新能源电子之功率半导体篇：新能源时代，国产功率半导体弯道超车新机遇

[Table_Yemei0]行内偕作•行业深度2023年11月30日|研究院南通分行[Table_Title1]新能源电子之功率半导体篇——新能源时代，国产功率半导体弯道超车新机遇[Table_summary1]■功率半导体的技术趋势与应用领域。功率半导体是电力电子设备实现电力转换和电路控制的核心元器件，主要包括功率分立器件、功率模块和功率IC。功率半导体经历了一系列创新发展，围绕工艺和材料持续迭代升级，器件性能不断增强。根据电压、功率和频率的不同选择，功率半导体广泛应用于新能源汽车、光伏、风电、储能、充电桩、电网、铁路、工业、通信、消费电子等领域。■需求端：新能源变革带动功率半导体需求持续增长。新能源从生产、传输、储存到应用带来了功率半导体的增量需求，新能源变革为功率半导体带来巨大增长空间，预计功率半导体市场将从2021年的461亿美元增长到2027年的596亿美元，复合年均增长率为4.4%。传统领域功率半导体增速较慢，新能源领域增速较快，以功率模块为例，新能源汽车将从2021年的18.15亿美元增长到2027年的75.46亿美元，CAGR26.8%；光伏将从2021年的3.69亿美元增长到2027年的5.74亿美元，CAGR7.7%；风电将从2021年的4.41亿美元增长到2027年的8.00亿美元，CAGR10.4%；储能将从2021年的2亿美元增长到2027年的11亿美元，CAGR30.3%。■供给端：欧美日全面领先，国内厂商快速崛起。在泛新能源市场快速增长之前，我国功率半导体产业由于能力不足，一直集中在中低压和低频的电子产品领域，产品价值量较低。根据Omdia数据，2021年全球前十大功率器件厂商没有一家中国企业。随着我国功率半导体工艺制造水平的提高和下游新能源市场的快速发展，国内功率半导体厂商在这些新兴领域的竞争力明显增强。根据我们估算，国产功率模块在全球新能源汽车市场份额达到37%。预计随着泛新能源领域的快速增长，以IGBT、MOSFET为代表的功率半导体产业将实现国产替代。建议我行重点关注下游客户泛新能源领域占比较高的国产功率半导体厂商。（具体可参见表5）■业务建议。从过去二十年的趋势来看，全球半导体行业经历了互联网泡沫、经济危机、新冠疫情的短期波动，长期呈现出持续增长态势。功率半导体受益于新能源变革，是未来十年半导体行业持续发展的重要力量。尽管新能源行业进入调整期，考虑到新能源整体渗透率较低，未来潜在市场空间广阔，功率半导体仍可积极布局。（本部分有删减，招商银行各行部请参照文末联系方式联系研究院）■风险提示。（1）下游新能源行业阶段性调整带来供需过剩的风险。（2）地缘政治和贸易摩擦的风险。（3）技术更新迭代的风险。（4）市场竞争加剧的风险。（5）主要原材料供应集中度高的风险。（6）知识产权纠纷的风险。[Table_Author1]胡国栋行业研究员：0755-83169269：huguodong@cmbchina.com鲁皇江南通分行风险管理部：0513-55000224：lhj2016@cmbchina.com相关研究报告《新能源电子之被动元件篇——电动化时代，被动元件的新机遇》 敬请参阅尾页之免责声明[Table_Yemei1]行内偕作•行业深度1/3|研究院南通分行目录1．功率半导体的技术趋势与应用领域..................................................................11.1功率半导体简介及分类..........................................................................11.2功率半导体围绕器件工艺、集成、材料迭代升级....................................................31.3功率半导体应用领域广泛........................................................................62．需求端：新能源变革带动功率半导体需求持续增长....................................................82.1功率半导体在新能源领域受益显著................................................................82.2分立器件：下游应用广泛，新能源增量显著.......................................................112.3功率模块：在高压、高功率、大电流领域扮演重要角色.............................................132.4功率IC：新能源相关的功率IC保持较快增长.....................................................152.5MOSFET和IGBT：在新能源领域中最主流的功率器件............................................162.6宽禁带功率器件：在高压高频领域有望取代硅基功率器件...........................................203．供给端：欧美日全面领先，国内厂商快速崛起.......................................................223.1供应链向IDM一体化和大硅片方向发展..........................................................223.2欧美日厂商先发优势，占据主要市场份额.........................................................243.3国内厂商快速崛起，产品布局各具特色...........................................................264．业务建议及风险提示.............................................................................314.1业务建议.....................................................................................314.2风险提示.....................................................................................32 敬请参阅尾页之免责声明[Table_Yemei1]行内偕作•行业深度2/3|研究院南通分行图目录图1：功率半导体的主要功能.................................................................................................................................................................................1图2：功率半导体的主要类型.................................................................................................................................................................................2图3：功率半导体器件迭代路径............................................................................................................................................................................4图4：MOSFET器件性能演进升级..........................................................................................................................................................................4图5：IGBT器件性能演进升级...............................................................................................................................................................................4图6：功率半导体器件输出功率与工作频率水平........................................................................................................................................5图7：功率半导体器件工作电压与输出功率水平........................................................................................................................................5图8：SiC、GaN与Si材料性能对比...................................................................................................................................................................6图9：SiC与IGBT器件在不同工况下效率对比............................................................................................................................................6图10：功率半导体的制造流程..............................................................................................................................................................................7图11：功率半导体的应用领域..............................................................................................................................................................................7图12：IEA净零排放情景下，新能源技术发展趋势............................................................................................