功率器件

国金证券-华润微瞄准世界一流的 IDM 模式功率半导体龙头、

国金证券-华润微瞄准世界一流的 IDM 模式功率半导体龙头 

竞争格局

资料来源：公司公告、国信证券经济研究所预测  

中国是全球最大的功率半导体消费市场。根据 IHS Markit 预测，2018 年中国功率市场规模占全球市场规模的 35%，是全球最大的单一消费市场。根据赛迪顾问统计， MOSFET 中国市场规模占比全球为 39%，IGBT 为 43%，BJT为 49%，电源管理 IC 为 47%，其他如晶闸管，整流器，IGBT 模组等等产品中国市场占比均在 40%左右。

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目前全球功率半导体市场仍欧美日企业主导，其中英飞凌以 19%的市占率占据绝对领先地位。其后的安森美和三菱市占率分别为 10.0%和 7.0%。前十大公司合计市占率达到 58.9%。     

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模拟电路

模拟电路的技术壁垒更加稳固。相比数字电路，模拟电路的设计辅助工具（EDA）相对较少，更多依赖设人工设计，对经验积累要求相对更高，导致模拟电路人才团队培养周期更长，产品研发周期更长。并且生产过程中涉及到更多非标准化工艺，使得进入壁垒更高，领先优势一旦建立会相对比较稳固，竞争对手难以在短时间内追赶。

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IDM模式

    相比Fabless 模式的功率半导体公司，IDM 模式拥有设计与制造环节紧密结合的优势，能缩短从芯片设计到制造所需的时间，不需要进行硅验证，不存在工艺对接问题，能加快新产品面世的时间；同时也可以根据客户需求进行高效的特色工艺定制。由于同时具备设计和制造能力，能获得更高的产品附加值。 

    IDM 模式在功率半导体、MEMS 等特色工艺半导体产品生产中独具优势。半导体行业中主要有两种芯片生产模式：IDM 模式(集成器件制造)的自己设计兼制造，还有 Fabless (无工厂)的芯片设计再委外 Foundry 代工模式( 晶圆代工 ) 。 对 于 数 字 芯 片 ， 沿 着 “ 摩 尔 定 律 ” 发 展 ， 追 求 先 进 制 程 ，“Fabless+Foundry”模式将晶圆制造与设计环节分开，大大降低了设计行业的准入门槛，Foundry 通过资源集中得以负担先进制程的巨大资本开支需求，这种模式近三十年来取得了快速发展。但是对于功率半导体、MEMS 器件等特色工艺半导体产品的生产，IDM 模式相比 Fabless 模式更具优势，主要原因在于：

   1、 功率半导体高度定制化，IDM 模式使得设计与制造环节协同优化，缩短产品开发时间：与数字芯片多为大批量的标准件不同，功率半导体等模拟器件的定制化需求高。如下图所示，即使同一种类型的功率器件，在不同应用场景中有不同的功率、频率和尺寸要求，需要针对不同客户开发不同定制化产品。在 IDM 厂商中，生产工艺的开发和设计是同步的，可以通过设计部门和制造部门协调，快速解决设计开发中遇到的问题，大大缩短开发时间。

    2、制造环节在功率半导体生产中起到决定作用，是构成产品附加值的核心：由于功率半导体电路相对简单，晶圆制造和封装环节对产品最终性能影响相对较大，技术含量相对更高，因此包括前道晶圆制造和后道封装环节在内的制造环节在功率半导体中占有更高的附加值。而在数字芯片中占有较高附加值的芯片设计、IP、指令集、控制芯片架构、设计软件工具等环节在功率半导体中附加值占比相对较低。 

    3、IDM 模式有利于积累制造经验，形成技术优势：功率半导体的设计研发与制造工艺及封装工艺紧密结合，IDM 通过长时间的技术积累，建立起工艺的 IP（知识产权）壁垒。以华润微为例，自 2008 年以来，先后推出沟槽型 MOSFET 产品、平面型 VDMOS 产品、NPT-IGBT 产品、700V BCD 产品平台、700V BCD G2 技术平台、高压超结 VDMOS 产品、1200V JBS产品，IPM 功率模块量产平台、600V TRENCH FS IGBT 产品。长时间积累的产品制造工艺经验是不同产品形成差异化的核心竞争力。

    IDM 模式对初始资源禀赋和运营能力都有极高要求。对于功率半导体企业，虽然IDM 模式有多种好处，但是同时也受限于资本投入要求大、资产较重。以华润微的 “8 英寸高端传感器和功率半导体建设项目” 募投项目为例，项目总投资金额为23 亿，巨额的资本开支需求对所有采用 IDM 模式公司提出挑战；同时财务费用会对企业盈利产生重大影响，压制企业盈利能力。因此我们认为IDM 模式是一个门槛极高的模式，对企业初始资源禀赋和运营能力都有极高要求。企业只有在同时满足上述两个条件之后，才有可能通过运营现金流满足资本开支需求从而扩大规模和提升技术，实现IDM 模式的正向循环。

    相比 Fabless 模式，IDM 模式的功率半导体企业具有上述优势，目前全球主要功率半导体公司均是 IDM 模式公司。

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未来发展趋势

材料

化合物功率半导体崛起相比传统的硅基功率半导体器件，以SiC 和 GaN 为代表的第三代化合物半导体功率器件在部分应用领域具有明显优势。因为硅基材料无法提供低的导通电阻，因此在电能传输或者转换的过程中会产生大量能量损耗。而第三代化合物半导体材料具有更高的导热系数、更快的开关速度、导通阻抗低，加上材料具备宽带隙特性而能耐高电压和承受大电流，从而使得器件更能满足在大功率领域的耐高温高压和高能量转换效率的要求。目前硅基功率器件依然主导功率半导体市场，而SiC 与 GaN 则将由较高规格的功率器件应用切入市场。在需要大功率和耐高压(>600V)高电流特性时，使用 SiC 组件会较为有利；而在需要高频切换和中低压环境时，使用GaN组件会较有利。从下游应用上来看，SiC 功率器件在高铁、新能源汽车、风电和集中式光伏等场景具有广阔发展空间，而GaN器件在电源和家电等领域具有替代空间。

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SiC 和 GaN 功率器件市场规模有望超过 100 亿美元。基于 SiC 和 GaN 在新能源汽车上对IGBT 的逐渐替代，同时新能源汽车在全球销量的快速增长，车用功率器件将成为化合物半导体功率器件的重要推动力量。而充电桩、高铁、国防等领域的需求也呈现增长趋势。2018 年 SiC 和 GaN 功率半导体市场收入规模约7 亿美元，根据 IHS 预测，到 2025 年收入规模有望超过 100 亿美元。

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国产化替代

国内厂家有望在功率半导体领域实现逐步替代。目前英飞凌无论在MOSFET、IGBT 分立器件还是 IGBT 模块上，都是市占率排名第一。中高端产品生产厂商主要集中在欧洲、美国和日本地区，大部分属于 IDM 厂商；中国台湾地区也是较大的功率半导体产地，厂商大多属于 Fabless 厂商，产品主要集中在中低端领域。我国半导体厂商产品主要集中在二极管、低压 MOS 器件、晶闸管等低端领域，生产工艺成熟且具有成本优势。我们认为，以下几点原因使得国内厂家有在功率半导体领域逐步实现替代：

1.下游厂商为保障供应链安全，给予国内企业更多机会参与同台竞技。功率器件在下游产成品中成本占比较低，但是对产品性能和耐用性起到至关重要作用，因此下游厂商缺乏动力替换供应商。即使产品性能一致，国内厂商也缺乏机会进入供应链。而在保证供应链安全的需求下，国内厂商有更多机会参与送样，实现供应链的突破。

2.国内企业与国际一流技术水平差距缩小。因为模拟电路设计和工艺制程更新，速度相对较慢，所以国内厂商有机会拉近与一流水平的差距，以 BCD 工艺制程为例，目前量产的最先进工艺是 130nm 的第六代工艺，华润微目前量产180nm 的工艺节点，并且正在研发 110-180nm 先进模拟 BCD 技术的量产。

3. 国内企业更贴近用户，便于配合客户做定制化开发。由于国际功率半导体企业大部分研发部门在海外，部分客户的定制化需求不能得到及时的满足。而国内功率企业研发团队更贴近客户，能更方便地满足客户针对不同场景的定制化需求。

在二极管、低压 MOSFET、晶闸管等领域，本土厂商已经开始进口替代，但市场份额占比仍然较低，未来有望依靠上述优势提升市占率。而在高压MOSFET 和 IGBT 器件等中高端领域,目前部分企业已经实现突破，未来市占率的提升需要依靠制造工艺的不断升级和设计水平的提高。

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功率半导体发展路径

http://www.elecfans.com/d/710543.html

IPM

智能功率模块是一种先进的功率开关器件，具有GTR(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点,以及MOSFET高输入阻抗、百高开关频率和低驱动功率的优度点。

IPM内置的驱动和保护电路使系统硬件电路简单、可靠，缩短了系统开发时间，也提高了故障下的自保护能力。IPM根据内部功率电路配置的不同可分为四类:H型问(内部封装一个IGBT)、D型(内部封装两个IGBT)、C型(内部封装六个IGBT)和R型(内部封装七个IGBT)。小功率的IPM使用多层环氧绝缘系统，中大功率的IPM使用陶瓷绝缘。

（百度百科）

IPM-百度百科

Yole 

https://wenku.baidu.com/view/b87ce44033687e21af45a93f.html

功率半导体市场规模及发展趋势深度分析
http://news.eeworld.com.cn/mp/XSY/a62817.jspx

2019年功率半导体行业市场投资趋势调研分析报告

https://wenku.baidu.com/view/e8f2b5ffd5d8d15abe23482fb4daa58da1111c3e.html#

国元证券

https://mp.weixin.qq.com/s/f12i-Ep3c5GZlEZ8pqieJw

一文了解功率半导体的过去、现在和未来

http://www.360doc.com/content/18/0715/01/50626245_770451054.shtml