b体育半导体全产业链进入景气周期

　　b体育半导体全产业链进入景气周期功率半导体是半导 体产业中产值高达 200 亿美金的大板块，是关系着高铁动力系统 b体育、汽车动力系统、 消费及通讯系统等领域能否实现自主可控的核心零部件。功率半导体战略地位突 出，国家大基金必将全力支持。

　　回顾过去 3 年国家大基金的投资历史，集中投资行业细分龙头企业是大基金一贯 始终的投资策略。

　　我们认为在资本助力下，我国功率半导体龙头企业将加速整合海外 优质资源，加速向中高端市场迈进的进程。

　　全球功率半导体巨头主要集中美国、欧洲、日本三个地区。、地区厂商主要 集中在二极管、晶闸管、低压 MOSFET 等低端功率器件领域，IGBT、中高压MOSFET等高端器件主要由欧美日厂商占据。

　　全球 IGBT 器件及模块 2015 年销售额 39.44 亿美金，德国英飞凌及赛米控(semikron)， 日本三菱及富士电机，美国仙童半导体基本把控了全球 IGBT 市场，前五大厂商占据 了 73.2%的市场份额。

　　2015 年功率 MOSFET 市场产值达到 54.84 亿美金，英飞凌、仙童半导体、日本瑞萨电子、欧洲意法半导体、日本东芝等厂商占据了绝大部分市场份额，前五大厂商的市 场占有率合计达到了 60.1%。

　　据世界半导体贸易组织数据，全球功率二极管及整流桥市场容量约为 368 亿元人民币。IGBT 及 MOSFET 市场相对集中，而功率二极管及整流桥产业市场格局相对分散， 从分散走向集中是大势所趋。

　　二极管及整 流桥的芯片制造环节具有明 显的规模效应， 我们认为龙头企业规模扩大后会挤占掉小型厂商的生存空间，实现更高的行业市占率 和集中度

　　今年，半导体产业呈现出全产业链景气的态势，从上游设备材料、中游芯片制造、到 终端芯片器件成品，订单量均出现远超往年的增长速度。

　　Gartner 预测今年全球半导 体产值将达到 4014 亿美金，产值首次突破 4000 亿美金大关。

　　今年 9 月，国内 MOSFET 大厂率先上调价格，长电科技对旗下所有 MOSFET 产品价格全面上调 20%，随后深圳德普微电子上调 MOSFET 产品价格。此轮涨价主要有两方面原因。

　　从今年二季度开始，Visahy的订单量暴增，订单出货量比值达到 1.22，三季度Vishay订单出货比值进一步攀升 至 1.44，中高端二极管市场进入前所未有的景气周期。

　　目前行业龙头厂商 Vishay 今年二季度的二极管交货期已经拉长至 5.8 个月，远远高 于 2 个月左右的正常交货期。

　　二极管行业巨头达尔科技Diodes)在今年三季度关闭了美国芯片制造工厂 Kfab，所需要的芯片缺口将通过外购方式获得，巨头的产能调整进一步加大了供需缺口。

　　电动化趋势下，汽车半导体用量翻倍以上的增长。根据 strateicanalysis 数据，传统 燃油车的半导体用量为 338 美金单辆车，电动汽车的半导体用量达到了 704 美金， 增长幅度达到 108%。电动车新增的半导体用量集中在功率器件产品，单辆汽车将新 增 282 美金的功率器件用量。

　　电动汽车新增大量 IGBT 功率器件应用。TESLA model S 车型使用的三相异步电机驱 动，其中每一相的驱动控制需要使用 28 颗塑封的 IGBT 芯片，三相共需要使用 84 颗IGBT 芯片。

　　Model s 中的 P85D 车型采用峰值功率 310KW 的交流感应电机，峰值电 流达到 1200 安培，性能要求较高，目前仅有几家国际巨头厂商具有生产能力。

　　充电桩及汽车充电器(charger on board，每辆车一个)是电动化趋势下完全新增的功率器件，是动力总成以外的功率半导体增长的主要驱动力之一。

　　现阶段，主流直流充电桩的功率在 60kw 和 120kw，如果采用 15kw 的功率模块，则 需要 4 个或 8 个功率模块。

　　目前充电桩的功率模块有两种解决方案，一是采用MOSFET 芯片，另一种是采用 IGBT 芯片。

　　目前国内厂商市占率不足 1%，国产替代空间巨大。根据 WSTS(全球半导体贸易统 计协会)数据，全球功率分立器件市场容量 2016 年为 187 亿美金。

　　目前以扬杰科技、 捷捷微电为代表的功率半导体龙头企业市场占有率不到 1%，进口替代的空间巨大。

　　中国是功率半导体最大的市场，国内厂商与下游客户的距离更近，与本土客户的沟通 交流更加顺畅，能够对客户的需求做出更加快速的响应。

　　功率二极管国际一线品牌厂 商达尔科技 58%的收入来自中国，功率器件领导品牌NXP有 41%的收入来自中国。

　　目前二极管及中低压 MOSFET 等成熟产品线，国外厂商占据着大部分市场份额。相 比国外厂商，国内厂商 在服务响应客户需求，降低成本等方面具 有竞争优势，功率器 件 国产品牌替代率逐渐上升是大势所趋。

　　欧美功率器件厂商的产能分布在全球各地，一般来说前段芯片制造制程产能主要分布 在欧美地区，后段封装制程则主要分布在菲律宾、马来西亚、中国等地区。

　　在二 极管等产品线上，前后段制程的区域分割 使得海外厂商对客户的产品 需求响应较慢， 而厂商芯片、封装、销售集中在某一区域，能为客户提供更好的技术服务

　　回顾功率半导体的发展历史，技术进步不断诞生新型的功率器件。1957 年美国通用电气研制出世界上第一只晶闸管，开启了功率半导体产业发展的序幕。

　　六十到七十年 代是晶闸管统治功率器件的全盛时代;八十年代晶闸管与 MOSFET 共同主导了功率 器件市场;到九十年代，晶闸管逐步让位于 MOSFET 及 IGBT，中小功率应用 MOSFET开始主导市场， IGBT 则统治了中大功率应用。

　　碳化硅和氮化镓是下一代功率半导体的核心技术方向。碳化硅器件的效率、功率密度 等性能远远高于当前市场主流产品。

　　受制于成本因素，碳化硅功率器件市场渗透率不 到 1%。我们判断技术进步将推动碳化硅成本快速下降，中长期看碳化硅器件将会是 功率半导体的市场主流产品。

　　目前碳化硅器件主要用于 600 伏及以上的应用领域，特别是一些对能量效率和空间尺 寸要求较高的应用，如电动汽车充电装置、电动汽车动力总成、光伏微型逆变器领域 等应用。

　　碳化硅重在中大功率，氮化镓重在中小功率碳化硅、氮化镓在应用领域上略有区分，碳化硅的优势应用领域集中在中大功率应用，而氮化镓集中在中小功率应用。

　　2012 年碳化硅二极管的成本是硅基肖特基二极管的 5-7 倍，碳化硅 MOSFET 是硅基MOSFET 成本的 10-15 倍。经过 3 年时间，碳化硅二极管的价格下降了 35%，碳化 硅 MOSFET 的价格下降了 50%。

　　(1)4 寸线)碳化硅外延片技术在持续进步，颗粒污染等缺陷率在持续下 降，推动芯片良率 大幅上升。

　　目前碳化硅、氮化镓产品的成本相对较高 ，应用领域受限于一些性能 要求高的领域。整体来看，碳化硅器件的良率和硅工艺有着明显的差距。

　　汽车应用领域，碳化硅器件替代硅器件是确定的发展趋势。碳化硅功率器件的应用领 域在持续的拓展。

　　早期碳化硅主要应用于功率校正电路(power factor correction 电 路)，目前量产应用领域已经拓展至光伏逆变器、汽车车载充电机(onboard charger)。

　　预计 2019-2020 年，电动车动力系统将导入碳化硅功率器件，进一步拓宽量产应用 领域。

　　目前 Tier-1 汽车供应链企业都在尝试导入碳化硅，积极开展碳化硅功率器件的测试工 作。丰田在 2015 年 2 月启动了碳化硅功率器件的实车测试工作，路测原型车在 PCU的升压

　　，比亚迪 已经在电动车车载充电机(charger on board)导入碳化硅功率器件。国内产业链初具雏形碳化硅产业链可分为三个产业环节，一是上游衬底，二是中游外延片，三是下游器件制造。

　　EPI 外延片:Cree、Rohm、英飞凌、GE、三菱 器件:英飞凌b体育、Cree、Rohm、意法半导体、美高森美、GenSiC、三菱

　　碳化硅器件方面，国际上碳化硅 SBD、碳化硅 MOSFET 均已实现量产，产品耐压范 围 600v-1700v，单芯片电流超过 50A。

　　天润、瀚薪、扬杰科技、中电 55 所、中电 13 所、科能芯、中车时代电 气模组:嘉兴斯达、河南森源、常州武进科华、中车时代电气

　　目前碳化硅市场处于起步阶段，国内厂商与海外传统巨头之间差距较小，国内企业有 望在本土市场应用中实现弯道超车。

　　国内企业已经在碳化硅 SBD 形成销售收入，碳 化硅 MOSFET 的产业化尚在原型器件研制阶段。

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