功率半导体行业专题报告：行至功率周期底部，静待下游复苏云起240315

投资评级：（）报告日期：推荐维持2024年03月15日 ◼分析师：毛正◼SAC编号：S1050521120001 投投 资资 要要 点点 MOSFET和IGBT为功率半导体市场增长主动力，第三代半导体成功率发展新方向 功率半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心，在电子电路中有广泛的应用。从细分市场来看，二极管长期市场规模比较稳定；BJT市场空间正逐步被MOSFET取代；MOSFET行业市场规模保持稳定扩张；在新能源汽车、风光储市场带动下，IGBT市场呈现结构性快速增长态势。随着技术迭代，第三代半导体也逐步进入功率半导体发展的主战场。 晶圆产能供过于求，国产替代加速，下游市场逐步复苏 从产业链各环节来看，上游晶圆产线的产能利用率呈现下降趋势，市场硅基总体产能过剩，海外功率巨头纷纷转向SiC赛道，国内SiC产能仍在追赶阶段。中游生产制造保持Fabless+IDM模式并存，在功率市场日渐成熟的趋势下，国内厂商未来转型IDM实现降本增利或成为路径之一，同时为摆脱中低端内卷，国内厂商聚焦出海机会，积极寻求替代空间。下游以消费电子、工控为代表的传统市场需求较为稳定，以新能源汽车、光伏、储能为代表的新能源市场需求较为旺盛，仍为功率半导体的主要增长动力。随着光伏储能已于2024年Q1完成加速库存去化，需求呈现复苏态势，预计2024年Q2将迎来集体拉货的需求，有望带动对上游IGBT等高压大功率器件的需求率先修复。 行业处于周期底部，上行空间广阔，给予功率半导体行业投资评级：推荐 功率半导体应用广阔，尽管目前处于行业周期底部，但随着交期、库存逐步改善，和下游需求逐步复苏的节奏，我们再次看到功率半导体行业景气度回升的信号。随着国内功率产品可靠性、稳定性、性能参数等不断追赶海外标准，未来国产替代空间广阔，我们给予功率半导体行业“推荐”评级。建议关注扬杰科技、捷捷微电、士兰微、斯达半导、新洁能、时代电气、东微半导、华润微、宏微科技。 风风 险险 提提 示示 宏观经济增长不及预期的风险；海外科技管制进一步加强的风险；本土科技创新突破不及预期的风险；下游需求恢复不及预期的风险；行业景气度复苏不及预期的风险；推荐标的业绩不及预期的风险。 1.功率半导体作为电子核心器件，技术不断迭代2.MOSFET和IGBT跃升细分市场增长主力3.产能供过于求，中低端内卷聚焦出海4.行至周期底部，库存出清迎来曙光5.相关标的 目录 CONTENTS 0 1功率半导体作为电子核心器件，技术不断迭代 11..11功功率率半半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心导体是电子装置电能转换与电路控制的核心 功率半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心，其本质是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，具体用途包括变压、逆变、整流、斩波、变频、变相等，可以提高能量转换效率，减少功率损失。整流二极管 资料来源：Fuji Electric，宏微科技招股说明书，功率半导体生态圈，东芝，华鑫证券研究 功率半导体可分为功率器件和功率IC两大类，其中功率器件主要包括二极管、晶闸管和晶体管，晶体管根据应用领域和制程不同又可分为BJT、MOSFET和IGBT等；功率IC属于模拟IC，包含电源管理IC、驱动IC、AC/DC和DC/DC等。 11..22功功率率半半导体产品不断迭代导体产品不断迭代 二极管 晶体管 晶闸管 BJT（三极管） MOSFET（绝缘栅型场效应晶体管） •只有导通和关断两种状态，具有开关特性。•通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断，半控型器件。•GTO（门级可关断晶闸管）可以通过门极施加负的脉冲电流使其关断。 •具有单向导电性能。•制造工艺较为简单，应用广泛。•不能用控制信号来控制其通断，不可控器件。 •有放大功能，可以将小信号转换成大信号。 •以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）。•具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好；制造工艺简单、辐射强，因而通常被用于放大电路或开关电路。 诚信、专业、稳健、高效 11..22功功率率半半导体产品不断迭代导体产品不断迭代 IGBT（绝缘栅双极结型晶体管） MOSFET（绝缘栅型场效应晶体管） 屏蔽栅（SGT）•输入部分为MOSFET结构、输出部分为双极结构的复合型器件，同时具备MOSFET和BJT两者的优点。 •输入阻抗高，可以用小功率驱动，并且可以将电流放大为大电流。此外，即使在高耐压条件下，导通电阻也可保持在较低水平。开关速度不如MOSFET快，但比双极晶体管要快。 屏蔽栅（SGT） 资料来源：英飞凌，新洁能招股说明书，罗姆，汽车半导体情报局，前瞻产业研究院，华鑫证券研究 11..33功功率率半半导体经历导体经历33大技术跨越大技术跨越 伴随着全球半导体产业的技术革命与进步，功率半导体围绕功率容量、工作频率和转换效率经历了3次大的技术跨越：①从不可控型到半控型再到全控型，促进了传动技术从直流传动向交流传动的进步。②从电流驱动到电压驱动，实现了数字控制，应用更简单和智能。③从硅基到宽禁带器件，系统更加紧凑和轻量化、损耗更低、开关速度更快。 0 2MOSFET和IGBT跃升细分市场增长主力 22..11功功率率半半导体全球和国内市场稳中向好导体全球和国内市场稳中向好 中国作为全球功率半导体最大的消费国，2018年以来，国内物联网、新能源和新一代通信网络等新兴行业大大拉升了对上游功率半导体产品的需求，2019年贸易摩擦干扰整体市场收入略微下降，2020年下半年起，国内功率半导体需求呈现高景气特征，叠加产能不足因素，供求出现显著错配，相关功率龙头公司逐步提价。2022年中国功率半导体市场规模增长至1368.86亿元，同比增长4.4%，预计2023年中国功率半导体市场规模将进一步增长至1519.36亿元。 全球功率半导体市场稳中向好。根据Omdia的数据，全球功率半导体市场规模由2017年的441亿美元增长至2022的年481亿美元。2020年受疫情影响功率半导体市场规模有所下降，但2021年便恢复至459亿美元，预计2023年全球功率半导体市场规模将达到503亿美元。 22..22 MMOOSSFEFETT、、IGIGBTBT超越二极管、晶闸管、超越二极管、晶闸管、BBJTJT成为增长主力成为增长主力 从功率半导体细分产品市场结构来看，功率IC是功率半导体市场主要的出货产品，占比约50%以上；而功率半导体分立器件中，市场对MOSFET、IGBT以及二极管需求较大。据芯谋研究的数据，MOSFET占功率分立器件市场份额最大，达到42.6%，其次是IGBT和功率二极管，三者占据了90%以上的功率器件市场。 由于二极管的行业技术壁垒较低，市场规模比较稳定，我国份额逐渐增加。据华经产业研究院的统计，2022年全球二极管行业市场规模为55.73亿美元，与2021年数据基本持平。中国的二极管行业凭借其低成本的优势，在全球市场中的市场份额占比逐年增加，2022年我国二极管行业市场规模为23.23亿美元，与2021年数据基本持平，预计2023年市场规模为19.57亿元，较2022年下降15.76%，降速远小于全球平均水平。 22..22 MMOOSSFEFETT、、IGIGBTBT超越二极管、晶闸管、超越二极管、晶闸管、BBJTJT成为增长主力成为增长主力 晶闸管因其大电流大电压的处理能力，在大功率应用领域仍有优势，作为一种技术相对成熟的产品，其市场成长性趋于稳定。根据华经产业研究院的统计和预测，全球晶闸管市场规模由2017年7.18亿美元增至2021年8.24亿美元，2022年全球晶闸管市场规模达到10.07亿美元，2017年到2022年的年均复合增长率达到5.8%。全球晶闸管市场规模将从2023年的8.31亿美元增长至2028年的12.42亿美元，期间复合增速达5.9%。而中国市场在2021年就以37%的占比成为了全球晶闸管最大的单一市场，从2019年开始，中国晶闸管的市场规模开始稳定的持续增长，2017-2022年的年均复合增长率为7.0%，预计到2023年将增长至27.9亿元。 BJT作为电流控制型分立器件，在消费类电子、网络通讯、工业、安防等领域对分立器件功耗和频率要求愈发严格的背景下，其市场空间正逐步被MOSFET等元器件取代。根据中商产业研究院的统计，2022年全球BJT市场规模达9.32亿美元，同比减少9.07%，预计2023年将下降至7.38亿美元。2022年中国BJT市场规模达4.5亿美元，同比减少5.46%，预计2023年将下降至3.66亿美元。 22..22 MMOOSSFEFETT、、IGIGBTBT超越二极管、晶闸管、超越二极管、晶闸管、BBJTJT成为增长主力成为增长主力 全球MOSFET行业市场规模保持稳定扩张，市场前景广阔。2022年全球MOSFET市场规模达129.6亿美元，同比增长14.49%，预计2023年将达133.9亿美元。中国MOSFET行业市场规模也保持稳定扩张趋势，增速高于全球市场增速。2022年中国MOSFET市场规模约为54.0亿美元，同比增长15.88%，预计2023年将达56.6亿美元。 在新能源汽车、风光储市场带动下，IGBT市场呈现结构性快速增长态势，是目前发展最快的功率半导体器件之一。据YOLE数据显示，2022年全球IGBT的市场规模约为68亿美元，受益于新能源汽车、新能源、工业控制等领域的需求大幅增加，预计2026年全球IGBT市场规模将达到84亿美元。中国是全球最大的IGBT市场，约占全球IGBT市场规模的40%，2022年中国IGBT市场总规模达321.9亿元，预计2025年市场总规模有望达468.1亿元，CAGR为13.3%。 资料来源：Yole，中商产业研究院，集微咨询，华鑫证券研究 0 3产 能 供 过 于 求，中低端内卷聚焦出海 33..11功功率率半半导体产业链全景图导体产业链全景图 33..22上上游游：：硅基晶圆供过于求，硅基晶圆供过于求，SiCSiC晶圆产能急追晶圆产能急追 硅基晶圆产线产能过剩，预计2024年有所改善。功率半导体上行周期时，市场供不应求，许多厂商纷纷扩建产线。以海外IDM巨头为代表的各大厂商选择向投入产出比更高的12英寸晶圆转移。但随着市场供需关系改善，全球晶圆产能由前两年的供给不足转向产能过剩。根据SIA发布的数据，2020年晶圆产能利用率维持在87.5-90%之间。而在2022年Q4，这一数字已经下滑到85%以下。截至2023年底，全球晶圆8英寸利用率为65-70%，12英寸利用率为70-75%，功率半导体所用制程基本在90nm以上，工艺制程更为落后的晶圆厂产能利用率还将走低，许多厂商采取以价换量的策略。2023年晶圆产能预计已到达谷底，2024年将随着下游订单的温和反弹有所改善。 海外功率巨头转向SiC，国内产业链急追。以SiC为代表的第三代半导体材料拥有超越Si基的性能优点，3倍的禁带宽度可减少漏电并提高工作温度；10倍的击穿场强可提高开关速度并减低损耗；4倍的导热率支持高功率密度并可降低散热要求。其中衬底技术壁垒和价值量较高，约占47%。海外功率巨头纷纷发展SiC产线，争夺发展窗口期，Wolfspeed、Coherent等国外重点衬底厂商产能仍占据市场应用主流，国内以天岳先进及天科合达为代表的领先厂商产能扩张较快，目前仍处于供不应求的状态。此前中国SiC材料仅占全球约5%的产能，2023年以来中国在SiC产能上急追，乐观预计2024年中国SiC晶圆在全球的占比有望达到50%，月产能将达到12万片。资料来源：群智咨询，中国半导体行业协会，华鑫证券研究 33..33中中游游：：海外海外IDMIDM巨头占据高端市场，国产替代持续加速巨头占据高端市场，国产替代持续加速 全球市场的集中度较高，主要被海外IDM巨头占据。中高端产品生产厂商主要集中在欧美、日本和我国台湾地区，大部分属于I