全球及中国功率半导体市场规模分析
机电yjbzj220132024/3/26
一、功率半导体行业概述
根据《功率半导体分立器件产业及标准化白皮书（2019版）》，功率半导体按器件集成度可以分为功率器件和功率IC两大类。功率器件包括二极管、晶体管和晶闸管三大类，其中晶体管市场份额最大，常见的晶体管主要包括MOSFET、IGBT、BJT等。功率IC是指将高压功率器件与其控制电路、外围接口电路及各种保护电路等集成于同一芯片的集成电路，是系统信号处理部分和执行部分的桥梁。
图表：功率半导体产品范围示意图
二、功率半导体市场规模
功率半导体的应用十分广阔，涉及电路控制和电能转换的产品均离不开功率半导体的使用。根据Omdia的数据及预测，2021年全球功率半导体市场规模为462亿美元（主要包括功率器件、功率IC和功率模组），预计2024年将达到522亿美元。
图表：全球功率半导体市场规模
数据来源：Omdia
中国的功率半导体行业在国家相关政策支持、国产化替代加速及资本推动等因素合力下，取得了长足的进步与发展。根据Omdia数据及预测，2021年中国功率半导体市场规模为182亿美元，预计2024年将达206亿美元，中国作为全球最大的功率半导体市场，发展前景十分广阔。
图表：中国功率半导体市场规模
数据来源：Omdia
三、功率器件市场
功率半导体主要可分为功率器件和功率IC两大类。根据Omdia数据，2020年全球功率器件市场规模约为149.82亿美元。随着各个领域对功率器件的电压和工作频率要求逐渐提升，能较好满足该需求的MOSFET等功率器件产品成为了功率器件的主流产品。根据Omdia数据，2020年全球MOSFET器件市场规模为80.8亿美元，在所有功率器件类别中占比最高，占比达53.90%，且增速与功率器件总体增速接近，需求保持稳定增长。
图表：功率器件各细分领域市场占比
数据来源：Omdia
四、MOSFET细分市场的情况
①MOSFET行业总览
MOSFET全称为金属氧化物半导体场效应晶体管，是一种广泛应用于模拟电路与数字电路的场效晶体管，用于将输入电压的变化转化为输出电流的变化，可实现开关和信号放大等功能，与双极型晶体管（BipolarJunctionTransistor，也称BJT、三极管）和绝缘栅双极晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，也称IGBT）同属于晶体管领域。MOSFET具有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好等特性，应用于包括通信、消费电子、汽车电子、工业控制在内的众多领域。
根据芯谋研究（ICwise）数据，2021年全球MOSFET市场规模为113.2亿美元，预计2025年将增长至150.5亿美元，年化复合增长率达7.4%。全球MOSFET市场规模预计将保持稳定扩张，市场前景广阔。
图表：全球MOSFET市场规模及增长预测
2021年中国MOSFET市场规模约为46.6亿美元，占全球市场的41%。预计2025年中国MOSFET市场规模将增长至64.7亿美元，年化复合增长率为8.5%，增速高于全球市场增速。
图表：中国MOSFET市场规模及增长预测
②MOSFET产品的技术特点
功率器件种类较多，主要包括二极管、三极管（BJT）、晶闸管、MOSFET和IGBT等。其中，二极管、晶闸管、三极管（BJT）的优点是成本低，生产工艺相对简单，在中低端领域大量应用；MOSFET、IGBT等器件结构相对复杂，工艺门槛和生产成本相对较高，系具有较高技术先进性的产品。根据Omdia数据，2020年全球MOSFET器件市场规模为80.8亿美元，在所有功率器件类别中占比最高，占比达53.90%，需求保持稳定增长。
③MOSFET细分产品情况
根据工作电压划分，以400V为分界，MOSFET可分为高压MOSFET和中低压MOSFET；根据器件结构划分，MOSFET可分为平面MOSFET、沟槽型MOSFET、超结MOSFET等。
A.三类MOSFET的市场规模和国产化率情况
根据研究，2021年中国平面MOSFET的市场规模约为20.8亿美元，预计2025年可增长至30.2亿美元；2021年中国沟槽型MOSFET的市场规模约为19.0亿美元，预计2025年可增长至23.9亿美元；2021年中国超结MOSFET的市场规模约为6.8亿美元，预计2025年可增长至10.7亿美元。整体来看，未来三类MOSFET的市场规模均将继续增长，三类MOSFET共存于市场。
国产化率方面，整体来看高压MOSFET的国产化率低于中低压产品。根据芯谋研究，2021年中低压平面（400V以下）MOSFET的国产化率约为42.2%，高压平面MOSFET的国产化率约为29.9%，超高压平面MOSFET的国产化率约为18.2%。
B.三类MOSFET产品的研发差异
MOSFET的主要技术发展维度包括器件结构、制程、工艺、材料等多个方面，MOSFET的发展不高度依赖于先进制程工艺，更侧重于打造特色平台，在结构、工艺及材料方面不断优化。
基于MOSFET不追求极致线宽、不必遵循摩尔定律的技术发展特点，MOSFET产品的整体研发方向为：在考虑成本因素的前提下，进一步优化工艺以提升良率、改进优化器件参数，达到性能、成本、可靠性的最优解。具体来看，三类MOSFET的研发难度各有侧重；平面MOSFET偏重于设计和工艺的结合，沟槽型MOSFET和超结MOSFET偏重于实现工艺，对设备精度的依赖性更高。
C.三类MOSFET产品的市场前景
三类MOSFET均可应用于消费电子、工业控制等领域，以消费电子代表性品类智能家居产品为例，根据StrategyAnalytics数据，拥有一件以上智能家居产品的家庭比例将由2021年的15%上升至2025年的接近20%，智能家居市场规模将从2021年的1,230亿美元增长至2025年的1,730亿美元，亚太地区将成为最大的智能家居市场，市场前景广阔。
以工业控制领域代表性应用产品逆变器为例，根据GlobalMarketInsight数据，全球光伏逆变器市场规模预计将从2021年的191.8亿美元增长至2028年的270亿美元以上，根据当前6%的功率器件成本占比计算，光伏逆变器中使用的功率器件市场规模超过100亿元人民币，市场前景广阔。
超结MOSFET的下游应用市场主要受新能源汽车带动，以其代表性应用场景新能源充电桩为例，根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟数据，2021年中国新能源充电桩市场规模达418.7亿元，预计2026年可增长至2,870.2亿元，巨大增长空间中将产生大量超结MOSFET需求，具有广阔的市场前景。未来三类MOSFET的市场规模将继续保持增长，体现出三类MOSFET之间主要为互补关系；三类MOSFET的下游应用领域均包含消费电子、工业控制等，具有广阔的市场前景。
④MOSFET市场的竞争格局
长期以来，以英飞凌、安森美、意法半导体、东芝、瑞萨为代表的国外品牌凭借先进制造优势、人才集聚优势、大规模研发投入和技术积累，目前占据全球MOSFET市场的主要份额。根据Omdia数据，以销售额计，2020年MOSFET市场前七大品牌的市场占有率合计达到68.09%。市场竞争格局相对稳定。我国知名功率半导体企业华润微、士兰微分别位列第八位和第十位，安世半导体（已被闻泰科技收购）位列第九位，三家合计市场份额占比10.26%。这表明国产品牌经过多年发展已在国际竞争中崭露头角，但整体市场份额较国外品牌仍存差距。
图表：全球市场各品牌MOSFET销售额占比
数据来源：Omdia
根据Omdia数据，2020年英飞凌和安森美分别占据了中国MOSFET市场产品销售额的24.87%和16.53%，中国本土最大的MOSFET品牌华润微市场占有率约为9%，排名第三。
近年来，在政府的政策引导及资金扶持下，国内MOSFET市场蓬勃发展，MOSFET厂商资本支出和研发投入持续提升，涌现出华润微、士兰微、华微电子、新洁能、东微半导等一批国内厂商，与国外品牌进行市场竞争，标志着国内MOSFET品牌与国外品牌的技术差距正在缩小。
图表：中国市场各品牌MOSFET销售额占比
数据来源：Omdia
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