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1、2022年功率半导体行业市场现状及发展趋势分析功率半导体是半导体行业最重要的细分板块之一，作为电子装置中电能转换与电路控制的核心，在电路系统中起到控制导通、电压频率变换、直流交流转换等功能。下游广泛应用在汽车电子、工业电子、消费电子、新能源发电、轨道交通、电力传输等行业，市场规模庞大，前景广阔。功率半导体可以分为功率器件和功率IC两大细分品类。功率器件从最早的二极管、三极管、晶闸管，发展至后来的MOSFET、IGBT，体现出大功率化、高频化、集成化、低能耗等发展趋势。而在产品大类内部，同样存在持续的迭代升级，功率器件厂商不断创新设计和制造技术以满足下游的各类新需求。全球功率半导体市场规模在20
2、19年约为464亿美元，2024年预计将达到522亿美元，2019-2024年复合增速约为2.38%；中国功率半导体市场规模在2019年达到177亿美元，2024年预计达到206亿美元，2019-2024年复合增速约为3.08%。中国市场占全球的比例大约在39%左右，是全球主要的功率半导体消费市场。MOSFET器件是最大品类，形态以分立器件为主。2019年全球功率分立器件市场规模约为160亿美元，占功率半导体整体市场规模比例约为34%。其中，MOSFET器件是最大的品类，占比52.51%；其次是整流器和IGBT，占比分别为26.98%、9.99%。IGBT由于在大多数场景下以模组形式存在，因而
3、在功率半导体分立器件市场份额中占比不高。MOSFET全称为“金属氧化物半导体场效应管”，按照导电沟道类型可以分为P沟道和N沟道，其基本原理是通过调节栅极（G）电压来控制源极（S）和漏极（D）之间的导通、关断。MOSFET具有导通电阻小，损耗低，驱动电路简单，热阻特性好等优点，被广泛应用在电脑、手机、移动电源、电动交通工具、UPS电源等众多领域。MOSFET器件市场广阔，中国市场约占全球四成。全球MOSFET器件市场规模在2019年约为84.20亿美元，2020年受疫情影响出现下滑，2024年预计回升至77.02亿美元。中国MOSFET器件市场规模在2019年约为33.42亿美元，占全球市场的3
4、9.69%，2020年同样因为疫情出现下滑，后续市场规模预计保持平稳，2024年约为29.70亿美元。高电压、大电流下游领域发力，推动高压MOSFET渗透率不断提升。MOSFET器件按照电压规模区分，可以分为高压MOSFET和中低压MOSFET。以新能源汽车、5G基站、充电桩、新能源发电为代表的高电压、大电流领域未来几年发展速度较快，因此相比于中低压MOSFET，高压MOSFET的市场增速将更快。2020年全球中低压和高压MOSFET市场份额占比分别为71%和29%，2024年比例预计分别为64%和36%，高压MOSFET份额显著提升。高压超级结MOSFET作为高压MOSFET代表产品，其晶圆
5、出货量预计从2020年23.8万片/月提升至2025年的35.1万片/月，复合增速8.1%，显著高于MOSFET整体增速。海外大厂产品技术领先，部分国产器件参数达到国际先进水平。600V高压MOSFET产品横向对比，英飞凌G7产品性能最为出色，达到2.95nC，本土厂商大部分产品存在较高的栅电荷，开关速度较慢，导致综合性能低于海外大厂。60V中低压MOSFET方面，国际品牌DFN5*6封装形式产品的导通电阻最低达到0.93mohm，为安森美的NTMFS5C604NL，本土厂商在导通损耗和开关速度方面处于劣势。在IGBT产品方面，部分产品技术差距仍然较为明显，部分产品性能已接近海外大厂的技术水平
6、。近年来随着国产厂商产品技术持续优化升级，有望进一步缩小本土产品和海外产品的技术差距。汽车电子及配套产业带动MOSFET下游需求持续增长。根据Yole的统计，消费级应用在2020年仍然是MOSFET市场下游最大的品类，规模约为28亿美元，占比约37%，而在2026年占比则将下降至28%。与之相对，汽车电子及相关配套设施在2020年市场规模约为15亿美元，2026年迅速增长至30亿美元，复合增速12.25%，占比则从20%提升至32%。在汽车电子中，新能源相关汽车模块的硅基MOSFET市场规模将从2020年1亿美元增至2026年7亿美元，占比从1.33%提升至7.45%，复合增速高达38.31%
7、，是增速最快的细分市场。汽车电子产业将成为MOSFET市场增长的主要驱动力，并在未来取代消费电子成为最大的下游应用领域。高压大电流应用场景显著增加，IGBT市场空间广阔。IGBT全称绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极结型晶体三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件，既有MOSFET的开关速度高、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点，又有BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点，在中高电压、大电流、高频率的应用场景下具有很好的适应性，显著优于其他功率器件。因此，在对工作频率要求不高，却对功率、电流、电压有较高要求的场景下，IGBT对M
8、OSFET有较好的替代作用。IGBT市场规模持续扩大，新能源汽车与光伏领域增量显著。根据Omdia的统计和预测，全球IGBT市场规模2024年预计达到66.19亿美元，2020-2024年复合增速约为5.16%；中国IGBT市场规模2024年预计达到25.76亿美元，2020-2024年复合增速约为4.34%，中国市场占全球比例约为40%左右。由于2020年以来，新能源汽车、光伏、储能、风电等领域的发展进度较快，IGBT市场规模扩张速度或将超出原先的预期。新能源汽车、工业控制、消费电子是IGBT下游三大最主要的应用市场。三大下游市场分别占比30%、27%、22%，合计占比近八成。以新能源汽车为
9、例，电驱系统、车载空调、车载OBC等模块是IGBT的主要应用场景，随着汽车电气化渗透率的不断提升，IGBT作为核心功率元件将面临更加广阔的市场空间。此外，光伏、风电、储能等新能源发电领域，逆变器、整流器等核心组件同样需要用到大量IGBT，该领域占比有望快速提升。根据Yole的预测，2020-2026年间IGBT市场规模将从54亿美元增至84亿美元，复合增速达到7.64%。新能源汽车和充电桩基础设施是增速最快的细分市场，其中新能源汽车的IGBT市场规模预计从5.09亿美元增至17.00亿美元，复合增速22.26%；充电桩IGBT市场规模预计从0.69亿美元增至2.33亿美元。除新能源汽车之外，工
10、控和家电领域的应用同样是IGBT市场规模增长的主要引擎，工控IGBT预计从17亿美元增至23亿美元，家电IGBT预计从13亿美元增至20亿美元。电气性能优势显著，SiC功率器件渗透率有望持续提升。半导体材料目前发展到第三代，第一代材料以硅（Si）、锗（Ge）为代表，应用最为普遍；第二代材料以砷化镓（GaAs）、碲化铟（InSb）为代表；第三代材料以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表。SiC材料和传统的Si材料相比，可以同时达到高电压和高频率，并且具有更好的散热性能，因而在功率半导体领域具有得天独厚的优势。新能源汽车需求驱动SiC市场快速扩张。由于碳化硅耐高温、耐高压、高频工作等特征，可以很好地降低器件功耗、保障可靠性。根据Yole的预测，全球SiC器件的市场规模将从2021年的10.90亿美元增长至2027年的62.97亿美元，复合增速达到33.95%。而推动市场规模扩大的主要驱动力来自于汽车行业，预计2027年SiC器件市场79.18%的收入将来自于汽车，其次是工业的8.73%和能源的7.27%。