車企發力功率半導體，碳化硅火熱程度直線上升

作為新能源汽車電控系統和直流充電樁的核心器件，新能源汽車產業已經成為功率器件需求增加最快的領域，并且將進一步保持增長到2025年將成為需求量最大的領域。

2022年，新能源汽車的單車功率半導體價值量達到458.7美元，約為傳統燃油車的5倍。顯而易見，在全球芯片細分市場中，功率器件市場對我國芯片產業的重要性。近年來，包括不少車企在內，都在紛紛發力功率半導體。


MOSFET，功率器件的最大市場

MOSFET全稱金屬氧化物半導體場效應晶體管，適用于AC/DC開關電源、DC/DC轉換器，應用市場同樣很廣泛，諸如消費電子、汽車電子、工業控制、醫療、國防和航空航天、通信等，其中消費電子與汽車電子的市場占比最高。具體如消費電子領域的主板、顯卡、快充、Type-C需求，汽車電子領域的電動馬達輔助驅動、電動助力轉向及電制動等動力控制系統，及電池管理系統等功率變換模塊領域均發揮重要作用。

過去國內的主流產品以平面柵MOSFET為主，近年來，在市場份額最大、競爭激烈的低壓溝槽柵MOSFET領域，國內涌現出一大批創新公司，已開始逐漸取代國外產品，國內MOSFET產業將迎來飛速發展。

MOSFET是功率器件的最大市場，根據Yole統計，2020年全球MOSFET市場規模為76億美元，預計2026年將達到95億美元，年均復合增長率為3.8%。其中，2020年我國MOSFET市場規模為29億美元，約占全球的38%，擁有全球最大的MOSFET消費市場。


功率半導體預測，SiC被看好

在世界各國政府針對脫碳、可再生能源需求不斷增加以及提高電源效率的需求不斷增加的背景下，功率半導體市場持續增長。Yole Group 旗下市場研究公司 Yole Intelligence 表示，報告稱，2022年功率半導體市場規模將達到209億美元，包括分立器件和模塊，2022年至2028年將以8.1%的復合年增長率（CAGR）增長，這就意味著到2028年將達到333億美元。

其中，離散器件2022年估值為143億美元，預計到2028年將增長至185億美元。推動這一增長的主要應用是 xEV、直流充電基礎設施和汽車，其中消費市場仍然是最大的市場。此外，2022年占功率半導體總體市場68%、模塊市場31%，但預計到2028年模塊占比將增至總量56%、模塊市場43% 。

在功率半導體市場，除了傳統上一直是主流的硅之外，SiC和GaN作為下一代材料正在成長，預計硅將繼續占據大部分市場。然而，隨著xEV的普及，SiC在模塊方面的勢頭正在增強，而GaN的市場也在擴大，主要用于消費類電源，因此市場主要在這一領域擴大的可能性不大，這也在意料之中。另外，GaN on GaN、Ga2O3、金剛石等的研究開發也在取得進展，但據說距離大規模實際應用還有很長的路要走。

由于全球電子化趨勢，晶圓產量也在不斷增加，功率半導體用硅晶圓數量預計將增加至每年約4700萬片（200毫米等效），英飛凌科技和博世、三菱電機、東芝和Nexperia等一些制造商正在向300mm邁進，并試圖進一步加速加工片材數量的增加。此外，從 150mm 到 200mm SiC 的過渡正在逐步進行，預計未來幾年 SiC 的應用將會增加。


供應鏈安全迫在眉睫，國產廠商乘勢而上

2023 年 3 月 3 日，美國商務部將 28 家中國實體加入“EL（Entity List，實體清 單）”。自 2018 年中興和華為相繼被制裁以來，美國對中國企業和科研機構等實施多 次貿易限制和打壓，目標直指多家半導體相關企業。

半導體產業鏈全球化受阻。長期以來，半導體行業高度依賴全球化產業鏈的協同， 彼此分工明確，從設計、制造、封裝、設備、材料、軟件等全球通力合作，得以成就 全球半導體產業碩果。但是，近年來國際局勢已經徹底改變了半導體制造商面臨的處 境，全球化和自由貿易變得舉步維艱。 國產替代，功率半導體先行。在缺芯之下，功率半導體因為需求大、技術門檻相 對較低、國內產業鏈基礎好，且在消費和工業等有多數產品量產和應用，將有望成為 最先被國產化的領域之一。

國產芯片產量逐年增加，國產替代內部驅動力增強。據國家統計局數據，2021 年中國集成電路累計產量達 3594 億塊，同比增長 37.48%。從 2011 年至今的國內集 成電路產量數據可以看出，面對日益增長的市場需求，國內集成電路行業發展穩健， 產量逐年提高。

當下，車規功率半導體已然成為車企重點布局和投資熱門領域之一。車載芯片種 類多、型號多、持續“缺芯”和車廠重要控制器自研，使得車廠開始建立控制器硬件 設計和供應鏈部門。車廠將直接參與芯片選型，直接建立與芯片廠家溝通渠道，打破 原有供應鏈的合作模式。車廠和 Tier1 都在開始往半導體設計和制造領域下沉，通過 投資或與芯片企業成立合資的形式進入半導體行業。他們主要聚焦重要、價值高的車 規級芯片并進行布局，與芯片企業共同合作開發，化被動為主動，以應對將來可能會 面臨的汽車芯片供應鏈安全問題。而其中功率半導體，特別是 IGBT 和 SiC，成為車 企投資熱門之一。

IDM 和 Fabless 各顯其能。在功率半導體設計制造環節，目前主要有 IDM 模式 和垂直分工模式，兩方競爭力孰強孰弱尚未分明，都在發揮各自優勢。IDM 在缺芯時， 可以靈活協調產能以滿足不同客戶需求。在產品迭代上，IDM 也頗具優勢。而代工模 式下，設計公司和 Foundry 可以共同合作開發先進工藝以提升產品競爭力。

IDM 模式一般重資產，工廠投入相對較大，對產能規劃要求相對精準可控，對各 類專業人才需求大，在產能協同、成本控制、需求響應速度等多方面或具有較強優勢。國內功率半導體 IDM 有時代電氣、華潤微、士蘭微、華微以及揚杰科技等。 國內部分 Fabless 選擇與頭部 Foundry 深度合作，在產品設計、工藝融合優化、 產品規劃、產能調配等方面能達到良好效果。且該模式下，兩方既有各自分工合作， 又能做到優勢互補。設計公司可以專注于產品設計與推廣、可以更精準把握市場需求 和供應節奏，而 Foundry 可以專注于工藝控制和優化。國內成功案例如新潔能與華 虹宏力的合作、捷捷微電與中芯紹興的合作。

目前，全球功率半導體市場上，頭部的功率半導體多數是“IDM 模式”或“IDM 加委外代工混合模式”。后者即部分 IDM 將部分低端制程、即將 EOP（End Of Production）的產品委外專業代工廠加工，比如國內部分晶圓代工企業就接到不少此 類海外客戶的訂單。 據 ittbank 數據統計：中國大陸地區 Top60 的功率半導體（不含功率 IC）企業 里，其中 IDM 有 43 家，Foundry 有 5 家，以及 12 家 Fabless。

在我國大力發展新能源汽車的當下，車規級功率半導體具備政策支持、產業鏈完 整等優勢，或將率先突圍，實現國產化率穩步提升。