功率半导体器材，也称为电力电子器材，首要用于电力设备的电能改换和操控电路方面大功率的电子器材。逆变（直流转化成沟通）、整流（沟通转化成直流）、斩波（直流升降压）、变频（沟通之间转化）是根本的电能转化方法。

  作为电能转化和电路操控的中心器材，功率器材下流运用非常广泛，包括新能源（风电、光伏、储能和电动轿车）、消费电子、智能电网、轨道交通等，依据每个细分范畴功能要求的不同（频率、电压、损耗），挑选不同的功率器材。依照下流运用区分，轿车范畴占比达 40%，其次是工业占比27%，消费电子占13%，其他范畴（如通讯、核算机等范畴）占 20%，功率器材在轿车和工业范畴运用较多，需求稳定性也较强，消费范畴运用相对较少。

  依据 Yole 的数据，2021年全球功率半导体器材商场大约175亿美元，2026年将添加至 262亿美元，复合增速到达6.9%。其间，增量较大的首要是IGBT模块、SiC 模块、MOSFET和 GaN 产品。

  其间，硅基 MOS 商场规模将从2021年的75亿美元添加至2026年的94亿美元，复合增速为3.8%，IGBT 商场规模将从54亿美元添加至2026年的84亿美元，复合增速为7.5%，SiC 模块商场规模从2020年的5亿美元以下添加至2026年的20亿美元以上，而硅基 MOS、IGBT 和 SiC 模块首要添加的下流驱动均来自于电动车和工业（首要是光伏、风电和储能）范畴。

  低端产品已完结部分国产代替，高端分立器材国产化空间宽广。对国内商场而言，功率二极管、功率三极管、晶闸管、中低压MOSFET等分立器材产品部分已完结国产化，而功率MOSFET 特别是高压超级结MOSFET、IGBT 等高端分立器材产品由于其技能及工艺的杂乱度，还较大程度上依靠进口，国产化率低，未来进口代替空间巨大。

  车用功率器材快速添加首要来自于电动化。一切轿车都会装备12V渠道，2011年，欧洲车企联合推出48V轻混体系，以满意日益添加的车载负载需求以及排放法规。在新能源轿车中，为满意动力高功率需求，400V（或更高电压）电气渠道被引进，伴跟着需求运用很多的功率器材。

  新能源轿车中，新增功率器材首要用于主驱逆变器、车载充电机（OBC）、直流-直流改换器（DC-DC）等动力体系零部件。除动力体系之外，热办理体系中的PTC加热器、压缩机，水泵和油泵等需求功率器材进行驱动，别的，配套的充电桩也需求运用很多功率器材。功率等级的不同也对应不同功率器材的挑选。

  燃油车功率器材价值量大约70美元，插电混动和纯电轿车由于新增功率器材具有高压、大功率的特征，价值量进步较大，依据英飞凌测算，纯电和插电混动轿车半导体价值量834美元，增量438美元中330美元来自于功率器材。在全球商场，特别欧洲地区，48V混动体系仍有一席之地，其176美元的增量中有90美元来自于功率器材。

  高压化也是轿车电动化之后一个新的趋势，高压化指的是将现在电动车的400V电气渠道晋级为800V电气渠道。高压化能在下降充电时刻、进步电气渠道功率一起下降整车分量。其间加速充电速度，以削减路程焦虑是下流客户挑选高压渠道的首要驱动之一。依据保时捷测算，在400公里续航路程的条件下，续航充电800V渠道能够将充电时刻从29分钟下降至19分钟，然后大幅削减用户在充电站的等待时刻。

  现在国内新势力，传统整车厂和海外渠道相继跟进高压化。高压电气渠道也对运用的电力电子设备提出了更高的要求，因而其间的功率器材也需求全面的晋级。除了动力电池及 BMS 需求进步外，高压电路中的主驱逆变器，OBC，DC-DC，电空调中的功率器材都需求向更高耐压的类型晋级，因而单车价值也会有所进步。

  在新能源发电范畴中，风能发电、光伏发电商场快速开展，由于直接发生的电能不能直接并入电网，因而需求经过变流器、逆变器等进行电能转化，进行贮存或许并入电网，储能范畴也是如此，储能变流器需求操控储能电池组的充放电，进行交直流改换，功率器材作为其间心电能改换器材，需求迎来大幅添加。在光伏发电范畴中，光伏逆变器首要分为集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器，关于不同的运用环境和功率要求，挑选不同类型逆变器。光伏逆变器中包括升压模块和逆变模块。一般光伏逆变器选用3相全桥方法，逆变模块需求6组IGBT。以阳光电源的逆变器 SG125HV 为例，运用了3个英飞凌的IGBT模块，每个模块中封装了2组 IGBT。升压模块中用到 Boost 电路，会依据功率需求装备几组 MOSFET 器材。由于碳化硅器材转化功率高，逐步在新能源发电中被选用。

  国产光伏逆变器厂商市占率全球抢先，2019年在全球逆变器出货排名前十中，有六家来自我国的供货商，别离为：华为、阳光电源、古瑞瓦特、锦浪科技、上能电气和固德威。其间华为和阳光电源市占率别离达22%和13%，位居全球前二。国产逆变器厂商实力雄厚，出货量安定，也利于国产功率器材进入世界商场。

  在风力发电范畴，风电变流器依据风速巨细习惯发电机转速，使风机完结最佳风能捕获，风电变流器是要害部件之一。风电变流器分为机侧和网侧两部分，选用IGBT 模块。机侧和网侧的变流器各有6组 IGBT，合计12 组。单个功率模块功率有限，每组 IGBT 会用多个 IGBT 模块进行并联，以到达需求的电压和功率。

  在碳中和、碳达峰趋势下，全球风电、光伏新增装机量继续快速添加，2021年全球光伏新增装机达175GW，同比添加超越 21%，风电新增装机量约94GW，同比根本相等。跟着风力和光伏发电设备装机量的添加，电网在输配、波动性调控方面难度加大，储能商场迎来迸发式添加，估计2025年风电，光伏，储能总计总新增装机量将添加至 687GW。结合功率器材每 GW 的价值，依据测算，2021年全球光伏逆变器、风电变流器、储能变流器需求的功率器材商场大约114亿元，2025年有望添加至255亿元（依照 6.7 的汇率折算为38 亿美元），复合增速到达22%。

  充电桩：高压超级结MOSFET 适应国内直流充电桩“快充”开展潮流日益进步的快充需求下直流充电桩浸透率进步至四成，功率不断进步。充电桩可分为公共直流/公共沟通/私家桩，高充电功率的直流桩充电速度最快，而私家桩、公共沟通桩充电功率低、充电时刻长。跟着下流新能源轿车商场的迸发，国内对配套设备充电桩的需求也日益添加。据Wind数据显现，2021年国内公共充电桩保有量114.70万个，2016-2021 年CAGR 高达 52.02%。其间17 年至19年，直流充电桩的占比从28.7%上升至41.6%，占比进步较快，21 年直流充电桩占比坚持约四成左右。直流充电方法相较家用规范沟通电充电方法速度大幅进步，一个150kW的直流充电器能够在大约15 分钟内为电动轿车添加200公里续航，跟着新能源轿车浸透率进一步进步，直流电充电计划需求将同步进步，2020 年国内新增直流桩功率到达131KW，未来直流桩新增装机功率有望进一步进步。此外，Yole估计2020-2025年，全球100kW及以上的大功率直流充电桩数量将以高达36.85%的CAGR 添加，大功率直流快充出现高速添加态势。

  超级结MOSFET 成快充干流挑选，2025年全球直流桩SJ MOS 商场规模有望超20亿元。直流充电桩则经过自带的AC/DC充电模块将输入的沟通电转为直流电，不经过OBC直接完结变压整流。超级结 MOSFET 因其更低的导通损耗、开关损耗、高可靠性、高功率密度，已成为干流的大功率充电桩功率器材运用产品。依据充电桩功率模块电路结构，跟着均匀单桩功率进步，咱们猜测2025年直流桩单桩 SJ MOS 用量 168 颗，结合IEA 猜测2025年全球直流桩新增保有量达84.6万个，在SJ MOS 单颗价格15.8 元，商场浸透率达90%的假定下，咱们估计 2025 年全球直流桩 SJ MOS 商场规模为20.3亿元，对应21-25年CAGR为34.9%，其间22-24 年的CAGR为42.8%；2025年国内商场规模为12.7亿元，对应21-25 年CAGR 为60.4%，其间22-24 年的CAGR为56.7%。

  全球直流充电桩保有量猜测（左）；全球直流充电桩超结MOSFET商场规模猜测(右）：

  我国新能源轿车销量增速有望继续高企，单车功率半导体用量是传统燃油车的5倍。据我国轿车工业协会核算，2021年国内新能源轿车销量完结迸发性添加，全年出售合计352万辆，同比添加157.48%。在“碳中和”、“碳达峰”目标下，我国新能源轿车商场高景气量有望继续。新能源轿车中的功率半导体含量大大添加，首要增量来源于逆变器中的IGBT 模块、DC/DC 中的高压MOSFET、辅佐电器中的IGBT 分立器材、OBC 中的超级结MOSFET。据英飞凌数据显现，一辆电动车的MOSFET分立器材用量挨近200个，部分高端新能源轿车车型对MOSFET 的需求可达400个/辆以上。纯电动车功率半导体价值量为350美元，是传统燃油车单车价值量71美元的五倍。

  新能源车中OBC、DC/DC 均可选用超级结MOSFET，2025 年全球EV SJ MOS 的商场规模有望生长至34.65亿元。OBC是由PFC和阻隔DC-DC组成的AC-DC转化器，经过将来自地上沟通充电桩的沟通电进行交直流转化和高低压改换，给车载电池充电。此外，DC/DC首要作用是代替传统轿车中的12V发电机，将动力电池的高压电转化为低压电，随后被低压蓄电池搜集，该进程相同需求超结MOSFET 的参加。依据Marketline 的猜测，2025年全球新能源轿车销量2121.7万辆，其间OBC、DC/DC 别离搭载12颗/4颗超结MOSFET，结合17.6 元/颗的单价及浸透率，咱们估计2025 年全球EV SJ MOS 的商场规模有望到达34.7亿元，21-25 年CAGR 为30.8%，其间22-24 年CAGR为37.8%；国内商场规模25年有望到达17.7 亿元，占全球商场需求超越50%，21-25 年CAGR 为28.2%，其间22-24年CAGR 为35.1%

  在首要细分范畴中，英飞凌商场份额遥遥抢先，在功率MOSFET、IGBT单管、IGBT 模块商场份额别离为24.4%、29.3%、36.5%，接下来就是安森美、意法、东芝、瑞萨、三菱等欧美日系企业。可喜的是，功率 MOSFET 商场，华润微、安世、士兰微跻身前十，IGBT 单管商场士兰微、IGBT 模块商场的斯达也都进入全球前十，尽管现在商场占有率还较低，但也说明晰产品力在继续进步。

  IDM、Fabless 并存，MOSFET 仍由欧美日主导 IDM 与 Fabless 方式并存。现在，半导体企业选用的运营方式首要能够分为 IDM 方式和Fabless 方式。IDM 方式具有技能的内部整合优势，有利于堆集工艺阅历，但资金投入较大，且简单在半导体下行周期中受制于原有产能，堕入被动局势。跟着全球半导体工业分工的逐步细化，Fabless 方式已成为芯片规划企业的干流运营方式之一，职业全体出现 IDM 与Fabless 共存的局势。

  功率器材商场长期由世界大厂主导，首要在于职业壁垒高，特别是在制作、封装工艺上，需求有深沉的堆集，一起又有很高的认证门槛。功率器材在半导体职业中归于特征工艺，并不寻求先进制程，除了光刻之外，沟槽、减薄、能量注入，反面金属化等，这些独有的工艺加深了职业的壁垒。

  功率器材的封装工艺也非常重要，直接关系到器材功能。优异的封装工艺能进步器材的最大功率和耐久性，一起也需求长时刻的技能堆集。未来在SiC被逐步运用之后，为最大化发掘其功能，新的封装方法和封装技能将会被很多运用，如银烧结，AMB，转模封装等。英飞凌、安森美、意法等世界大厂，在制作、封装工艺上有着深沉的技能沉积，并且都是 IDM 方式，工艺阅历继续堆集、进步。以英飞凌为例，IGBT产品历经七代晋级，从开端的平面栅到沟槽工艺，再到最新的微沟槽，功率密度继续进步，一起具有更好地开关功能，损耗也继续下降。

  功率器材职业下流首要为轿车、工控、光伏等工业范畴，相较于消费电子，器材认证难度更大，对产品可靠性，耐久性要求高。特别是轿车职业，除了规范AECQ 等测验，Tier1 和整车厂都有测验规范。测验要求杂乱，难度高，也需求较大资金投入。新厂商的进入门槛较高，也稳固了龙头企业的抢先地位。

  近年来国内功率半导体公司生长敏捷，有以士兰微、华润微、年代电气、安世为代表的 IDM厂商，也有以斯达半导、新洁能、东微半导为代表的Fabless公司，以及IDM和Fabless 并重的扬杰科技。产品方面，士兰微、安世、扬杰科技品类较为完全，斯达半导、年代电气聚集 IGBT，华润微、新洁能和东微半导聚集MOSFET，并都有所打破，士兰微做到了全球前十，斯达半导 IGBT 模块商场前十，安世MOSFET 商场前十，华润微MOSFET 商场前十。

  在技能方面，国产厂商也在各自优势范畴，各有打破。士兰微完结12 寸功率产线建造并成功量产；斯达半导完结第七代 IGBT 研制，并进入量产阶段，对标英飞凌最新产品；东微半导体推出高功率超级结产品，打破国外厂商独占；新洁能的新一代SGT产品，进步转化功率，步入车规商场。跟着越来越多国产厂商产品获得打破，进入车规和风景储商场，国产代替进入加速期。

  在IGBT模块产品中，选取英飞凌和斯达两款产品进行比照，别离选用GD1200和 FF1200 系列中高压、高电流产品，IGBT 芯片也处于同一代工艺技能。这类产品首要运用在UPS体系，风电换流器，电机传动体系中。这两个模块功能耐压和最大电流分为为 1200V 和 1200A。产品首要功能上，斯达产品的栅极－发射极峰值电压（VGES），在各个条件下导通压降（VCE(SAT)）功能和英飞凌适当。而在一些开关操控特性上如栅极阈值电（VGEth），导通和关断损耗（Eon，Eoff）这些特性与英飞凌的产品有一些距离。公司的产品与同代的世界龙头在产品特性上根本到达同一水平。

  2022年国内IGBT工业进入迸发期，国产IGBT厂商在车载IGBT范畴的代替进程会加速。一方面国内新能源轿车2022年销量预期都比较达观，商场预期均匀增速在50%以上，可是国外IGBT芯片厂商如英飞凌和安森美等大厂的交期均匀都在一年以上，一起海外如欧洲和美国的电动车商场也开端进入高速添加期，这些世界大厂会优先保证本乡供给。在供需偏紧的情况下，国产IGBT厂商关于国内电动车主机厂而言成为了最重要的芯片供给保证，并且年代电气、士兰微和华虹半导体等厂商的IGBT产能已经在2021年末相继投产，有望成为IGBT芯片国产化最获益的厂商。关于国内的IGBT厂商而言，最获益的厂商还是以IDM方式为主的厂商，如比亚迪半导体，年代电气和士兰微。

  咱们以为商场关于IGBT芯片供给大幅开出今后导致IGBT芯片商场竞争加重的忧虑大可不必，咱们梳理了国内下一年新增的IGBT产能，假如拉平2022年全年的IGBT供给增量，估计为5.04万片/月，假如考虑良率等问题，估计实践产能缺乏4万片/月，关于下一年200万辆电动车的IGBT芯片耗费量就到达2-3万片/月，假如再考虑光伏和风电等范畴用到的IGBT芯片，估计产能供给相对偏严重。

  假定2030年全球轿车销量到达1亿辆，假如50%的燃油车替换为电动车，对应约5000万辆电动车，依照单车功率半导体价值量为400美元核算，估计全球车规功率半导体商场规模到达200亿美元，假如国内电动车商场占全球的50%，那么2030年国内车规功率半导体商场空间将到达100亿美元。存量商场2021年全球功率半导体商场规模将添加至441亿美元，国内需求占全球商场份额的36%，2021年商场规模有望到达159亿美元，未来十年依照5%的复合增速测算，存量商场如工控和家电范畴的需求在2030年将到达239亿美元。光伏范畴关于功率半导体商场需求为30亿美元，加总今后估计到2030年国内功率半导体商场空间到达369亿美元，对应2500亿人民币左右的商场空间。

  1台新能源轿车均匀耗费一片8英寸硅片，其间分立器材、IGBT耗费0.4片，DMOS占0.1片，IC占了0.5片，首要是MCU和电源办理芯片，2021年新能源轿车销量为340万台，同比添加1.5倍，估计2022年国内新能源轿车销量到达500万辆，对应的增量需求为160万片8寸晶圆，折合13~14万片月产能，假如2025年国内电动车销量到达1000万辆，对应增量需求为54-55万片月产能。

  截止2020年12年全球晶圆产能约为2082万片/月（等效8寸），我国大陆晶圆产能占比为15.3%，估计为318.4万片/月（等效8寸），国内首要晶圆厂12寸产能约100万片/月，8寸产线万片/月。其间咱们核算国内一切功率半导体厂商新增产线年全年新增功率半导体产能为18万片/月（等效8寸），假如假定2022年国内新增电动车销量为200万台，全球新增500万台电动车，所需求对应约250万片8寸的年产能，对应需求新增20.8万片月产能，而全球功率半导体的新增产能简直都在我国，只是满意全球的电动车的需求新增供给姑且不行，假如考虑光伏需求的产能则供给缺口进一步添加。

  功率器材国产化率仅为 22%，高端产品国产化率更低。据咱们核算 2021 年国内首要功率器材上市公司相关收入占国内功率器材总商场比重仅 22%，且当时国内功率器材仍以二极管、晶闸管等低端产品居多，高端产品如 IGBT、SiC 等国产化率更低。当时国内厂商在高功能功率器材继续发力，产品功能、可靠性和稳定性等已具有对标海外一线龙头的才能，跟着未来下流需求的继续添加，功率器材国产化率有望进一步进步。

  注重国内厂商的产品品类从低端向高端切换，产品下流运用范畴优化以及晶圆产线的晋级节奏。当时国内厂商正在阅历几大重要改变：1）产品品类从曩昔以二极管、晶闸管、平面型 MOS向功能愈加优胜的超结、屏蔽栅 MOS 晋级，一起在 IGBT、SiC 器材加速布局；2）下流需求结构中，新能源职业的占比快速进步，带动厂商营收增速和毛利率的进一步上升；3）从6寸到8寸，再到 12 寸晶圆晋级，主推产品功能、本钱优势进一步进步。