交流电，交流电转换为直流电的过程叫做逆变。汽车蓄电池输出的电压很低，无法满足各个模块的需求，将低电压转换成高电压的过程叫做增幅。电动汽车的马达使用的电流是三相电。首先，蓄电池输出的直流电经过逆变后成为单向交流电，将单向交流电变为三相电的过程叫做变相。表1：电力转换的四种基本模式转换形式代表设备实现功能AC-AC变压器升降压，常用在输配电系统中AC-DC整流器将交流电转化为直流电，常用在电器电源中DC-AC逆变器将直流电转化为交流电，常用在变频器中DC-DC稳压器斩波，常用在仪器仪表中资料来源：基业长青、1.2、功率半导体分类功率半导体主要分为功率器件、功率IC。其中功率器件经历了近70年的发展历程：20世纪40年代，功率器件以二极管为主，主要产品是肖特基二极管、快恢复二极管等；晶闸管出现于1958年，兴盛于六七十年代；近20年来各个领域对功率器件的电压和频率要求越来越严格，MOSFET和IGBT逐渐成为主流，多个IGBT可以集成为IPM模块，用于大电流和大电压的环境。功率IC是由功率半导体与驱动电路、电源管理芯片等集成而来的模块，主要应用在小电流和低电压的环境。根据可控性分类根据功率半导体的可控性可以将功率半导体分为三类，第一类是不可控型功率器件，主要是功率二极管。功率二极管一般为两端器件，其中一端为阴极，另一端为阳极，二极管的开关操作完全取决于施加在阴极和阳极的电压，正向导通，反向阻断，电流的方向也是单向的，只能正向通过。二极管的开通和关断都不能通过器件本身进行控制，因此将这类器件称为不可控器件。第二类是半控型功率器件，半控型器件主要是晶闸管（SCR）及其派生器件，如双向晶闸管、逆导晶闸管等。这类器件一般是三段器件，除阳极和阴极外，还增加了一个控制用门极。半控型器件也具有单向导电性，其开通不仅需在阳极和阴极 间施加正向电压，还必须在门极和阴极间输入正向可控功率。这类器件一旦开通就无法通过门极控制关断，只能从外部改变加在阳、阴极间的电压极性或强制阳极电流变为零。这类器件的开通可控而关断不可控，因此被称之为半控型器件。第三类是是全控型器件，以IGBT和MOSFET等器件为主。这类器件也是带有控制端的三端器件，其控制端不仅可以控制开通，也能控制关断，因此称之为全控型器件。图1：功率器件分类资料来源：根据驱动形式分类根据驱动形式的不同，我们将功率半导体分为三类，第一类是电流驱动型，第二类是电压驱动型，第三类是光驱动型。电流驱动型器件有SCR、BJT、GTO等，这类器件必须有足够的驱动电流才能使器件导通或者关断，本质上是通过极电流来控制器件。GTO和SCR一般通过脉冲电流控制，BJT则需要通过持续的电流控制。电压控制型电路主要是IGBT和MOSFET等，这类器件的导通和关断只需要一定的电压和很小的驱动电流，因此器件的驱动功率很小，驱动电路比较简单。光控型器件一般是专门制造的功率半导体器件，如光控晶闸管。这类器件的开关行为通过光纤和专用光发射器来控制，不依赖电流或者电压驱动。表2：功率器件各项参数及其应用领域对比类型可控性驱动形式导通方向电压特点应用领域二极管不可控型电流驱动单向低于1V电压电流较小，只能单向导电电子设备、工业晶闸管半控型电压驱动单向几千伏体积小、耐压高工业、UPS、电焊机、变频器IGBT全控型电压驱动双向600V以上能承受高电压，不能放大电压电机、逆变器、高铁、汽车MOSFET全控型电压驱动双向十几伏到1000伏开关频率高，不耐超高压，可改变电压高速开关电源资料来源：菱端电子、 图2：功率半导体应用领域图3：2017年功率半导体下游市场结构占比2%15%12%54%17%功率ICMOSFETIGBT功率二极管/整流桥其他资料来源：AppliedMaterials、资料来源：Yole、IHS、1.1.1、二极管：最简单的功率器件二极管是最简单的功率器件，由P极和N极形成PN结结构，电流只能从P极流向N极。二极管由电流驱动，无法自主控制通断，电流单向只能通过。二极管的作用有整流电路、检波电路、稳压电路和各种调制电路。二极管承受的电压和电流较低（锗管导通电压为0.3V，硅管为0.7V），电流一般不超过几十毫安，电压和电流过高会导致二极管被击穿。常见的二极管有肖特基二极管、快恢复二极管、TVS二极管等。图4：二极管结构示意图图5：二极管单向导通示意图资料来源：电子发烧友网、资料来源：富士电机、二极管应用：二极管是最简单的功率器件，由于二极管具有单向导电的特性，通常用于稳压电路、整流电路、检波电路等。齐纳二极管通常用于稳压电路，在达到反向击穿电压前，齐纳二极管的电阻非常高。达到反向击穿电压时，反向电阻降低，在这个低阻区中电流增加而电压保持恒定。TVS二极管常用于电路保护，TVS管的响应速度很高，当TVS管两端经受瞬间高能量冲击时，TVS能以极高的速度将高阻抗降为低阻抗，从而吸收大电流，保护电路。二极管市场规模：整流器由二极管与一些金属堆叠而成，二者在功能上相似，因此将二极管和整流器合并研究。根据Yole的数据，2016年全球二极管及整流器市场规模为33.43亿美元，其中整流器市场规模为27.58亿美元，占比为82.50%。1.1.2、MOSFET：高频开关，功率器件最大市场金属-氧化物半导体场效应晶体管，可广泛运用于数字电路和模拟电路。 MOSFET由P极、N极、G栅极、S源极和D漏级组成。金属栅极与N极、P极之间有一层二氧化硅绝缘层，电阻非常高。不断增加G与S间的电压至一定程度，绝缘层电阻减小，形成导电沟道，从而控制漏极电流。因此MOSFET是通过电压来控制导通，在G与S间施加一定电压即可导通，不施加电压则关断，器件通断完全可控。MOSFET的优点是开关速度很高，通常在几十纳秒至几百纳秒，开关损耗很小，通常用于开关电源，缺点是在高压环境下压降很高，随着电压上升电阻变大，传导损耗很高。MOSFET的导通与阻断都由电压控制，电流可以双向通过。图6：MOSFET结构图资料来源：电子发烧友、MOSFET工作原理：MOSFET本质上是一个开关，开关的导通和关断完全可控。通过脉宽调制，MOSFET可以完成变频等功能。假设一个器件前1秒输入电压为100V，后1秒MOSFET关断，这2秒内相当于持续输入50V的等效电压，这就是脉宽调制的原理。通过控制MOSFET导通关断可以改变电压和频率。MOSFET是功率器件最大市场。MOSFET在功率器件中占比最高，2018年全球MOSFET市场规模为59.61亿美元，占功率器件市场的39.78%。MOSFET的优点在于稳定性好，适用于AC/DC开关电源、DC/DC转换器，因此MOSFET通常用于计算机、消费电子、汽车和工业等领域。Yole预测到2022年MOSFET下游应用中，汽车占比为22%，计算机及存储占比为19%，工业占比为14%。图7：全球MOSFET市场规模稳步增长图8：2022年MOSFET终端应用占比62.5964.2665.9568.8157.1858.3559.6122%45%19%14%807060504030201002016201720182019202020212022MOSFET市场规模（亿美元）汽车计算机及存储工业其他资料来源：Yole预测、资料来源：Yole预测、 1.1.1、IGBT：电力电子行业“CPU”绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合式半导体。IGBT兼具MOS和BJT的优点，导通原理与MOSFET类似，都是通过电压驱动进行导通。IGBT在克服了MOSFET缺点，拥有高输入阻抗和低导通压降的特点，在高压环境下传导损耗较小。IGBT是电机驱动的核心，广泛应用与逆变器、变频器等，在UPS、开关电源、电车、交流电机等领域，逐步替代GTO、GTR等产品。IGBT的应用范围一般都在耐压600V以上，电流10A以上，频率1KHz以上的区域。IGBT固有结构导致其作为高频开关时损耗较大，IGBT工作频率通常为40-50KHz。IGBT的导通与阻断都受电压控制，可以双向导通。图9：IGBT结构图资料来源：21ic、IGBT应用：IGBT的应用领域非常广泛，小到家电、数码产品，大到航空航天、高铁等领域，新能源汽车、智能电网等新兴应用也会大量使用IGBT。按电压需求分类，消费类电子应用的IGBT电压通常在600V以下，太阳能逆变器需要1200V的低损耗IGBT，动车使用的IGBT电压在1700V至6500V之间，智能电网应用的IGBT通常为3300V。图10：IGBT主要应用领域资料来源：摩尔精英、 IGBT分为IGBT芯片和IGBT模块，其中IGBT模块是由IGBT芯片封装而来，具有参数优秀、最高电压高、引线电感小的特点，是IGBT最常见的应用形式，IGBT模块常用于大电流和大电压环境。根据ASMC的数据，2018年全球IGBT芯片市场规模为11.36亿美元，IGBT模块市场规模为37.61亿美元，总计48.97亿美元，占功率器件市场的32.68%。图11：全球IGBT市场规模持续增长45.2947.7537.6140.2343.0131.8434.5713.918.5710.4211.3612.3113.0714.0760504030201002016201720182019202020212022IGBT芯片市场规模（亿美元）IGBT模块市场规模（亿美元）资料来源：Yole预测、1.1、功率IC：功率器件与其他元器件集成，用于小电流环境功率IC通常由功率器件、电源管理芯片和驱动电路集成而来，能承受的电流比较小，能承受大电流的模块一般是IGBT集成形成的IPM模块。功率IC可以分为以下五大类：线性稳压、开关稳压器、电压基准、开关IC和其他功率IC。线性稳压器：传统线性稳压器、LDO稳压器；开关稳压器：AC-DC开关稳压器、DC-DC开关稳压器、隔离开关控制器、非隔离开关控制器；开关IC：电压监控器、定序器、开关、热插拔控制器、以太网电源控制器；电压基准：缓冲放大器、交流放大器；其他功率管理IC：以太网供电控制器、功率因数校正控制器、多通道电源管理IC、多芯片功率级、单芯片功率级、热插拔控制器和其他电源管理IC。2、新兴应用不断涌现，功率半导体市场持续向好功率半导体的应用领域非常广泛，根据Yole数据，2017年全球功率半导体市场规模为327亿美元，预计到2022年达到426亿美元，复合增长率为5.43%。其中，工业、汽车、无线通讯和消费电子是功率半导体的前四大终端市场。根据中商产业研究院的数据，2017年工业应用市场占全球功率半导体市场的34%，汽车领域占比为23%，消费电子占比为20%，无线通讯占比为23%。随着对节能减排的需求日益迫切，功率半导体的应用领域从传统的工业领域和4C领域逐步进入新能源、智能电网、轨道交通、变频家电等市场。 图12：2017年功率半导体终端市场格局图13：2017年功率半导体终端市场格局45040035030025020015010050020172018E2019E2020E2021E2022E全球功率半导体市场规模（亿美元）14%40942636338139332712%10%8%6%4%2%0%同比20%34%23%23%工业汽车无线通讯消费电子资料来源：Yole预测、资料来源：中商产业研究院、受益于工业、电网、新能源汽车和消费电子领域新兴应用不断出现，功率半导体器件市场规模不断增长。根据Yole数据，2017年全球功率半导体器件市场规模为144.01亿美元，预计到2022年功率半导体器件市场规模将达到174.88亿美元，复合增长率为3.96%。图14：全球功率半导体器件市场规模稳步增长157.16162.99168.59174.88137.52144.01149.85200180160140120100806040200201620172018E2019E2020E2021E2022E功率半导体器件市场规模（亿美元）资料来源：Yole预测、2.1、工业领域对电机需求不断提升工业领域是功率半导体最大的市场，数控机床、牵引机等电机对功率半导体需求很大，主要使用的功率半导体是IGBT。随着《中国制造2025》和“工业4.0”不断推进，工业的生产制造、仓储、物流等流程改造对电机需求不断扩大，工业功率半导体需求增加。根据中商产业研究院的数据，2016年全球工业功率半导体的市场规模为90亿美元，受益于工业技术的进步，2020年全球工业功率半导体的市场规模将达到125亿美元，复合增长率为8.56%。 图15：工业功率半导体市场规模稳步增长125115909810614012010080604020020162017201820192020工业功率半导体市场规模（亿美元）资料来源：中商产业研究院预测、2.1、汽车电子价格提升，新能源汽车爆发增长汽车中使用最多的半导体分别是传感器、MCU和功率半导体。其中MCU占比最高，其次是功率半导体，功率半导体主要运用在动力控制系统、照明系统、燃油喷射、底盘安全系统中。传统汽车中，功率半导体主要应用于启动、发电和安全领域，新能源汽车普遍采用高压电路，当电池输出高压时，需要频繁进行电压变化，对电压转换电路需求提升，此外还需要大量的DC-AC逆变器、变压器、换流器等，这些对IGBT、MOSFET、二极管等半导体器件的需求量很大。汽车电机控制系统中需要使用数十个IGBT，特斯拉后三相交流异步电机每相要用到28个IGBT总共使用84个IGBT，加上电机其他部位的IGBT，特斯拉共使用96个IGBT。按照每个IGBT4-5美元的价格计算，双电机IGBT价格大概在650美元左右，如果使用IGBT模块则为1200美元左右。单辆汽车的功率转换系统主要有：（1）车载充电机（chargeronboard），（2）DC/AC系统，给汽车空调系统、车灯系统供电，（3）DC/DC转换器（300v到14v的转换），给车载小功率电子设备供电，（4）DC/DCconverter（300v转换为650v），（5）DC/AC逆变器，给汽车马达电机供电。（6）汽车发电机。图16：电动汽车主要功率模块图解资料来源：中商产业信息网、 电动汽车将搭载大量新的功率模块，拉动功率半导体快速发展。电动汽车将新增大量与电池能源转换相关的功率半导体器件，功率半导体应用大幅上升。根据麦肯锡统计数据，纯电动汽车的半导体成本为704美元，比传统汽车350美元高出近453318218139933173872321181倍，其中功率半导体的成本为387美元，占总成本的55%。图17：新能源汽车出货量快速增长图18：汽车电子成本构成（美元）50045040035030025020015010050020162017201820192020新能源汽车出货量（万辆）8007006005004003002001000新能源汽车传统汽车功率半导体非功率半导体资料来源：观研天下预测、资料来源：麦肯锡、全球汽车功率半导体市场规模稳步增长。根据中商产业研究院、英飞凌数据，2017年全球汽车功率半导体市场规模为58亿美元，预计到2020年达到70亿美元，复合增长率6.47%。图19：汽车功率半导体市场规模稳步增长66705558628070605040302010020162017201820192020全球汽车功率半导体市场规模（亿美元）资料来源：中商产业研究院预测、英飞凌预测、与新能源汽车相配套的充电桩对功率半导体需求也很大，新能源汽车充电桩分为直流IGBT充电桩和交流MOSFET充电桩，直流充电桩的优点在于充电速度快，缺点是价格高昂。直流充电桩的成本约4500美元，交流充电桩的成本约900美元，其中功率半导体占总成本的20%左右。目前直流充电桩按3:1配臵，交流充电桩按5:1配臵，据此我们测算2020年直流充电桩需求为151万个，交流充电桩需求为90.6万个，2020年全球充电桩市场对功率半导体的需求为15.22亿美元。 图20：充电桩安装数量快速增长图21：充电桩功率半导体市场规模快速增长160140120100806040200201820192020直流充电桩（万个）交流充电桩（万个）16151.00106.0090.6072.6763.6043.6015.2210.687.3314121086420201820192020充电桩功率半导体市场规模（亿美元）资料来源：观研天下预测、资料来源：麦肯锡预测、2.1、节能环保意识增强，智能电网普及功率半导体在智能电网和智能电表中应用也非常广泛。智能电网发电过程中使用大量的逆变器和整流器，其中核心的功率半导体是IGBT。光伏电网还需要使用大量的光伏二极管，按常规配臵，1MW的光伏组件约需太阳接线盒5000只，每只太阳接线盒平均需要5只光伏二极管，1MW的光伏组件共需要25000只光伏二极管。同时，用电过程也需要使用变压器对电压进行转换，变压器的核心器件也是IGBT，智能电网对功率半导体需求非常大。配套的智能电表也需要使用功率半导体，智能电表需要使用二极管和桥式整流器来实现电路数据处理，一般情况下需要使用1-2只整流器，9-13只二极管。27.5416.6CAGR18.38%图22：全球新增光伏装机量预测图23：全球光伏功率半导体市场规模预测12010080604020030110.1896.6576.6071.5780.4383.6591.1869.9173.2669.4560.8358.42520151052016201720182019202020210全球新增光伏装机量（GW）全球新增风电装机量（GW）20172020光伏、风电功率半导体市场规模（亿美元）资料来源：FTI预测、赛迪智库预测、资料来源：芯师爷、产业信息研究院预测、2.4、5G爆发在即，通信行业对功率半导体需求激增通信行业也是功率半导体的一大终端市场，其中通信基站和数据中心等设备需要维持全天供电，供电系统中的逆变器、整流器使用大量的功率半导体。5G将成为通信功率半导体市场的增长动力，5G通信带动基站等设备的建设。根据MarketResearchFuture的预测，受益于5G通信爆发，全球通信设备市场规模将维持高速增长，2016年全球通信设备市场规模约288亿美元，预计到2023年市场规模将达 到562亿美元，复合增长率约10%。通信设备市场规模不断提升，功率半导体需求不断增加，根据中商产业研究院数据，全球通信功率半导体市场规模将由2017年的57.45亿美元增长至2020年的65.96亿美元，复合增长率为4.71%，5G基站升级是通信功率半导体市场最重要的推动力。562288CAGR10%图24：全球通信设备市场规模稳步增长图25：通信功率半导体市场规模稳步增长600500400300200100020162023全球通信设备市场规模（亿美元）6865.9662.4459.3957.4566646260585654522017201820192020通信功率半导体市场规模（亿美元）资料来源：MarketResearchFuture预测、资料来源：中商产业研究院预测、2.5、消费电子领域Type-C接口普及，主板升级换代消费电子类型很多，电视、手机、冰箱、空调等产品都要使用功率半导体，一般是小电压的功率半导体，如MOSFET等。2017年消费电子占功率半导体市场的20%。随着消费电子不断升级换代，对电源使用效率、续航提出更高要求，需要更多的功率半导体。Type-C接口普及对功率半导体需求大幅增加，主要使用的功率半导体是MOSFET。Type-C集合了充电、数据、音视频接口的功能，接口不分正反面，不易损伤手机充电口，数据传输速度高于传统USB接口，充电效率高。苹果、华为等公司都大力推进Type-C接口的普及。传统USB接口中使用的MOSFET数量为3个，Type-C接口中MOSFET的数量为5个，消费电子对MOSFET需求增加。根据GSMArena的数据，2017年Type-C接口的渗透率为42%。IHS预计2019年Type-C接口设备的出货量将达到20亿台，其中Type-C在计算机中渗透率将达到80%，在智能手机和平板电脑中渗透率达到50%。USB-IF预计2021年配备Type-C接口的电子设备出货量将达到50亿台。计算机主板升级换代，供电相数增加。MOSFET的作用是稳定电源供给，可用在计算机主板供电中，通常每相供电需要2个MOSFET。目前主流产品的供电相数一般是6相，共需要12个MOSFET。计算机主板升级换代，对MOSFET需求不断增大。 图26：Type-C接口设备出货量预测图27：Type-C接口对MOSFET需求测算5020605040302010020192021Type-C接口出货量（亿台）1093.68642020192021MOSFET需求（亿美元）资料来源：IHS预测、USB-IF、资料来源：预测全球消费电子功率半导体市场规模稳步增长。受益于Type-C接口普及以及电子产品升级换代，消费电子对功率半导体需求稳步增加。根据中商产业研究院数据，2017年全球消费电子功率半导体的市场规模为19.6亿美元，预计到2020年市场规模将达到23亿美元，复合增长率为5.48%。图28：消费电子功率半导体市场规模稳步增长2319.6252015105020172020消费电子功率半导体市场规模（亿美元）资料来源：中商产业研究院预测、3、功率半导体欧美日三足鼎立，国产替代正当时3.1、欧美日三足鼎立，中国厂商实力有待提高欧美日厂商多为IDM模式，实力强劲功率半导体厂商大多有完整的晶圆厂、芯片制造厂和封装厂，英飞凌、安森美等龙头企业均为IDM模式，对成本和质量控制能力很强，实力强劲。欧美日的功率半导体厂家大多是IDM模式，以高端产品为主；中国大陆的厂商大多也是IDM模式，产品以低端二极管和低压MOSFET为主，实力较弱；中国台湾以Fabless模式为主，主要负责芯片制造和封装。功率半导体行业集中度很高，根据IHS的数据，2017年全球前10大功率半导体厂商占据了60.60%的市场份额。其中英飞凌是全球最大的功率半导体厂商，市场占比为18.50%。功率半导体厂商以欧美日为主，中国厂商起步较晚，技术比较落后，与欧美日厂商差距较大。目前功率半导体厂商可以分为三个梯队，第一梯队 是英飞凌、安森美等欧美厂商为主，第二梯队亿三菱电机、富士电机等日本厂商为主，第三梯队是士兰微、安世半导体等中国厂商。MOSFET、IGBT0.72亿美元富鼎电子MOSFET、IGBT1.42亿美元茂达Fabless中国台湾低压MOSFET27.42亿元士兰微IGBT、二极管、MOSFET16.35亿元华微电子IDM中国大陆高压IGBT443.96亿美元东芝工业、军用IGBT416.24亿美元三菱IDM日本汽车工业MOSFET、整流器、IGBT55.43亿美元安森美IGBT、汽车及工业MOSFET83.26亿美元英飞凌IDM欧洲二极管、整流器、MOSFET10.54亿美元DiodesInc.晶闸管、二极管、电路保护产品12.22亿美元LittelFuseIDM美国主要产品2017年营收厂商产业链模式国家/地区表3：中国厂商与国外厂商对比图29：2017年功率半导体竞争格局情况18.50%44.60%9.20%5.30%4.90%4.70%4.10%4.20%4.50%资料来源：IHS、资料来源：芯谋研究、英飞凌安森美意法半导体三菱电机东芝威世富士电机瑞萨其他3.1、供需缺口大，中国功率半导体依赖进口从供给端来看，全球功率半导体的主要产地集中在欧美日，当地厂商拥有先进的技术和良好的成本管理能力，是IGBT和中高压MOSFET的主要制造商，占据全球功率半导体70%的市场份额。其次是中国台湾，中国台湾的厂商从代工向设计的方向发展，与欧美日仍然有一定差距，目前占据全球10%的市场份额。中国大陆以二极管、低压MOSFET、晶闸管等低端功率半导体为主，目前实力较弱，占据全球10%的市场份额。从需求端来看，中国是全球最大的功率半导体消费国。根据Yole数据，中国功率半导体市场空间占全球比例为39%，居第一位；欧洲第二位，占比18%，美国占比8%，日本占比6%，其他地区占比29%。功率半导体呈供需严重不匹配的格局，欧美日的功率器件产量占全球的70%，中国是全球最大的功率器件市场，中国功率器件产能仅占全球的10%，且以低端产品为主，功率器件缺口巨大。 图30：2017年全球功率器件供给按照区域划分占比图31：2017年全球功率器件需求按区域划分占比10%10%29%39%10%70%6%8%18%资料来源：芯师爷、资料来源：芯师爷、Yole、欧美日中国台湾中国大陆其他地区中国大陆欧洲美国日本其他地区晶圆缺货涨价，国产缺口较大功率半导体的制造需要使用8寸晶圆，8寸晶圆供给不足导致功率半导体供需紧张，价格持续上涨。2016-2018年，8寸晶圆价格涨幅超过30%，预计未来8寸晶圆供给紧张的情况还将继续。从晶圆供给端来看，8寸晶圆产能不足导致此轮涨价。受2008年金融危机的影响，全球整机出口疲软，对晶圆需求较低，晶圆厂扩产能的意愿不强。随着全球经济复苏，整机出口回暖，对晶圆需求增加，晶圆供给不足。新建一条晶圆生产线需要1-2年的时间，短期内难以解决晶圆短缺的问题。其次，12寸晶圆生产线挤占8寸晶圆产能。随着制程工艺不断提高，晶圆厂转向12寸晶圆生产投资，部分12寸晶圆生产线由原有的8寸晶圆生产线改造而来，挤占了8寸晶圆产能。目前全球约有70%的晶圆是12寸，8寸晶圆占比约20%，8寸晶圆供给不足。从下游需求端看，模拟芯片与功率半导体争夺8寸晶圆产能。8寸晶圆可用于模拟芯片与功率半导体制造，受益于新能源汽车等领域的爆发，模拟芯片与功率半导体市场规模持续增长，8寸晶圆供不应求。其中模拟芯片市场规模与复合增长率明显高于功率半导体，模拟芯片将抢占8寸晶圆产能，晶圆供需缺口进一步加大。图32：8寸晶圆价格持续上涨0.860.760.790.660.670.680.680.690.7110.90.80.70.60.50.40.30.20.102016Q12016Q22016Q32016Q42017Q12017Q22017Q32017Q42018Q1硅片价格（美元/平方英寸）资料来源：前瞻产业研究院、 表4：功率器件交货期供应商交期(周）交期趋势价格走势中低压MOSFETInfineon16-24延长上涨超过40%DiodesInc.16-18延长Nexperia20-26延长ST28-38延长Vishay20-25延长高压MOSFETInfineon16-20延长上涨超过40%OnSemi16-18延长IXYS17-19稳定ST30-38延长ROHM20-26延长Vishay20-25延长IGBTOnSemi20-24/52延长上涨超过40%Infineon26-39延长MicroSemi20-26延长IXYS20-26延长STM50延长TVS二极管DiodesInc.12-16延长上涨超过10%Littelfuse16延长Vishay25-40延长资料来源：ITTBank、国内8寸晶圆同样面临供给不足的窘境，根据CCID的数据，2017年中国功率器件市场规模约240亿美元，其中本土供应商如扬杰科技、华润微电子、士兰微、捷捷微电等厂商的功率器件营收不超到20亿美元，剩下90%依赖进口。根据芯谋研究的测算，如果国产厂商自给率达到50%，晶圆月产能需要达到100万片/月才能满足国内厂商的需求。目前可用于功率器件制造的晶圆月产能约37万片/月，扣除运营不好或者尚未投入运营的产线，产能约30万片/月，缺口约70万片/月。预计到2023年国内功率器件市场规模将超过300亿美元，晶圆月产能需要达到139公司名称城市晶圆尺寸产能（千片/月）华虹宏力上海8寸60华润微电子重庆8寸43中车株洲所株洲8寸50华润华晶无锡6寸120（折合8寸67.50）杭州立昂杭州6寸105（折合8寸59.06）菲尼克斯乐山6寸30（折合8寸16.88）吉林华微吉林6寸6（折合8寸3.38）西安卫光西安6寸30（折合8寸16.88）天津中环天津6寸30（折合8寸16.88）万片/月，届时国内的月产能仅52万片/月，缺口为87万片/月。表5：国内可用于功率器件制造的晶圆线产能 公司名称城市晶圆尺寸产能（千片/月）积塔半导体（先进）上海5寸、6寸、8寸30（折合8寸）中车株洲所株洲6寸5（折合8寸2.81）合计（折合8寸产能）8寸366.38资料来源：芯谋研究、表6：国内新增晶圆产线公司名称城市晶圆尺寸产能（千片/月）中芯集成电路制造绍兴8寸20积塔半导体上海8寸60华润微电子重庆12寸30（折合8寸67.50）华润微电子重庆8寸28万国半导体重庆12寸20（折合8寸45）合计（折合8寸产能）8寸220.50资料来源：芯谋研究、新时代证券研究3.1、二极管：市场集中度低，有望率先实现国产替代二极管市场集中度低。二极管是最早出现的功率半导体，第一代二极管距今已经有100多年的历史。与其他功率半导体相比，二极管的技术壁垒较低，市场上二极管厂商数量众多。前5大厂商中，Vishay市场占比约11%，其他厂商市场占比在5%-8%之间，二极管市场相对分散，市场集中度较低。技术壁垒低，国外厂商产能下降。Diodes在全球二三极管拥有很高的市场份额，2016年底公司的晶圆厂因设备老化发生火灾，晶圆厂停产整改。此次事故涉及的主要产品是二三极管和通用料，将对全球二三极管供给造成较大影响。二极管制造已经非常成熟，技术门槛比较低，注重生产成本和质量的控制。我国二极管生产企业大多是IDM模式，对质量控制比较严格，加上劳动力成本较低，二极管厂商具有较强的竞争力。国外厂商产能下降，国内厂商有望进一步扩大市场份额，进口替代空间巨大。自2014年起，我国二极管的出口数量已经超过进口数量，有望率先实现国产替代。图33：二极管市场规模预测稳步增长图34：二极管进出口数量逐步减少400035003000250020001500100050002016201720182019202020212022二极管（百万美元）整流器（百万美元）800000700000600000500000400000300000200000100000020142015201620172018进口数量（百万个）出口数量（百万个）资料来源：Yole预测、资料来源：进出口服务网、 3.4、MOSFET：中低压市场有望替代，高压市场取得突破MOSFET中国厂商市占率较低根据IHS的数据，中国MOSFET市场规模约26.40亿美元，市场被欧美厂商所把持，国内最大的MOSFET厂商是英飞凌，2017年在中国市场占比为26.90%，前5大厂商市场占比为64.00%，MOSFET市场集中度较高。国内厂商士兰微市场占比为2.5%，排名第十。建广资本收购恩智浦的标准业务部门后成立了Nexperia，公司承接了恩智浦的MOSFET业务，2017年Nexperia在国内市场占比为3.2%，排名第八，在全球市场排名第十。士兰微与Nexperia市场占比总计为5.7%，国产替代空间巨大。））表7：2017年中国MOSFET市场格局2017年排名厂商名称2016年营收（百万美元2016年市占比2017年营收（百万美元2017年市占比1英飞凌60127.20%71026.90%2安森美36216.40%50019.00%3瑞萨1617.30%1867.00%4东芝1476.60%1676.30%5万国半导体1044.70%1274.80%6意法半导体904.10%963.60%7威世半导体873.90%923.50%8安世半导体00.00%853.20%9澄毅半导体753.40%843.20%10士兰微401.80%652.50%11达尔522.40%572.20%资料来源：IHS、中低压市场国外大厂退出，国内厂商有望承接市场份额瑞萨电子是全球最大的中低压MOSFET厂商，公司在该领域市场占比为40%，2013年瑞萨率先退出中低压MOSFET领域，其他厂商也纷纷开始向毛利率较高的高压MOSFET领域转型。中国是全球最大的消费电子生产国，对中低压MOSFET需求巨大，目前士兰微的产品已经覆盖了白色家电领域，国内厂商有望承接中低压MOSFET领域的市场份额，实现国产替代。收购安世完成，进军高端领域安世半导体前身是恩智浦的标准业务部门，客户主要集中在汽车和手机领域，在汽车领域优势巨大。安世被中国财团建广资产以27.6亿美元的价格收购，2018年成为全球产量最大的半导体生产商。2018年4月，安世被闻泰科技以114.35亿元收购，收购完成后由中国企业控股。安世收购完成后，中国企业正式进军MOSFET高端领域。3.5、IGBT：自给率不足10%，国内厂商逐个突破IGBT市场上的主要供应商是英飞凌、三菱、富士电机、ABB、安森美等欧美和日本厂商。英飞凌是全球最大的IGBT厂商，2016年英飞凌市场占比为21.40%，前5大厂商占比为64.10%，市场集中度很高。英飞凌、富机电子和安森美等厂家在1700V以下的中低电压IGBT领域处于领导地位，三菱则主宰了2500V以上的高电压IGBT领域。 表8：全球IGBT供应商排名全球功率模块市场各供应商份额统计序号企业名称2016年市占比（%）注册地1英飞凌科技21.40德国2三菱17.80日本3富士电机9.60日本4赛米控9.30德国5安森美半导体6.00美国6威科电子3.40德国7艾赛斯2.70德国8丹佛斯2.70丹麦9斯达股份2.50中国10博世2.00德国11其他22.80-资料来源：IHS、斯达股份招股说明书、英飞凌：公司是功率半导体全球龙头企业，产品主要用于汽车和工业领域，2018年汽车产品占公司总营收的43%，电源管理占公司总营收的31%，工业领域产品占公司总营收的17%。2014-2018年公司营收从43.20亿欧元增长至75.99亿欧元，复合增长率为15.16%，净利润从5.35亿欧元增长至10.75亿欧元，复合增长率为19.06%。英飞凌的营收主要来自中国，中国市场占总营收的34%。布局12英寸产线，有望继续保持竞争优势。受8寸晶圆产能吃紧的影响，英飞凌积极拓展12英寸功率半导体生产线。与8英寸晶圆生产线相比，12英寸生产线的技术难度更大，对品质把控要求更加严格。另一方面，单个12英寸晶圆切割产生的功率半导体数量比8寸晶圆切割产生的数量多，能够有效提高产能，解决8英寸晶圆供给不足的问题。2019年2月，英飞凌的财报表示公司将新建12英寸功率半导体厂，凭借优秀的成本和质量管控能力，未来英飞凌有望降低功率半导体生产成本。同时，公司将部分产能委托给一些劳动力成本较低的国家代工，降低生产成本。随着12英寸产线的建成和委托代工比例不断增大，公司有望巩固功率半导体龙头地位。图35：英飞凌营收稳步增长图36：英飞凌净利润快速增长75.9957.9570.6364.7343.20807060504030201002014201520162017201840%35%30%25%20%15%10%5%0%1210.757.447.906.325.35108642020142015201620172018120%100%80%60%40%20%0%营业收入（亿欧元，左轴）同比（右轴）净利润（亿欧元，左轴）同比（右轴）资料来源：wind、资料来源：wind、 图37：2018年英飞凌营收结构（按地区）图38：2018年英飞凌营收结构（按产品）7%9%12%34%17%43%15%15%17%31%资料来源：公司年报、资料来源：公司年报、德国亚太地区（中国、日本除外）美国日本汽车电源管理工业数字安全表9：全球IGBT供应商排名（按电压）电压排名12345400V及以下安森美英飞凌东芝意法半导体罗姆半导体600-650V英飞凌安森美东芝富机电子意法半导体1200V英飞凌三菱富机电子安森美意法半导体1700V英飞凌三菱富机电子日立艾赛斯2500-3000V三菱富机电子英飞凌日立瑞典通用电气4500V及以上三菱瑞典通用电气日立英飞凌中车时代资料来源：Yole、中国是全球最大IGBT市场，自给率低中国IGBT行业比较落后，前10大厂商中仅斯达股份一家中国厂商。根据IHS的数据，2016年斯达股份在IGBT市场占比为2.50%。中国中车在4500V以上IGBT（一般用于高铁）领域取得突破，2017年在4500V以上高压IGBT领域排名第五。根据集邦咨询的数据，2017年我国IGBT市场规模为121亿元，按当年美元汇率折算，市场规模为17.92亿美元，占全球IGBT市场的39.83%。我国是全球最大的IGBT消费国，但自给率很低。2017年中国IGBT行业产量为820万只，我国IGBT市场需求为6680万只，自给率12.28%，供给严重不足。部分厂商有望在各自领域实现国产替代中国IGBT厂商大多专注于某一领域的产品，斯达股份的产品主要用于电力和电机牵引，2017年营收排名世界前10，公司产品性能优异，专注于第六代IGBT研发与生产，有望在电力和电机牵引领域实现国产替代。中国时代专注于4500V以上IGBT研发生产，产品用于轨道交通领域。目前中车时代在4500V以上的IGBT领域市场规模排名第五。我国新出厂的高铁将全部使用国产IGBT，中车时代的IGBT已经出口到印度，我国高铁IGBT基本实现国产替代。比亚迪专注于汽车IGBT领域，拥有IGBT全产业链。2017年公司推出IGBT4.0，产品部分性能已经达到国际领先水平，在新能源汽车IGBT领域有望打破国外厂商的垄断。 图39：中国IGBT市场供需对比12.28%10.79%66808.44%8.46%8.40%8.72%8.83%432710.13%49185235364630942252264919022426031838249856582080007000600050004000300020001000020102011201220132014201520162017中国IGBT行业产量（万只，左轴）中国IGBT市场需求（万只，左轴）自给率（右轴）14%12%10%8%6%4%2%0%资料来源：智研咨询、4、新材料功率半导体大有可为，国内企业有望弯道超车随着功率半导体性能要求不断提高，原有材料无法满足新的需求，新型半导体材料不断被开发出来。半导体材料发展历程共经历了三代，第一代材料是硅和锗，第二代材料是砷化镓和磷化铟，第三代半导体材料是碳化硅和氮化镓。在不同的领域使用的半导体材料不同，各种半导体材料形成互补的关系。第一代半导体材料第一代半导体材料是锗和硅，20世纪50年代半导体材料以锗为主，基尔比开发出了基于锗的集成电路。锗可用于低压、低频、中功率晶体管及光探测电路中，缺点是耐辐射和耐高温性能很差。20世纪60年代，硅取代锗成为新的半导体材料，硅绝缘性好，提纯简单，至今仍然是应用最多的半导体材料，硅主要用于数据运算领域。第二代半导体材料第二代半导体材料以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为代表。人类对数据传输速度要求越来越高，硅的传输速度慢，化合物半导体应运而生。化合物半导体砷化镓和磷化铟可用于制作高速、高频、大功率及发光电子器件，主要用于通信领域。第三代半导体材料半导体性能要求不断提高，在高温、强辐射、大功率环境下，第一、二代半导体材料效果不佳，第三代半导体材料开始崭露头角。第三代半导体材料又被称为宽禁带半导体材料，主要包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）等，其中碳化硅和氮化镓比较成熟。与第二代半导体材料相比，第三代半导体材料的优点是禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、抗辐射能力强、发光效率高、频率高，常用于蓝、绿、紫光的发光二极管，第三代半导体材料的另一个优点是环保，不会产生砷化镓（GaAs）、镓离子、铟离子等污染物。 表10：半导体材料对比物理量SiGeGaAsGaN3C-SiC6H-SiC带隙宽度（eV）1.120.671.433.372.363.0能带类型间接间接直接直接间接间接击穿场强（MV/cm）0.30.10.06513-5电子迁移率（cm2/Vs）1350390085001200<800<400空穴迁移率（cm2/Vs）4801900400<200<320<90热导率（W/cmK）1.30.580.552.03.64.9饱和电子漂移速度(107cm/s)1-22.52.52.5晶格常数（A）5.435.665.653.189/5.1864.35963.0806/15.1173键结合能（eV）----~5资料来源：电子技术应用网、4.1、碳化硅功率器件前景广阔，欧美日三分天下4H-SiC适用于微电子领域，通常用于高频、高温、大功率器件，6H-SiC适用于光电子领域。SiC器件的优点在于功耗大大降低：1.应用在高铁领域，节能可达20%以上，并减小电力系统体积；2.应用在新能源汽车领域，可降低能耗20%；3.应用在家电领域，可节能50%；4.应用在风力发电领域，可提高效率20%；5.应用在太阳能领域，可降低光电转换损失25%以上；6.应用在工业电机领域，可节能30%-50%；7.应用在超高压直流输送电和智能电网领域，可使电力损失降低60%，供电效率提升40以上；8.应用在大数据领域，可帮助数据中心大幅降低能耗；9.应用在通信领域，可显著提高信号传输效率和传输安全及稳定性；10.应用在航天领域，可使设备损耗减小30%-50%，工作频率提高3倍，电容电感体积缩小3倍，散热器重量大幅降低。SiC二极管：取代快恢复二极管碳化硅二极管通常是SiC肖特基二极管，主要用于在600V以上领域替代传统的快恢复二极管。碳化硅肖特基二极管的正向导通电压比硅PIN功率二极管低，但导通电阻高，导通损耗取决于正向电流的大小，因此碳化硅肖特基二极管损耗较小。碳化硅肖特基二极管的正向导通电压是正温度系数，流过各自二极管的电流能够连续自主平衡分配，电流流向温度低的二极管，最终达到均流。而硅PIN功率二极管的导通电压是负温度系数，温度升高，电流流向温度高的二极管，最终电流分配失衡，因此碳化硅二极管适用于高温领域。碳化硅肖特基二极管的反向漏电流和反向恢复时间远远小于硅功率二极管，可大幅降低开关损耗，开关频率很高，适用于高电压领域。 图40：SiC二极管与Si二极管对比12006003002002501001400120010008006004002000温度（摄氏度）频率（KHZ）阻抗电压（V）资料来源：立深鑫电子、SiCMOSFET：取代硅基IGBTMOSFET和IGBT都用作开关，不同点在于硅基MOSFET不耐高压，只能用在低压领域，开关频率高，损耗低。IGBT结合了BJT和MOS的优点，耐高压性能较强，开关频率低于MOSFET，损耗较高。SiCMOSFET具有较高的击穿电场强度，比传统SiMOSFET更耐高压，同时拥有更高的开关频率和下降的通态电阻，开关速度比SiIGBT快，损耗比SiIGBT小，在高频、高电压领域将取代SiIGBT和SiMOSFET。图41：SiC与GaN应用领域资料来源：Yole、碳化硅前景广阔：在过去，高昂的价格制约了碳化硅的发展。根据各个厂商的报价，SiCMOSFET的价格约20美元，而硅基IGBT的单价为4-5美元，碳化硅器件的价格是硅基器件的4-5倍，考虑到碳化硅器件价格过高，目前大部分厂商还是采用硅基IGBT。预计到2020年碳化硅器件的价格将于硅器件价格持平，在新能源汽车、风力发电和轨道交通等领域，碳化硅器件将逐步取代硅基IGBT等器件，碳化硅器件市场将迎来爆发。根据Yole的数据，2015年碳化硅器件市场规模在2.1亿美元左右，2016-2020年碳化硅功率器件市场复合增长率为28%，在2020年后碳化硅功率器件市场迎来爆发，复合增长率达到40%，预计到2022年碳化硅市场将达到10亿美元。 在新能源汽车、风力发电和轨道交通等领域用来替代硅基IGBT。目前SiCMOSFET最大的应用领域为能量传输，主要是因为其导通压降很低，输电时损耗很小。SiCMOSFET的损耗和体积都比硅基IGBT小，可以缩小新能源汽车中器件的尺寸，降低功耗。随着新能源汽车爆发，SiCMOSFET需求不断上升，预计未来新能源将成为SiCMOSFET最大的应用领域。表11：Si基器件与SiC器件价格对比材料类型产品型号厂商价格SiIGBT-4-5美元SiCC2M0080120DZFETTMSiCMOSFETWolfSpeed130.50人民币LSIC1MO120E00801200VSiCMOSFETLittelfuse133.91人民币资料来源：Yole、世强元件、图42：碳化硅功率器件市场规模（按应用分类）资料来源：Yole、欧美日三分天下：欧美日在碳化硅功率器件上起步较早，在碳化硅功率器件市场上处于领先地位。英飞凌和科锐处于第一梯队，英飞凌在2001年就将SiCMOSFET等产品投入市场，2012年1200V碳化硅器件量产，科锐在2012年实现6寸碳化硅晶圆量产。2014年英飞凌和科锐市场占比为68%。第二梯队是日本和欧洲的企业，如意法半导体、富机电子、罗姆半导体等，市场占比为32%，碳化硅功率半导体市场集中度很高。其中美国企业占全球碳化硅产量的70%-80%，欧洲拥有完整的SiC衬底、外延、器件以及应用产业链，日本在设备和模块开发方面处于领先地位。中国碳化硅产业链初具雏形，与国外厂商仍有一定差距。衬底：山东天岳、天科合达等公司已经实现4英寸碳化硅晶圆量产，6英寸碳化硅晶圆处于工艺固化阶段。外延片：瀚天天成和天域半导体可供应4-6英寸碳化硅外延片。器件：泰科天润的600V-1700V碳化硅二极管已经实现量产，产品质量可以比肩国际同行业的先进水平。 图43：SiC上下游产业链资料来源：Yole、4.2、氮化镓（GaN）：起步较晚，衬底成本高昂与碳化硅相比，氮化镓适用于超高频功率器件领域，GaN器件最高频率超过106Hz，功率在1000W左右，开关速度是SiCMOSFET的四倍。SiC的最高频率在105Hz左右，功率约是GaN器件的1000倍。GaN定位在高功率、高电压领域，集中在600V-3300V，中低压集中在100V-600V，主要应用于雷达、笔记本电源适配器等。目前全球氮化镓功率器件处于起步阶段，根据Yole的数据，2018年全球氮化镓功率器件市场规模约4000万美元，市场规模较小。新能源汽车爆发增长，电网对输电性能要求提高将推动氮化镓功率器件市场快速发展。Yole预计到2022年氮化镓功率器件市场规模将达到4.5亿美元。图44：氮化镓功率器件市场规模（按应用分类）资料来源：Yole、受制于衬底成本，GaN发展较慢：GaN的功率密度、带宽、可靠性和耐高温方面远胜其他材料，缺点在于产品成本很高，不利于大批量生产。GaN的衬底材料是硅、碳化硅和蓝宝石，碳化硅衬底GaN器件性能非常好，但是成本高昂。与硅衬底相比，氮化硅衬底的GaN器件成本高100倍，衬底处理时间相差200-300倍。另一方面，硅晶圆不断向大尺寸扩展，预计硅基GaN器件成本将降低30%-50%。 各厂商加紧布局GaN市场：英飞凌在全球GaN市场上处于领先地位，公司的CoolGaN已经可以实现量产。2015年安森美与Transphorm建立合作关系，共同开发及推广基于GaN的产品和电源系统方案，两家公司联名推出600VGaN级联结构晶体管。美国EPC公司是首个推出增强型氮化镓FET的公司，可实现对传统MOSFET的有效替代。2018年5月，公司推出350VGaN晶体管EPC2050，体积是对应硅MOSFET尺寸的1/20，应用领域包括太阳能逆变器、电动车充电器、电机驱动等。意法半导体预计在2020年前建立GaN-on-Si异质外延生产线。中国企业积极布局GaN领域，中航微电子（已被华润微电子收购）2015年成功研制出600V硅基GaN器件。GaN材料厂商有三安光电、士兰微，其中三安光电的6寸氮化镓外延片产线已经建成，填补了国内的空白。2017年12月，士兰微投资一条4/6英寸兼容先进化合物半导体器件生产线。图45：氮化镓功率器件厂商资料来源：Yole， 5、受益标的：5.1、捷捷微电（300623）：国内晶闸管龙头企业，打破国外厂商垄断公司业绩持续增长：公司是一家专业从事半导体分立器件、电力电子器件研发制造与销售的企业，也是国内生产“方片式”单双向可控硅最早及品种最齐全的厂家之一。公司主营产品为各类电力电子器件和芯片，分别为：晶闸管器件和芯片、防护类器件和芯片（包括：TVS、放电管、ESD、集成放电管、贴片Y电容、压敏电阻等）、二极管器件和芯片（包括：整流二极管、快恢复二极管、肖特基二极管等）、厚膜组件、晶体管器件和芯片、MOSFET器件和芯片、碳化硅器件等。2014-2018年公司业绩持续增长，公司营收从2.28亿元增长至5.37亿元，复合增长率为21.31%。晶闸管龙头企业，产能释放加速：公司产品性能优异，晶闸管产品可以占到国产晶闸管产品的45%以上，目前公司的市占率仅次于ST和NXP，在国产替代的大趋势下，公司潜力巨大。2016年公司功率半导体芯片销量为49.43万片，产能利用率为147.79%，产销率为101.33%。功率器件销量为84350.62万件，产能利用率为207.38%，产销率为96.90%。公司投资新建功率半导体器件生产线和半导体防护器件生产线，预计新增功率半导体芯片45850万只，功率器件4.28亿只，半导体防护器件芯片76600万只，半导体防护器件7.2亿只，产能加速释放，预计未来公司业绩增长迅速。差异化战略，产品线丰富：公司采用差异化战略，主要产品是高端晶闸管、防护器件等，与其他厂商竞争关系较小。公司不断开发新产品，未来产品将包括晶闸管、防护器件、二极管、晶体管、碳化硅系列，2018年公司已经完成了氮化镓电力电子元件、MOSFET器件的研发，不断丰富产品线。目前公司产品主要用于家用电器和工业领域，随着MOSFET等产品的推出，公司有望进入新能源汽车等新兴领域。图46：捷捷微电营业收入稳步增长图47：捷捷微电净利润稳步增长5.374.313.322.282.41654321020142015201620172018营业总收入（亿元）同比40%35%30%25%20%15%10%5%0%1.81.61.41.210.80.60.40.2020142015201620172018归母净利润(亿元）同比50%45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%资料来源：wind、资料来源：wind、 5.1、扬杰科技（300373）：内生外延并举，切入SiC领域国内稀缺IDM厂商，内生外延并举：公司集研发、生产、销售与一体，专业致力于功率半导体芯片及器件制造、集成电路封装测试等领域的产业发展，主营产品为各类电力电子器件芯片、功率二极管、整流桥、大功率模块等产品。公司坚持内生外延并举的策略，上游整合青洋电子，增强IDM模式竞争力，下游收购MCC，加速进军海外市场。2014-2018年公司营收从6.48亿元增长至18.52亿元，复合增长率为30.02%。二极管市占率较高，有望率先受益于国产替代：全球二极管市场比较分散，第一大厂商Vishay市占率不超过10%。公司的产品线丰富，光伏二极管市占率超过30%，智能电表贴片式整流桥市占率约40%，均位居市场第一，在二极管市场处于领先地位。国外二极管厂商产能下降，目前公司的产能充足，4寸晶圆线产能为全球第一，月产量达到100万片，主要用于二极管芯片生产。公司作为本土IDM企业，在人力成本和技术上有较大优势，有望承接相应的市场份额，率先受益于国产替代。布局IGBT、MOSFET，积极切入SiC领域：公司整合青洋电子后，晶圆生产线逐步从4寸向6至8寸升级，MOSFET和IGBT对应的原材料充足。目前公司的IGBT项目已经实现量产，有望进军新能源汽车市场。公司是国内最早布局SiC领域的企业之一，具有技术优势。未来IGBT、MOSFET和SiC将成为公司业绩增长的新动力。图48：扬杰科技营业收入持续增长图49：扬杰科技净利润增长情况18.5214.7011.908.346.482018161412108642020142015201620172018营业总收入（亿元）同比45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%32.521.510.5020142015201620172018归母净利润(亿元）同比60%50%40%30%20%10%0%-10%-20%-30%-40%资料来源：wind、资料来源：wind、 5.1、华微电子（600360）：老牌功率半导体企业，新兴领域不断突破老牌IDM厂商，产品线齐全，业绩不断改善：华微电子是国内老牌IDM厂商，已经建立了从高端二极管、单双向可控硅、MOS系列产品到第六代IGBT国内最齐全、最具竞争力的功率半导体器件产品体系。2014-2018年公司营收从12.36亿元增长至17.09亿元，复合增长率8.44%。技术优势明显，晶圆充足：华微电子在技术方面优势明显，公司拥有50项专利，涵盖产品设计、工艺制造、封装和IPM模块，是国内为数不多能够制造IPM模块的厂商。其中IGBT发展到现在历经了6代升级，目前公司拥有第六代IGBT产品和1700V以上高压终端技术，明显优于国内其他厂商的中低端IGBT产品。在产能方面，公司作为IDM模式企业，拥有相应的晶圆产线，公司的4、5、6英寸功率半导体晶圆生产线，产能为330万片/年，晶圆供给充足。新兴领域取得突破：公司重视新兴产业带来的机会，积极切入光伏、新能源汽车、变频家电、军工等领域，基本覆盖了智能电网的产电、输电和用电端；公司生产的FS-TrenchIGBT、FRD等高端功率器件在智能小家电、变频家电、充电桩等领域实现量产；高压MOS、SBD产品成功进入DELL、DIODES等大客户。图50：华微电子营业收入稳步增长图51：华微电子归母净利润快速增长18161412108642020142015201620172018营业总收入（亿元）同比20%18%16%14%12%10%8%6%4%2%0%-2%1.210.80.60.40.2020142015201620172018归母净利润(亿元）同比160%140%120%100%80%60%40%20%0%-20%-40%资料来源：wind、资料来源：wind、 5.1、士兰微（600460）：产能加速释放，积极布局GaN领域MOSFET龙头企业，业绩稳定增长：士兰微产品集中在“VD-MOS管、肖特基二极管”芯片和“MOSFET、IGBT、高频三极管”封装器件，应用领域为LED照明、工业、家电、消费电子、汽车电子等。公司是国内MOSFET龙头企业，2017年公司在MOSFET领域市占比为2.50%，排名第十。公司业绩稳定增长，2014-2018年，公司营收从18.70亿元增长至30.26亿元，复合增长率为12.79%。获得大基金投资，8寸线未能投产：2016年公司获得国家集成电路产业基金6亿元的投资，用于8寸生产线建设。公司8寸线未能投产，导致固定成本较高，净利润有所下滑。考虑到未来8寸线顺利投产，公司业绩增长的确定性较强。IPM覆盖国内白色家电，进军汽车市场：2017年公司IPM模块覆盖国内白色家电市场，使用量超过200万颗。2018年，公司在杭州建立汽车级功率模块封装厂，规划进入汽车功率半导体市场。作为国产MOSFET龙头企业，公司有望进一步扩大市场份额，实现国产替代。积极扩大产能，布局12寸生产线和GaN材料：2017年公司进一步扩大产能，5寸、6寸芯片产能同比增长11.32%。公司与厦门半导体投资集团有限公司共同出资220亿元新建12寸生产线，产能进一步扩张。公司积极布局GaN材料，建设4/6寸兼容先进化合物半导体器件生产线。2017年下半年，公司已建成6英寸的硅基氮化镓集成电路芯片中试线。图52：士兰微营业收入稳步增长图53：士兰微归母净利润增长情况3530252015105020142015201620172018营业总收入(亿元）同比25%20%15%10%5%0%1.81.61.41.210.80.60.40.2020142015201620172018归母净利润（亿元）同比200%150%100%50%0%-50%-100%资料来源：wind、资料来源：wind、 5.1、闻泰科技（600745）：拟并购安世半导体，未来成长可期移动终端与智能硬件大平台，下游客户资源丰富。公司是国内领先的移动终端和智能硬件产业生态平台，业务覆盖移动终端、智能硬件、笔记本电脑、虚拟现实、车联网、汽车电子等领域的研发设计和智能制造。公司与行业大多数主流品牌保持深度合作关系，下游客户资源丰富，客户包括华为、小米、联想、MOTO、魅族、LG、中国移动等全球主流品牌。并购安世进军高端功率半导体领域，有望形成协同效应。2018年10月24日，公司宣布出资251.54亿元并购安世半导体。安世半导体是荷兰半导体巨头恩智浦的标准业务部门，专注于逻辑、分立器件和MOSFET产品。安世半导体已经切入全球汽车、通信和计算机等高端领域，汽车领域客户包括博世、比亚迪、大陆、德尔福、电装等；工业领域包括艾默生、思科、台达；计算机领域包括华硕、戴尔、惠普等。闻泰科技在消费电子领域拥有丰富的客户资源，并购完成后有望形成协同效应，安世半导体在国内的市场份额将逐步扩大。图54：闻泰科技营业收入稳步增长图55：安世半导体净利润快速增长200180160140120100806040200169.16173.32134.1713.408.19201620172018营业收入（亿元）16.0014.0012.0010.008.006.004.002.000.0020172018净利润（亿元）资料来源：wind、资料来源：wind、 5.1、斯达股份：国内IGBT领军企业，受益于下游行业大发展IGBT领军企业，国内厂商中市占率排名第一。斯达股份是国内IGBT领军企业，拥有第六代Trench-FS技术，是国内为数不多能进入汽车功率半导体领域的厂商。根据IHS的数据，公司2016年IGBT模块市占率排名全球第九，中国第一，是国内IGBT领军企业。产品种类齐全，覆盖电网、新能源汽车等领域。公司产品线齐全，拥有多款IGBT产品，可用于感应加热、变频器、新能源汽车、UPS、光伏发电、风力发电、电机牵引等领域，产品覆盖领域非常广。业绩增长迅速，未来有望登录主板。2015-2017年，公司营收从2.53亿元增长至4.49亿元，复合增长率为33.19%。净利润从0.12亿元增长至0.51亿元。公司业绩增长迅速，目前公司已经申报上市。4.493.062.53图56：斯达股份营收快速增长图57：斯达股份营利润快速增长5.004.504.003.503.002.502.001.501.000.500.00201520162017营业收入（亿元）0.600.500.400.300.200.100.000.510.190.12201520162017净利润（亿元）资料来源：wind、资料来源：wind、5.1、陆芯科技：新一代功率半导体技术领航企业上海陆芯电子科技有限公司是一家专注于最新一代功率半导体器件的高新技术企业。公司聚焦于功率半导体（IGBT、SJMOS&SiC）的设计和应用，掌握创新型功率半导体核心技术，拥有自主知识产权和品牌，累计拥有17项自主创新专利。陆芯科技具有强劲的工艺开发技术和设计能力，是国内新一代功率半导体技术的领航企业。公司功率半导体产品包括：最新一代TrenchField-Stop技术的400V200A~400A系列IGBT、650V10A~200A系列IGBT、1200V&1350V15A~100A系列IGBT；500V~900V系列SJMOS、650V&1200V系列功率二极管；650V&1200V系列SiC二极管。公司产品性能优异，高可靠性和稳定性，适用于感应加热行业（电磁炉电磁灶、IH电饭锅）、高频工业领域（电焊机、UPS、光伏逆变器、PFC等）、电机驱动领域（工业变频器、热泵、变频空调）、新能源电动汽车（车载OBC、充电桩、汽车电机驱动、汽车电子等）研发团队优秀，技术优势明显。公司的研发团队实力雄厚，相关研发人员曾就职于海外知名公司，拥有丰富的项目经验。公司总经理张杰先生是中国科学院“百人计划”学者，2016年第六批浦东“百人计划”专家。2001-2011年张杰先生就职 于美国国际整流器公司（后被英飞凌以30亿美元收购），主持了包括IGBT、MOSFET、HVMOSFET等高压功率半导体的开发。2003年张杰先生成功研发了IR公司的第一代SuperJunctionMOSFET，2006年研发出了IR公司首款第六代IGBT。多领域布局，有望实现自主可控。IGBT：覆盖领域广，进军新能源汽车公司产品种类齐全，与其他厂商相比技术优势明显，上市公司中拥有第六代IGBT产品的厂商较少，如华微电子。同类企业大多专注于中低端市场，产品种类较少，仅有安世半导体等企业有能力进入汽车和工业半导体领域。公司产品线齐全，覆盖了白色家电、智能电网、新能源汽车等领域，未来有望实现IGBT自主可控。表12：公司IGBT应用领域和性能行业应用型号规格频率特点感应加热YGW15N120F1A1200V15A高频高性能、高可靠性、低成本YGW25N135F1A1350V25A性能、耐压和成本的平衡YGW25N120F1A1200V25A性能优秀，可达到感应加热二级能效YGW40N120F1A1200V40A高频开关使用，性能优秀逆变器、UPS、电焊机等YGW50N65F1A650V50A高频高频开关、性能优YGW50N65F1A1650V50AYGW25N120F1A11200V25A高性能、高可靠性、低成本YGW40N120F1A1200V25A高性能、高可靠性YGW40N120F1A1200V40A高频硬开关、性能优变频器、电机驱动YGF15N65T1650V15A中低频性能优、短路耐量高、可靠性高YGP24N65T1650V24AYGW10N120T11200V10AYGW15N120T11200V15AYGW25N120T11200V25AYGW40N120T1B1200V40A低Vcesat、低Eoff、高短路耐量YG100N120H21200V100A新能源汽车AU40N120T11200V40A中低频低Vcesat、低Eoff、高可靠性YGC200N65650V200AYGM400N65650V400A资料来源：陆芯科技、6、风险提示国内功率半导体市场发展不及预期；行业竞争加剧风险；国内企业研发进度不及预期。 '