【导读】2022年4月10日，富士经济公布了SiC（碳化硅）和Si（硅）功率半导体等下一代功率半导体的全球市场调查结果。据该公司预测，功率半导体市场将受到汽车和电气设备领域的拉动，到2035年将达到134302亿日元（约合人民币6020亿元），是2022年水平的5.0倍。
2035年下一代功率半导体市场规模将突破5万亿日元
该研究针对使用 SiC、GaN（氮化镓）、Ga2O3（氧化镓）、金刚石和 Si 功率半导体的下一代功率半导体。并且还调查了功率半导体相关组件和制造设备的市场。调查时间为2022年11月至2023年2月。
富士经济认为，由于汽车和电气设备领域的需求增加，以及信息和通信设备和工业领域的稳定需求，2022 年硅功率半导体市场扩大。尽管消费电子领域的需求趋于稳定，但汽车/电子领域仍将继续带动市场，预计增长至9817亿日元（约合人民币505亿元）的规模。
由于对SiC功率半导体的强劲需求和对GaN功率半导体的强劲需求，2022年下一代功率半导体将比上年增长2.2倍。预计未来市场将继续高速扩张，2023年达到2354亿日元（约合人民币121亿元），比2022年增长34.5%，2035年扩大到54485亿日元（约合人民币2807亿元），增长31.1倍。
仅SiC功率半导体的市场规模就超过5万亿日元
富士经济还提到了每种下一代功率半导体的市场前景。
SiC功率半导体以SiC-SBD（肖特基势垒二极管）、SiC-FET、SiC功率模块为目标，市场规模迅速扩大，主要集中在中国和欧洲。2022年数据中心服务器电源等信息通信设备领域和太阳能发电等能源领域的需求将大幅增长。富士经济预测该市场将在 2023 年继续增长，达到 2293 亿日元（约合人民币118亿元），比 2022 年增长 34.3%。
之后，除了可再生能源的普及和汽车电动化的进展外，由于资本投资导致的产能增加、晶圆直径的增加以及由于加工技术的改进而导致的价格下降的进展导致 SiC 功率在 EV 牵引逆变器中的使用，预计到 2035 年市场规模将扩大至 5.33 万亿日元（约合人民币2746亿元），是 2022 年水平的 31.2 倍，模块采用势头强劲。
GaN 功率半导体市场预计将从 2022 年增长 32.6%，到 2023 年达到 57 亿日元（约合人民币3亿元），因为它正被用于数据中心的 AC 适配器和服务器电源的高速充电。除了扩大以这些应用为中心的市场外，还有望扩大其在车载充电器和DC-DC转换器等EV辅助设备中的使用，市场有望增长。
Ga2O3功率半导体方面，计划开始量产SBD，预计2023年市场规模将达到4亿日元（约合人民币0.2亿元）。此外，由于FET计划在2025年左右投入实际使用，预计Si和SiC功率半导体的替代将取得进展，预计市场将主要在消费和信息通信领域扩大。中长期有望扩展到工业和能源领域，未来有望扩展到汽车/电子领域。
破题降本提质
虽然市场产销两旺，但是我国碳化硅功率器件仍处于早期阶段。表征之一是目前成本依然偏高，进而限制了下游起量。
郭宇辉介绍，碳化硅器件的工艺要求高，成本达硅基器件的数倍。“现在碳化硅功率半导体的生产工艺还不够成熟，良率不太高。如何降低成本、稳定质量，是国产碳化硅功率半导体在车上大规模应用的关键所在。”
张真榕对此表示认可。“碳化硅衬底目前占碳化硅芯片成本的六成左右，降低衬底成本是重点。晶体质量、长晶效率、切磨抛损耗，则是衬底生产工艺需要攻克的三座大山。”
破题动力之一，来自于企业创新。近年来，天岳先进投资25亿元扩产6英寸导电型碳化硅衬底材料，露笑科技也推出定增募资25.67亿元用于大尺寸碳化硅衬底片等项目。张真榕认为，一方面通过技术创新，提高效率和良率；另一方面实现规模化生产；此外，还需要设备、材料国产化。
他举例说，碳化硅晶锭在长晶炉里15-20天长3.5厘米，如果长5厘米，效率将更高。目前，长晶炉等设备已实现国产化。未来三到五年窗口期，会给国内装备提供平等机会。
破题动力之二还在于生态构建。4月7日，中国汽车芯片产业创新战略联盟功率半导体分会在长沙成立，三安光电、比亚迪、华润微、斯达半导等上市公司，都有相关主体成为副理事长单位，而这些主体涵盖了整车、汽车零部件和芯片三大产业，明显指向汽车芯片产业的上下游更高效的协同。
IGBT和MOSFET迎来黄金发展期
中国是全球最大的功率半导体消费国，随着新能源车、风电、光伏、储能、充电桩等需求持续旺盛，IGBT和MOSFET有望步入快速发展期，并具备广阔的国产替代空间。
1、MOSFET
MOSFET是低功率细分市场的关键。与其他功率半导体相比，MOSFET的开关速度快、开关损耗小，能耗低、热稳定性好、便于集成，在节能以及便携领域具有广泛应用。
在全球5G基础设施和5G手机、PC及云服务器、新能源汽车、新基建等市场推动下，全球MOSFET市场以较高速度增长。从下游应用领域的占比来看，汽车电子及充电桩是功率半导体最主要的下游应用领域，占比20%-30%，消费电子占比20%以上，工业领域约占20%。
根据英飞凌测算，电动汽车中半导体价值量接近传统汽车的两倍，在高端电动汽车中MOSFET器件用量可达250只，汽车电动化浪潮将给MOSFET带来巨大的增量空间。
根据Yole的数据，在功率MOSFET市场，2021年，全球TOP 10的供应商市占率合计占比达到78.3%。
从竞争格局来看，全球MOSFET行业集中度高，欧美厂商占据第一梯队。
TOP 10厂商中，中国大陆厂商华润微、Ne xperia（闻泰子公司）和士兰微的市占率合计占比仅为12.1%。国内企业在中国MOSFET市场的市占率仍处于较低水平，但收入前十的厂家中已经开始出现国产功率器件厂商。出于供应链安全、市场供应紧张等多方面因素的考量，国内的整车厂、Tier1等下游客户会有较大意愿导入国产供应商。
2、IGBT
IGBT广泛应用于光伏、风电等大功率逆变器以及新能源汽车电控系统和直流充电桩。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Omdia的数据，国内的IGBT产量从2015年的498万只增长至2021年的2580万只，规模不断增长，但产能与需求之间仍存在较大缺口。
从全球IGBT竞争格局来看，行业较为集中。英飞凌是行业的绝对龙头，在IGBT分立器件和模组的市占率分别达28.87%和33.07%。
2021年，全球IGBT分立器件市占率前三的厂家市场份额合计达到了53.24%，国产厂商仅士兰微一家以3.5%的市场份额进入全球IGBT分立器件市占率前十厂商。IGBT模组市场CR3达56.91%，国产厂商斯达半导和中车时代的市占率合计占比为5.01%。
2022年国内车载功率模块市场份额方面，已有斯达半导、比亚迪半导和时代电气三家国内厂商跻身前五，合计装机量占比接近50%，
从国内IDM模式的龙头IGBT产能规划来看，比亚迪半导、中车时代2022年8寸晶圆产能均实现翻倍增长，从国内Fab厂（华虹半导、中芯绍兴、先进积塔）IGBT产能规划来看亦能实现60%以上成长。
来源：贤集网
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