功率半导体领域新材料的使用，或将加速改变行业格局

前几周，很少发声的中芯国际创始人张汝京老先生，参加了中信建投组织的半导体论坛。在论坛上，张老先生多次强调，希望大家支持第三代半导体，支持功率半导体的发展。

功率半导体领域，我国的市占率也低得可怜，最大的龙头公司也不足世界 2%左右的份额。可谓是“国产替代”的春天。但是，这个春天是否会如约而至？还是会跟着一场倒春寒？张老先生看好的机遇，又会如何展开？我们今天就来聊一聊。

01. 并不土的百亿美金市场

功率半导体，包括功率器件即就是各种二极管，以及功率 IC 也就是集成电路等。

而功率器件，顾名思义，主要功能是实现各种功率转换。它以前名字叫做“电力半导体”，可以精确地调节电路中的电压、电流、频率等参数，因此被誉为电力电子装置中的“CPU”。

电力，听起来似乎很“土”的感觉，但是这个领域的下游空间并不小，未来依然是百亿美元市场。华安证券梳理了三个主要领域：新能源、光伏风电等、家电。咱们逐一看下。

IGBT 是新能源汽车重要的核心电子器件之一，成本可达到新能源车总造价的 8%；并且由于传统燃油车功率半导体器件电压低，只需要硅基的 MOSFET，新能源车产业对于 IGBT 的需求可以说是完全的纯增量。

除去车用 IGBT 外，作为充电设备中功率转换的核心器件，充电基础设施的建设也极大地扩充了 IGBT 市场的基本盘。华安团队假设单车平均 IGBT 用量逐渐下滑至 2025 年的 430 美元 / 车，2025 年预测中国新能源车销量 504 万辆，那么就是 22 亿美金，全球预计 60 亿美金。

光伏领域，据 Bloomberg 预测，2025 年全球光伏新增装机接近 300GW，风电也比照光伏 5 年 2.5 倍左右的增长，对应 IGBT 的全球需求量级在 12-15 亿美金。

在家电领域，主要是变频空调带来增长，按照国家政策，2020 年停止生产非变频空调，2021 年停止销售非变频空调。而目前变频空调的市场占比只有 50%，这就意味着未来短短半年的时间内变频空调要增产一倍。预计 2022 年规模 10 亿美金。

而工控领域，发展平稳，2025 年全球预计 24 亿美金。

因此，整体来看，在 2025 年左右，IGBT 全球市场达到 110 亿美金左右，比现在的 60 亿美金市场，几乎翻倍。

02. 后进者困境

功率器件领域，有一个重要现象：后进者实现业务拓展并不容易（也就是说，国产化替代空间高，但未必好实现）。主要原因有两个：

首先，下游客户多为电力、工业、汽车等领域，这些客户对稳定性、安全性要求非常高，宁可多花钱也要少出事。新进入者验证期很久，而在验证期间，可能领先者又出新技术了。

因此就是，一步追不上，步步心发慌。

其次，这个领域不单纯依赖设计能力，更重要的是行业经验 know-how。同样的材料，略微不同的配比可能效果就差很多。同样的工艺，不同的时长，可能效果也差很多。所以，老一辈的经验就很关键，一步步摸索。但如果实现效能 10%的提升，那也是千亿万亿的市场空间。

目前这个领域的龙头基本都是海外巨头，比如英飞凌、三菱等，而这些公司也无疑都是靠了德国、日本先进工业体系的大山，又通过“先发优势”，牢牢占据了市场。

坦白而言，在正常的商业环境下，国产产品要取代英飞凌、三菱等公司，是很有难度的。一句话就是，客户凭什么换？

03. 国产替代春天

商业并非一成不变，而国产化替代趋势也出现了几大有利因素。

首先，中美贸易摩擦不断扩大化，即使现在欧洲、日本尚未表态，但是国内公司不得不警惕，需要扶持国内 IGBT 来预防万一。商业的生态平衡，唯有强硬外力打破。

其次，行业未来的增量，也集中在了中国。新能源车、光伏、风电等新兴领域，都是我国重点发展的产业。

未来几年我国对 IGBT 的需求占比将逐渐提升到 50%左右，“主场作战”的优势将极大提升国内 IGBT 企业的竞争力。前文有过阐述，到 2025 年新能车及其配套产业几乎可以“再造”一个 IGBT 市场，而这市场的大部分份额都集中在中国。

这块蛋糕目前来讲最大的受益者有比亚迪半导体。截至 2019 年，比亚迪半导体虽然只占据国内车规级 IGBT 18%的市场份额，但作为第一家自主研发、生产车用 IGBT 的本土厂商，已经有能力去挑战英飞凌的霸主地位了。

另外，国内目前技术也已经有了改善。我国功率半导体大概是从 2005 年开始，从美国国际整流器（IR）公司，回国了不少人才。包括斯达半导汤艺、达新半导体陈智勇、陆芯科技张杰、银茂微电子庄伟东等博士。

经过十几年的发展，技术都有了提升。比如斯达半导，国产化芯片自给率达到了 50%。中车时代半导体拥有国内首条、全球第二条 8 英寸 IGBT 芯片。而华为等研发实力雄厚的大厂，也相继入局 IGBT，高投入也会进一步促进国产替代的进程。

国内 IGBT 主要受制于晶圆生产的瓶颈，没有专业的代工厂进行 IGBT 的代工，但是随着中芯国际绍兴工厂和青岛芯恩半导体扥晶圆厂的落成，相信这个局面会有很大改观。而在 IGBT 封装材料方面，日本在全球遥遥领先，德国和美国处于跟随态势，我国的材料科学则相对落后。

但整体而言，我国目前的技术储备，已经具备良好的“备胎”，甚至正面 PK 的能力。

04. 结语

功率半导体领域，新材料的使用，也会加速改变行业格局。当前新的材料技术是 SiC。它能将新能源车的效率再提高 10%，比攒电池效高多了。目前，特斯拉的 Model3 就采用了这个技术。

但 SIC 芯片目前的成本依然很高，是 IGBT 的 4-5 倍，降低到成本效率性价比阶段仍需要三到五年。一方面，国内企业也已经进行了相关技术布局，另一方面，要抓主要矛盾。

而当前行业投资的核心矛盾，依然是国内厂商在工控、家电、新能源等领域，实现国产份额的快速提升。这是值得期待的。
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