本文精編自東方證券《功率半導體需求旺盛,漲價潮與國產替代驅動業績增長》
摘要:近年來,萬物互聯的呼聲越來越高,以汽車、高鐵爲代表的交通工具,以光伏、風電爲代表的新能源領域,以手機爲代表的通信設備,以電視機、洗衣機、空調、冰箱爲代表的消費級產品,都在不斷提高電子化水平,其中又以新能源汽車的高度電子化最爲引人注目;與此同時,工業、電網等傳統行業也在加速電子化進程。幾乎全行業的電子化發展,大大增加了對功率半導體器件的需求。
功率半導體器件概述
功率半導體器件(PowerSemiconductorDevice)特指轉換並控制電力的功率半導體器件。電力轉換包括轉換一個或多個電壓、電流或頻率;功率控制指控制輸入和輸出的功率大小。
概括來說,功率半導體器件主要有功率模組、功率集成電路(即PowerIC,簡寫爲PIC,又稱爲功率IC)和分立器件三大類;其中,功率模組是將多個分立功率半導體器件進行模塊化封裝;功率IC對應將分立功率半導體器件與驅動/控制/保護/接口/監測等外圍電路集成;而分立功率半導體器件則是功率模塊與功率IC的關鍵。
功率半導體器件從早期簡單的二極管逐漸向高性能、集成化方向發展,自上世紀80年代起,功率半導體器件MOSFET、IGBT和功率集成電路逐步成爲了主流應用類型。其中IGBT經歷了器件縱向結構、柵極結構以及硅片加工工藝等7次技術演進,目前可承受電壓能力從第四代的3000V躍升到了第七代的6500V,並且實現了高頻化(10-100kHz)應用。
功率半導體需求旺盛,多領域增量顯著
從用電終端看,功率半導體未來的主要增量來自:
①新能源電動車帶來巨大增量市場;
②物聯網、雲計算的發展對計算、存儲提出了更高的要求,雲、霧數據中心的擴容帶來了更大的電力需求;
③工業自動化使用機器代替人力,電力供應、功率轉換需求亦顯著增加;
④用電設備的升級,如家電變頻化、工業電機變頻化、快充興起也爲市場整體貢獻了顯著增量。
這其中,新能源電動車帶來的增量最爲明顯:
新能源車按功率大小由低到高劃分,功率器件新增用量逐漸變大。從微混型僅用於啓停功能,到全電動車所需能量回收及車載充電,對功率器件需求量增大。輕混MHEV新增功率器件需求小於50美元,而到了純電動車BEV已經超過300美元。整車電動化+電動車市場滲透率增大驅動車規功率半導體市場需求高速增長。
根據各廠商和產品電控佔比會有所不同,插電和純電車電控成本佔比約在5%-9%,其中電控系統成本構成中IGBT/MOSFET又佔據將近40%的比例,故新能源汽車爲功率半導體提供巨大市場增量需求。
產能緊張,功率半導體有望漲價
功率半導體當前主要由8寸晶圓生產線製造,功率半導體等產品的旺盛需求拉動8寸晶圓廠的產能緊俏,聯電、世界先進等廠商開工率保持在接近甚至超過100%的較高水平,8寸晶圓也迎來漲價趨勢。媒體報道,近期陸續有晶圓代工廠告知2020年4季度與2021年1季度將調漲價格,部分客戶交期由原本約2.5-3個月延長爲3-4個月,甚至半年以上。
功率半導體價格方面,根據電發燒友網的報道,國內已有兩家廠商發佈漲價通知,10月開始MOS管漲幅將達20%,MOS管漲價有望逐漸蔓延至整個功率半導體行業。
龍頭10年60倍
目前全球的功率半導體器件主要由歐洲、美國、日本三個國家和地區提供,他們憑藉先進的技術和生產製造工藝,以及領先的品質管理體系,大約佔據了全球70%的市場份額。英飛凌、意法半導體、賽米控等不僅是歐洲的代表企業,更在全球名列前茅;美國則有安森美、IR、凌力爾特等爲其揚名立萬;日本也是功率半導體器件的主要玩家,瑞薩、東芝、富士電機、羅姆聞名全球。
2017年全球MOSFET廠商市場份額(來源:IHS)
2017年中國大陸MOSFET廠商市場份額(來源:IHS)
而在需求端,全球約有39%的功率半導體器件產能被中國大陸所消耗,是全球最大的需求大國,但其自給率卻僅有10%,嚴重依賴進口。
值得一提的是,全球功率半導體龍頭廠商英飛凌自2009年3月6月標普500觸底到現在漲超60倍,並且最近在不斷創階段新高。英飛凌原爲西門子半導體部門,1998年虧損12億馬克,於1999年獨立重組爲英飛凌科技公司,並在2000年於法蘭克福交易所和紐約證券交易所上市。