1、目錄 HYPERLINK l _TOC_250016 從器件類型與材料性能看功率半導體未來前景5 HYPERLINK l _TOC_250015 功率半導體：關注 IGBT 與 MOSFET6 HYPERLINK l _TOC_250014 IGBT 性能優越，應用范圍逐步擴大10 HYPERLINK l _TOC_250013 IGBT 行業基本情況介紹10 HYPERLINK l _TOC_250012 IGBT 芯片技術的發展10 HYPERLINK l _TOC_250011 IGBT 行業現狀及發展趨勢11 HYPERLINK l _TOC_250010 MOSFET 穩定可靠，汽車

2、和工業領域成為增長點13 HYPERLINK l _TOC_250009 MOSFET 基本情況介紹13 HYPERLINK l _TOC_250008 MOSFET 市場情況與競爭格局13 HYPERLINK l _TOC_250007 產業鏈標的梳理15 HYPERLINK l _TOC_250006 IGBT 行業公司15 HYPERLINK l _TOC_250005 主要功率半導體公司16 HYPERLINK l _TOC_250004 化合物半導體將全面提升器件性能18 HYPERLINK l _TOC_250003 SiC 功率器件受益于新能源車需求加速20 HYPERLINK

3、l _TOC_250002 GaN 功率器件在電源領域空間廣闊23產業鏈標的梳理26SiC 行業公司26 HYPERLINK l _TOC_250001 GaN 行業公司29 HYPERLINK l _TOC_250000 行業趨勢疊加國產化，產業鏈機遇期來臨34圖表目錄圖 1：功率半導體的成長方向5圖 2：2017 年功率半導體市場主要產品構成6圖 3：功率半導體主要應用領域6圖 4：火力、風力、光伏發電中功率半導體的應用7圖 5：汽車半導體成本拆分7圖 6：汽車需要多種半導體技術8圖 7：具備負載開關的物聯網設備電路示意圖8圖 8：全球分立器件的市場規模與增速，功率器件占大部分（百萬美元）

4、9圖 9：全球功率器件的市場占比（按地區，2016）9圖 10：全球功率器件的市場占比（按廠商，2016）9圖 11：IGBT 產品示意圖10圖 12：按電壓分布的 IGBT 應用領域10圖 13：2017 年全球功率 IGBT 市場份額分布12圖 14：按電壓分布的 IGBT 產品主要品牌12圖 15：2016-2022 年全球 IGBT 市場規模（億美元）12圖 16：2008-2018 年中國 IGBT 市場規模（億元）12圖 17：2020 年中國 IGBT 市場不同領域需求預計（億元）13圖 18：2020 年中國細分領域 IGBT 需求結構13圖 19：功率 MOSFET 器件示意

5、圖13圖 20：MOSFET 市場規模（包含模組）及增速（百萬美元）14圖 21：2022 年功率 MOSFET 及其模組下游應用占比14圖 22：2017 年全球功率 MOSFET 廠商市場份額15圖 23：三代主要半導體材料物理性質對比18圖 24：化合物半導體功率器件與硅基器件的對比18圖 25：SiC 和 GaN 的應用領域不同20圖 26：SiC 功率器件的 Timeline 及相關廠商20圖 27：英飛凌新一代 SiC 二極管推出，性價比越來越高21圖 28：各家廠商的 SiC 模組21圖 29：SiC 的功率密度更高22圖 30：SiC 材料的電池更輕、更小、續航里程更長22圖

6、31：Tesla Model 3 逆變器由 24 個 1-in-1 功率模塊組成22圖 32：單個 SiC 功率模塊22圖 33：SiC 應用領域及其市場空間（百萬美元）23圖 34：SiC 電力電子器件產業鏈23圖 35：GaN 器件的分類及應用領域24圖 36：按照 Yole 爆發式模型預測，2023 年 GaN 功率器件市場將達到 4.3 億美元24圖 37：2018 年 10 月 ANKER 發布 GaN 充電器25圖 38：寶馬 iVentures 戰略投資 GaN System25圖 39：GaN 應用領域及其市場空間（億美元）25圖 40：GaN 功率器件產業鏈26圖 41：20

7、17 年全球功率半導體的市場分布34表 1：IGBT 芯片發展的主要技術節點11表 2：國內 IGBT 產業鏈主要公司及主要產品15表 3：大陸主要功率器件廠商（百萬元）16表 4：全球推動第三代半導體功率器件產業和技術發展的國家計劃18表 5：中國第三代半導體功率器件發展目標19表 6：2014 年-2017 年第三代半導體行業重要并購事件19表 7：SiC 功率器件分類及相應優勢21表 8：SiC 襯底企業26表 9：SiC 外延企業27表 10：SiC 器件設計企業28表 11：SiC 器件制造企業28表 12：SiC 器件 IDM 企業28表 13：GaN 襯底企業29表 14：GaN

8、 外延企業30表 15：GaN 器件設計企業31表 16：GaN 器件制造企業31表 17：GaN 器件 IDM 企業32從器件類型與材料性能看功率半導體未來前景功率半導體屬于半導體產業的一個分支。半導體產業主要分為集成電路和分立器件兩大類，集成電路是把基本的電路元件如晶體管、二極管、電阻、電容、電感等壓縮在一個小型晶片上然后封裝起來形成具有多功能的單元，主要實現對信息的處理、存儲和轉換。而分立器件是指具有單一功能的電路基本元件，如晶體管、二極管、電阻、電容、電感等，主要實現電能的處理與變換。功率半導體器件是電力電子變化技術的基礎，也是電力電子變化裝置的核心組件。分立器件中功率器件占據主要地位

9、，典型的功率半導體處理功能包括變頻、變壓、變流、功率放大和功率管理等。一般我們將額定電流超過 1 安的半導體器件歸類為功率半導體器件，這類器件的阻斷電壓低則幾伏，高可超過 10000 伏。功率半導體幾乎用于所有的電子制造業，包括計算機、網絡通信、消費電子、汽車電子、工業控制等一系列電子領域。在車用市場與能源效率觀念推動下，全球功率半導體市場規模不斷攀升。在車用部分， 一方面隨著原本配備在豪華汽車中的先進電動化功能，朝中端汽車滲透，推動了該部分車用功率半導體銷售額的成長；另一方面，配備有啟動-停車(start-stop)電力逆變器系統的車型與混合動力系統車型的增加，同樣拉動功率離散元件與功率模組

10、的成長。而功率半導體產業的核心成長關鍵是對改善能源效率的重視，因此在再生能源、建筑和家庭能源控制，以及工廠自動化等方面都衍生出新需求。我們認為功率半導體市場的成長是由其性能決定的，從器件類型角度看，普通二極管逐步向高性能的 IGBT、MOSFET 跨越；從材料角度看，碳化硅和氮化鎵將通過突破硅的性能極限來開拓功率半導體的新市場。小信號功率半導體圖 1：功率半導體的成長方向二極管晶閘管升級方向GTO、GTR等MOSFET、IGBT有吸引力的未來方向資料來源：功率半導體器件與應用，傳感器光電子器件碳化硅、氮化鎵等寬禁帶功率半導體集成電路半導體分立器件綜上，本文將從功率半導體器件類型與化合物半導體材

11、料兩個角度來闡述功率半導體產業的發展趨勢，并梳理產業鏈相關標的以供參考。功率半導體：關注 IGBT 與 MOSFET從器件類型上看，主要的功率半導體器件主要包括：二極管、PIN 二極管、雙極性晶體管、晶閘管、MOSFET、IGBT 等，其中二極管、MOSFET 和 IGBT 是應用最廣泛及性能指標先進的功率器件之一。圖 2：2017 年功率半導體市場主要產品構成33%37%8%22%電源管理器件MOSFET IGBT其他分立器件資料來源：中國產業信息網，功率半導體器件應用范圍十分廣泛。在小功率（幾 W 至幾千 W）領域，從計算機、電視機、洗衣機、冰箱、空調等電器的電源中均有使用；在中等功率范圍

12、（10000W 到幾兆瓦），功率器件向機車、工業驅動、冶煉爐等設備中的電機提供電能；在吉瓦的大功率范圍內，高壓直流輸電系統中需要超高電壓功率半導體器件。圖 3：功率半導體主要應用領域輸電網風力發電軌道交通汽車電子光伏發電白色家電GTO/IGCT不間斷電源變頻器開關式晶電源閘管硅基二極管IGBT/IPMMOSFET音頻設備頻率（Hz）kW（ 轉換） 功率資料來源：Yole Dveloppement，根據 Y ole 的數據表明，2017 年全球功率器件市場規模為 181.5 億美元，伴隨著清潔能源行業、電動汽車行業以及物聯網行的需求不斷增長，預計 2023 年達到 221 億美元。清潔能源行業對

13、功率半導體需求顯著。未來 5-10 年，新能源發電主要以光伏發電和風力發電為代表。根據國家能源局數據顯示，2017 年，我國光伏發電裝機容量繼續保持快速增長，新增裝機 53.06GW，連續五年位居世界第一，同比增長 53.6%，截至 2017 年底，全國光伏發電累計裝機容量達到 130GW。根據“十三五”規劃，風電、光伏裝機總量將從2015 年的1.9 億千瓦時提升至2020 年的4 億千瓦時，復合增長率約為16%，由于新能源發電輸出的電能不符合電網要求，需通過光伏逆變器或風力發電逆變器將其整流成直流電，再逆變成符合電網要求的交流電后輸入并網，將大幅提高功率半導體的用量。圖 4：火力、風力、光

14、伏發電中功率半導體的應用資料來源：電動汽車行業將是功率半導體的另一大買家。汽車中傳動、安全、車身控制均需要大量的半導體器件，大多數為功率半導體器件。而電動車的的到來，又將在動力方面增加大量功率半導體器件。根據 Strategy Analytics 測算，輕混車（MHEV）、混動車/插電混動車（HEV/PHEV）、純電動車（BEV）相比燃油車 71 美元的功率半導體用量分別增長106%、398%、433%，至 146 美元、354 美元與 384 美元。圖 5：汽車半導體成本拆分$710$704$372其他 $338$33821%C 13%電 源 23%43%傳感器C55% 7% 其 他電源 1

15、1% 傳感器76%其他4%C 4%電源27%16%傳感器內燃機車通過插電進行充電的混合動力汽車電動車資料來源：Strategy Analytics，2016 年 11 月國務院印發的“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃的通知指出，到 2020 年，新能源汽車實現當年產銷 200 萬輛以上，累計產銷超過 500 萬輛，對應2017-2020 年新能源汽車產量每年平均 40%的增速。根據美國 WardsA 統計，2017 年全球汽車銷量超過 9000 萬輛，隨著新能源汽車替代率逐步上升，將持續拉動功率半導體市場的需求。圖 6：汽車需要多種半導體技術汽車電子傳動系統車身底盤安全系統信息系統車身電子系

16、統網絡M CUD SP AD C/D ACInterfaceCAN LIN D C/D CInverterInjector G ate D river Solenold傳感器M CUD SP AD C/D ACInterfaceCAN LIN BLD CPre-driver傳感器M CUD SP AD C/D ACInterfaceCAN /LINReader RFD C/D C傳感器M CUAP/BBG PS W IFI U SB BTEthernet顯示 D C/D C傳感器M CUD SP AD C/D ACInterfaceN FC CAN /LINFlexRay RFD C M ot

17、or W L-C harger D C/D C傳感器M CUD SP AD C/D ACInterface 充電器Regulator 燃油量表LED 驅動傳感器M CUCAN LINFlexRay M O ST RF驅動器Interface D C/dc傳感器eN VM邏輯/M MM M RFeH VBCDC IS，M EM S資料來源：聯華電子，半導體行業觀察，如果物聯網實現大規模應用，一方面會通過新增的數據收集與數據傳輸環節產生更多的用電需求，自然帶來了功率半導體的增長空間；另一方面，由于物聯網設備高精密度和低功耗的需求，在實現同樣功能的設備中，可能需要通過加裝負載開關等功率半導體元件來實

18、現每一用電終端的單獨控制，從而節省設備功耗。圖 7：具備負載開關的物聯網設備電路示意圖資料來源：GLF Integrated Power，全球功率半導體器件市場規模近 200 億美元，其中歐美日的廠商占據了全球功率半導體器件大部分市場份額。在國內，雖然中國是全球最大的功率半導體器件市場，不過產業鏈自主能力有限，大功率、耐高壓等高端產品幾乎全部依賴于進口。全球功率半導體巨頭主要集中美國、歐洲、日本三個地區。大陸、臺灣地區廠商主要集中在二極管、晶閘管、低壓 MOSFET 等低端功率器件領域，IGBT、中高壓 MOSFET 等高端器件主要由歐美日廠商占據。21%43%9%13%14%圖 8：全球分立

19、器件的市場規模與增速，功率器件占大部分（百萬美元圖 9：全球功率器件的市場占比（按地區，2016）30,00025,00020,00015,00010,0005,0000分立器件銷售額（億美元）增長率50%40%30%20%10%0%-10%-20%19992000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018-30%中國美洲歐洲、中東、非洲日本亞洲與大洋洲（除中日） 資料來源：WSTS，資料來源：Yole Dveloppement，中國是功率半導體最大的市場，占據了全球 43%的需求。中國作為全

20、球的電子終端加工中心，國內廠商與下游客戶的距離更近，與本土客戶的溝通交流更加順暢，能夠對客戶的需求做出更加快速的響應，國產替代空間巨大。圖 10：全球功率器件的市場占比（按廠商，2016）18.50%39.40%9.20%5.30%2.60%4.10% 2.60%4.90%4.70%4.50% 4.20%英飛凌安森美意法半導體三菱東芝威世半導體富 士 電 機 瑞薩羅 姆 賽米控其他資料來源：IHS, 功率半導體行業格局穩固、壁壘較高，海外龍頭如英飛凌、意法半導體、安森美份額穩定，基本上都具備全品類、多客戶的特征，同時在生產模式上以 IDM（設計-制造-封裝一體化）模式為主。由于大多應用在工業、

21、汽車、電氣設備中，產品的性能指標之外， 穩定性是首要考量，因此海外龍頭的功率半導體占據著極為穩固的市場份額。我國本土功率半導體廠商起步較晚，技術升級換代較國外滯后，主要廠家包括公司、吉林華微電子、無錫華潤華晶、天津中環、士蘭微、蘇州固锝、東光微電、江陰長電等。我國功率半導體產業發展現狀是封裝強于芯片制造，芯片制造強于設計。另外，我國功率半導體廠商的產品主要集中于競爭最為激烈的中低端市場，高端市場大部分被歐美日廠家如英飛凌、意法半導體、三菱、安森美等瓜分，這也意味著未來國內廠商若能掌握功率半導體核心技術，將會有巨大的進口替代市場空間。隨著國內廠商整體實力的不斷增強，目前，某些國內廠商憑借成本優勢

22、已經在國內市場占有一定的市場份額，并逐步在個別產品或領域擠占國際廠商的市場份額，比如在節能照明領域，包括華潤華晶、華微電子、深愛半導體為代表的節能燈用系列產品，已經成功替代了國外企業的產品。IGBT 性能優越，應用范圍逐步擴大IGBT 行業基本情況介紹IGBT 是 Insulated Gate Bipolar Transistor 的縮寫，即絕緣柵雙極型晶體管。它是由 BJT 和 MOSFET 組成的復合功率半導體器件，既有 MOSFET 的開關速度高、輸入阻抗高、控制功率小、驅動電路簡單、開關損耗小的優點，又有 BJT 導通電壓低、通態電流大、損耗小的優點，在高壓、大電流、高速等方面是其他功

23、率器件不能比擬的，因而是電力電子領域較為理想的開關器件，是未來應用發展的主要方向。正是由于具有上述優點， IGBT 自 20 世紀 80 年代末開始工業化應用以來發展迅速，不僅在工業應用中取代了MOSFET 和 GTR，甚至已擴展到 SCR 及 GTO 占優勢的大功率應用領域，還在消費類電子應用中取代了 BJT、MOSFET 等功率器件的許多應用領域。作為工業控制及自動化領域的核心器件，IGBT 模塊在電機節能、軌道交通、智能電網、航空航天、家用電器、汽車電子、新能源發電、新能源汽車等諸多領域都有廣泛的應用。隨著新能源汽車的發展以及變頻白色家電的普及，IGBT 的市場熱度持續升溫。它不僅在工業

24、應用中提高了設備的自動化水平、控制精度等，也大幅提高了電能的應用效率， 同時減小了產品體積和重量，節約了材料，有利于建設節約型社會。圖 11：IGBT 產品示意圖圖 12：按電壓分布的 IGBT 應用領域資料來源：英飛凌, 資料來源：中國產業信息網, IGBT 誕生于 20 世紀 80 年代，進入工業應用時間較晚，雖然目前占整體功率半導體功率器件市場份額仍然不大，但它代表了未來發展方向，市場規模增長很快。IGBT 芯片技術的發展從 20 世紀 80 年代至今，IGBT 芯片經歷了 6 代升級，從平面穿通型（PT）到溝槽型電場截止型（FS-Trench），芯片面積、工藝線寬、通態飽和壓降、關斷時

25、間、功率損耗等各項指標經歷了不斷的優化，斷態電壓也從 600V 提高到 6500V 以上。序號以技術特點命名工藝線寬 通態飽和壓 關斷時間功率損耗斷態電壓出現時表 1：IGBT 芯片發展的主要技術節點1平面穿通型（PT）（微米）5降（伏）3.0（微秒）0.50（相對值）100（伏）600間19882改進的平面穿通型（PT）52.80.307460019903溝槽型（Trench）32.00.2551120019924非穿通型（NPT）11.50.2539330019975電場截止型（FS）0.51.30.1933450020016溝槽型電場-截止型0.51.00.152965002003（FS

26、-Trench）資料來源：中國產業研究網，IGBT 作為新興的功率半導體器件，應用前景廣闊，雖然國內政策上一直鼓勵 IGBT 相關產業的發展，但是由于產品認證周期比較長，真正在產業化上取得突破，得到用戶認可的國內企業目前還較少，主要是由于本行業存在較高的進入壁壘。目前來看，IGBT 行業的進入壁壘很高，主要體現在芯片設計能力、模塊設計與制造工藝、品牌與市場壁壘三個方面。芯片設計方面：IGBT 芯片是 IGBT 模塊的核心，其設計工藝極為復雜，不僅要保持模塊在大電流、高電壓、高頻率的環境下穩定工作，還需保持開閉和損耗、抗短路能力和導通壓降維持平衡。企業只有具備深厚的技術底蘊和強大的創新能力，積累

27、豐富的經驗和知識儲備，才能在行業中立足。模塊設計及制造工藝：IGBT 模塊對產品的可靠性和質量穩定性要求較高，生產工藝復雜，生產中一個看似簡單的環節往往需要長時間摸索才能熟練掌握，如鋁線鍵合，表面看只需把電路用鋁線連接起來，但鍵合點的選擇、鍵合的力度、時間及鍵合機的參數設置、鍵合過程中應用的夾具設計、員工操作方式等等都會影響到產品的質量和成品率。而且 IGBT 和下游應用結合緊密，往往需要研發人員對下游應用行業較為了解才能生產出符合客戶要求的產品。品牌和市場壁壘：IGBT 模塊是下游產品中的關鍵部件，其性能表現、穩定性和可靠性對下游客戶來說至關重要，因此認證周期較長，替換成本高。對于新增的 I

28、GBT 供應商，客戶往往會保持謹慎態度，不僅會綜合評定供應商的實力，而且通常要經過產品單體測試、整機測試、多次小批量試用等多個環節之后，才會做出大批量采購決策，采購決策周期較長。因此，新進入本行業者即使生產出 IGBT 產品，也需要耗費較長時間才能贏得客戶的認可。IGBT 行業現狀及發展趨勢IGBT 市場集中度高，Yole 預計 2018 年全球 IGBT 市場將超過 40 億美元，主要增長來自電動汽車 IGBT 功率模塊。IGBT 市場較為集中，主要廠商為英飛凌、三菱集團和富士電機等。第一第二第三第四第五400V以下600-650V1200V1700V2500-3300V4500V以上圖 1

29、3：2017 年全球功率 IGBT 市場份額分布圖 14：按電壓分布的 IGBT 產品主要品牌29%26%5%9%19%12%英飛凌三菱 富士電機 賽米控 ABB其他資料來源：賽迪智庫，資料來源：IHS, 目前國內外 IGBT 市場仍主要由外國企業占據，雖然我國 IGBT 市場需求增長迅速，但由于國內相關人才缺乏，工藝基礎薄弱，國內企業產業化起步較晚，IGBT 模塊至今仍幾乎全部依賴進口，市場主要由歐洲、日本及美國企業占領。同時，國內企業由于芯片供應主要源于國外，制約性較強，因此發展較為緩慢。在新能源、節能環保“十二五”規劃等一系列國家政策措施的支持下，國內 IGBT 的發展亦獲得巨大的推動力

30、，市場持續快速增長。2018 年，國內 IGBT 市場規模預計達到130.3 億元，中國已經成為全球最大的 IGBT 市場。圖 15：2016-2022 年全球 IGBT 市場規模（億美元）圖 16：2008-2018 年中國 IGBT 市場規模（億元）52.955.442.545.949.638.434.36050403020100201620172018E2019E 2020E 2021E 2022E市場規模YoY14%12%10%8%6%4%2%0%140120100806040200130.3117.2105.494.880.268.550.5 54.5 59.338.7 38.220

31、08 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017E 2018E 資料來源：IHS，資料來源：中國產業信息網 IGBT 是新能源汽車和高鐵等軌道交通車輛動力系統“核心中的核心”，為業界公認發展最為迅速的新型功率器件品種。2016 年我國新能源汽車累計生產 51.7 萬輛，銷售 50.7 萬輛，分別同比增長 52%和 53%。同時，國家相關部門有關新能源汽車推動的各項政策已逐步落地，江淮、吉利等車企也紛紛 計劃推出自己的“綠色戰略”，新車型將會陸續推出，當前新能源汽車行業正處于快速成長期，空間估量巨大。新能源汽車及其配套設施快速增長將為 IGBT 等高

32、端功率半導體市場規模的加速擴張提供有力的保障。根據Yole 預計，電動汽車用 IGBT 市場到 2022 年將占整個 IGBT 市場的 40左右。圖 17：2020 年中國 IGBT 市場不同領域需求預計（億元）圖 18：2020 年中國細分領域 IGBT 需求結構98.49662.54027.115.9120100806040200工消新業費能應類源用和汽其車他新電軌能網道源交發通電工業應用消費類和其他新能源汽車新能源發電電網軌道交通 28%29%5%8%18%12%資料來源：中國產業信息網, 資料來源：中國產業信息網, MOSFET 穩定可靠，汽車和工業領域成為增長點MOSFET 基本情況

33、介紹MOSFET 是指金屬- 氧化物半導體場效應晶體管， 簡稱金氧半場效晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor），是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效晶體管（field-effect transistor）。主要優點是熱穩定性好、安全工作區大。相較 IGBT，MOSFET 的研制較簡單，也比較容易衍生出 fabless 模式，因此從事 MOSFET 的初創企業較容易成活。圖 19：功率 MOSFET 器件示意圖資料來源：ST，MOSFET 市場情況與競爭格局隨著汽車和工業領域為主的市場銷售穩定增長，2016 年全球功率

34、 MOSFET 市場規模接近 62 億美元。得益于下游需求向好，MEMS 預計全球功率 MOSFET 市場將繼續穩定增長，20162022 年期間功率MOSFET 市場的復合年增長率預計為 3.4%。圖 20：MOSFET 市場規模（包含模組）及增速（百萬美元）8,0007,0006,0005,0004,0003,0002,0001,0000201620172018E2019E2020E2021E2022EMOSFET市場規模（百萬美元）增長率4.5%4.0%3.5%3.0%2.5%2.0%1.5%1.0%0.5%0.0%資料來源：Yole Development，2016 年，全球汽車銷售量

35、達到了 2500 萬輛。功率 MOSFET 在汽車應用領域的銷量超越了計算和數據存儲領域，已經占總體市場的 20%以上。隨著全球電動汽車數量的增長， 以及人們對電動汽車的青睞，20162022 年期間該細分領域市場預計將以 5.1%的復合年增長率快速增長。圖 21：2022 年功率 MOSFET 及其模組下游應用占比22%45%19%14%汽車計算&存儲工業其他資料來源：MEMS，功率 MOSFET 在汽車領域應用廣泛，包括剎車系統、引擎管理、動力轉向系統及其它小型馬達控制電路，在這些應用中非常需要低傳導損耗和高交換速度的器件。根據EV/HEV（電動汽車/混合動力汽車）電氣化的程度，硅功率 M

36、OSFET 在 EV/HEV 變換器中正越來越受歡迎。MOSFET 可以處理大約 36 kW 的電池充電器，完美適用于小型插電式混合動力汽車和純電動汽車。MOSFET 還應用于 48V DC/DC 變換器和其它自動啟停功能模塊中的微型變頻器。隨著 Tesla（特斯拉）引領的 EV/HEV 應用增長，我們相信在未來 5 到 10 年里，該細分市場將變得越來越重要。全球 MOSFET 市場供應商主要是英飛凌、安森美、日本瑞薩電子、歐洲意法半導體、日本東芝等廠商，這五家廠商 2017 年合計占有全球 62%的市場份額。圖 22：2017 年全球功率 MOSFET 廠商市場份額16%26%2%2%3%

37、4%4%5%13%7%7%9%英飛凌安森美瑞薩2%東芝意法半導體威世萬國半導體安世半導體美高森美美格納羅姆IXYS其他資料來源：IHS，英飛凌得益于對 International Rectifier（美國國際整流器公司）的收購，在大量的細分市場都處于領先位置。安森美在收購了仙童半導體后，已經成為 MOSFET 市場的有力競爭者。瑞薩則位于第三位，在消費類和汽車市場占據較大的市場份額。MOSFET 領域，領先的廠商憑借規模優勢和增長的競爭力，正在獲得更大的市場份額。同時，很多廠商正傾向于 Fabless 模式，與臺積電等代工廠等合作，也可以較容易將產品規模擴大。產業鏈標的梳理IGBT 行業公司表

38、 2：國內 IGBT 產業鏈主要公司及主要產品序號名稱企業類型 地區主要業務與主要產品1中車時代電氣IDM株洲1200-6500V高壓模塊，國內唯一自主掌握高鐵動力IGBT芯片及模塊技術的企業2深圳比亞迪IDM深圳工業級IGBT模塊，汽車級模塊（新能源車與先進合作）、600V IGBT單管、IGBT驅動芯片300-600V 穿通型IGBT工藝，1200V非穿通型工藝，面向電焊機、變頻器、光伏逆變器、電機逆變器3士蘭微（A股）IDM杭州UPS 電源、家電、消費電子。IGBT現有的6 英寸生、產線一個月投片已經達到12000 甚至15000 片首家全面掌握變頻電機智能功率模塊各項核心技術的公司。4

39、吉林華微（A股）IDM吉林3/4/5/6 英寸等多公里半導體功率器及IC 芯片生產線，應用于逆變器、電磁爐、UPS 電源, 目前公司（FS-Trench）IGBT 產品已研發成功，在新能源汽車、充電樁、變頻家電等領域。5中航微電子IDM重慶1200V/2050A IGBT功率器件6中環股份（A股）IDM天津用于消費電子IGBT已經量產，1200V 溝槽IGBT還在研發，節能型功率器件可用于充電樁7揚杰科技（A股）IDM揚州規劃8 寸IGBT 晶圓建設（第三/四代）8中車西安永電封裝西安1200V-6500V/752400A 高壓模塊，主要面向軌道交通、智能電網等高壓領域9西安愛帕克封裝西安60

40、0V-1200V/50400A 模 塊10威海新佳封裝威海1200V/50300A 模塊，應用于AC 和DC 電機控制、變頻器、UPS 等領域江蘇宏微封裝常州600V-1200V/1560A 單管、600V-1700V/1580A 模塊，應用于特種電源、電焊機、UPS、逆變器、變頻器等領域臺基股份封裝襄陽IGBT封裝采用國際先進的自動化設備和生產線，主要面向電力電子系統需求13嘉興斯達（擬IPO）封裝設計 嘉興600-3300 V /18003700A 模 塊南京銀茂封裝設計 南京600-1700 V /15200A 模塊，應用于工業變頻、新能源、電源裝備等領域國內唯一全面掌握650-6500

41、 V 全電壓段IGBT 芯片技術企業，面向電磁感應加中科君芯設計無錫熱、變頻家電、逆變焊機、工業變頻器、新能源等領域西安芯派設計西安650-1700 V /80600A IGBT，用于電源管理、電池管理、電機控制及充電樁等領域吉林華微斯帕克設計吉林智能功率模塊及大功率IGBT模塊單管、模塊、面向逆變焊機、工業領域、白色家電、充電樁、UPS 電源、光伏寧波達新設計寧波逆變器、空調、電磁感應加熱無錫同方微設計無錫600 /1200 /1350V，用于交/直流驅動、UPS、電磁爐、逆變器、開關和共振模式電源無錫新潔能（三板）設計無錫Trench NPT/ Trench FS 工藝，1200/1350

42、V，用于電磁加熱等各類開關金芯微電子設計上海電磁爐領域600V,1200V 單管、模塊，應用于電磁爐、小功率逆變器、逆變焊機、無刷馬達控制器、UPS、開關山東科達設計東營電源、液晶電視、太陽能等領域華虹宏力(港股)制造上海擁有600-1200 V /Trench FS 及1700V Trench NPT 工藝，3300V-6500V 高壓芯片在研發上海先進(港股)制造上海為英飛凌代工深圳方正微制造深圳提供勞功率器件IGBT 晶圓制造技術中芯國際(港股)制造上海代工廠華潤上華制造無錫1200V planar NPT IGBT 工 藝資料來源：SITRI，主要功率半導體公司表 3：大陸主要功率器件

43、廠商（百萬元）名稱上市2017營收主要業務與主要產品華微電子A股主要業務：功率器件的設計、芯片加工及封裝；1634.89主要產品：三極管系列揚杰科技A股主要業務：功率器件設計制造、封裝測試、銷售與服務；1469.51主要產品：功率器件、功率二極管、整流橋等士蘭微A股2742主要產品：二極管、MOS、IGBT等功率器件、LED、MEMS等。蘇州固锝A股主要業務：設計、制造、封測和銷售各類功率器件；1854.59主要產品：二極管、三極管華晶微電子主要業務：功率半導體的研發和生產；940主要產品：MOSFET、IGBT、BJT、二極管等瑞能半導體IPO主要業務：功率半導體的研發與生產；690主要產品

44、：二極管、晶體管、整流器等銀河世紀微IPO主要業務：半導體功率器件的研發、制造和銷售；611.70主要產品：二極管、三極管、橋式整流器等杭州立昂微主要業務：半導體硅片和半導體功率器件的研發、生產和銷售；461主要產品：MOSFET、射頻IC等燕東微電子主要業務：模擬IC 及功率器件研發、制造和銷售；454主要產品：晶體管、二極管、模擬IC 等嘉興斯達IPO主要產品：IGBT模塊新潔能三板503.76主要業務：功率器件的研發和銷售；主要產品：各類MOSFET星海電子三板主要業務：功率二極管、整流橋、功率器件芯片等半導體功率器件產品的研發、制造與銷售；283.20主要產品：功率二極管、整流橋、功率

45、器件芯片等三聯盛三板主要業務：半導體功率器件的封裝與測試；60.50主要產品：二極管、三極管、肖特基整流管、晶閘管、穩壓電路等希爾電子三板主要業務：半導體硅整流橋件研發、生產及銷售；108.54主要產品：單相整流橋和三相整流橋江蘇佑風三板主要業務：功率器件的封裝、測試及銷售；59.29主要產品：功率器件的片式元器件芯諾科技三板主要業務：功率器件芯片的研發、制造與銷售；55.11主要產品：二極管、整流橋、開關等先捷電子三板主要業務：集成電路、功率器件的封裝、測試及銷售；40.86主要產品：IC及功率器件的芯片封裝和成品測試臺冠電子三板主要業務：功率器件的封裝及測試；54.35主要產品：功率器件的

46、片式元器件美晶科技三板主要業務：生產新能源科技核心芯片器件；18.34主要產品：肖特基芯片、晶閘管、FRED、MOSFET等江蘇潤奧三板主要業務：功率半導體的研發、制造和銷售；21.17主要產品：功率半導體芯片、焊接二極管、晶閘管、GTO、整流二極管及其模塊、組件、功率單元等明芯微三板主要業務：功率器件的研發、制造與銷售；48.78主要產品：可控硅、放電管半導體成管等宏乾科技三板主要業務：智能化工業領域制造發展；12.55主要產品：BJT、MOSFET等明德股份三板主要業務：片式整流器件生產制造；48.41主要產品：整流器、二極管等深深愛三板主要業務：功率半導體器件制造企業；442.04主要產

47、品：雙極型功率晶體管、MOSFET、肖特基二極管、IGBT、快恢復二極管、LED 驅動資料來源：Wind，公司網站，芯片及模塊、CMOS 電路等化合物半導體將全面提升器件性能第一代半導體以硅（Si）為主要材質。硅基（Si）功率器件結構設計和制造工藝日趨完善，已經接近其材料特性決定的理論極限，依靠硅基器件繼續完善來提高裝置與系統性能的潛力十分有限。砷化鎵（GaAs）、磷化銦（lnP）等作為第二代化半導體因其高頻性能較好主要用于射頻領域，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等第三代半導體因禁帶寬度和擊穿電壓高，未來在功率半導體領域有很大的應用潛力，這一領域可以說是傳統硅基功率半導體的全方位升級。接下

48、來，我們將更多聚焦于 SiC 及 GaN 領域的機會圖 23：三代主要半導體材料物理性質對比圖 24：化合物半導體功率器件與硅基器件的對比系統性能器件性能材料性能禁帶寬度（eV）64熱導率（W/c*K）20飽和電子速率 （107cm/s）電子遷移率能量損耗小減小電容電感的體積耐高溫性能對冷卻系統要求低開關速度快禁帶寬度大小型化、輕量化（Kcm2/V*s）飽和電子漂移速度高擊穿場強高存在高速二維電子氣通態電阻低高能效擊穿場強（MV/cm）驅動力強耐高壓特性輸出功率高SiSiCGaN資料來源：資料來源：第三代化合物半導體在國防軍工、信息安全、能源安全方面意義重大，美國、歐洲等國家和地區相繼發布政府

49、或軍隊層面技術和產業扶持計劃。表 4：全球推動第三代半導體功率器件產業和技術發展的國家計劃發展計劃發布的國家或機構計劃目標SPEED計劃SWITCHES計劃歐盟委員會(EU)美國能源部(DOE-ARPA)圍繞材料、外延、器件、應用等SiC全產業鏈突破SiC器件技術，發展下一代SiC基電力電子器件， 用于風能發電和新一代固態變壓器。器件耐壓目標是1.7kV和10kV以上。研制新型寬禁帶半導體材料、器件結構以及制造工藝，提高能量密度，加快開關頻率，增強溫度控制，使電力電子技術的成本更低，效率更高，降低電機驅動和電網電能轉換等應用的能量損耗， 使得控制和轉換電能的方式發生重大變革。NEXT計劃美國國

50、防部先進研究項目 研發能夠同時實現極高的速度和電壓的GaN器件制造工藝，滿足大規模集成（在增強型/耗盡型模MANGA計劃局(DARPA)歐洲防務局(EDA)式下達到繼承1000只晶體管）的要求。聯合德國、法國、意大利、瑞典和英國，強化歐洲的SiC襯底和GaN外延片的區域內供應能力，降低對歐洲以外國家的依賴性，形成服務于國防工業的GaN電子器件產業鏈。實現低碳社會的新 日本新能源產業技術開發 通過資助富士電機、三菱電機、同和電子、東京大學等機構，研發低成本的SiC電力電子器件和功一代功率電子項目機構(NEDO)率模組，應用于電動車、鐵路列車等。資料來源：新浪新聞，我國也相繼發布國家計劃，高度重視

51、和推動產業發展。表 5：中國第三代半導體功率器件發展目標發展重點細分重點2025年任務目標關鍵戰略材料：先進半導體材料第三代半導體單晶襯底第三代半導體電力電子器件、模塊及應用6-8英寸SiC、4-6英寸GaN、2-3英寸AlN單晶襯底制備技術；可生產大尺寸、2025年實現在高效能源管高質量第三代半導體單晶襯底的國產化裝備。理中國產化率達到50%；在15kV以上SiC電力電子器件制備關鍵技術；高質量、低成本GaN電力電子新能源汽車、消費類電子領器件的設計與制備；在高壓電網、高速軌道交通、消費類電子產品、新能域實現規模應用。源汽車、新一代通用電源等領域的應用。資料來源：中國制造 2025重點領域技

52、術路線圖，由于第三代半導體具有廣闊的市場前景，國際巨頭紛紛加大力度布局。一方面，通過企業并購獲取新技術；另一方面加大研發和投資建設生產線，擴充新產能。表 6：2014 年-2017 年第三代半導體行業重要并購事件時間并購事件金額影響2014年RFMD與TriQuint合并成Qorvo未披露強化GaN制造能力，并具備6英寸GaN器件制造能力MACOM收購Nitronex2600萬美元獲得硅基GaN射頻器件技術Infineon收購美國IR公司30億美元獲得硅基GaN電力電子器件技術獲得GaN外延技術，成立專門的業務公2015年住友化學收購日立金屬化合物半導體業務未披露司SCIOCSAvago公司并

53、購Broadcom公司370億美元強強聯合，豐富產品線建廣資本收購NXP射頻業務18億美元NXP優質資產，包含GaN功率管業務被CFIUS否決，2018年CREE反過來宣2016年英飛凌計劃收購CREE旗下Wolfspeed8.5億美元布斥資3.45億歐元收購英飛凌的射頻功率事業部2017年四川益豐電子收購法國OMMIC公司未批露獲得GaAs和GaN制造產線和生產技術福建安芯基金收購瑞典Norstel公司約2000萬美元獲得SiC襯底和外延技術ADI收購OneTree Microdevices未披露強化GaN射頻器件的競爭力On Semi收購Fairchild24億美元強化車用電力電子期間領域

54、競爭力資料來源：公司公告，目前第三代半導體功率器件發展方向主要有 SiC 和 GaN 兩大方向，SiC 擁有更高的熱導率和更成熟的技術，而 GaN 高電子遷移率和飽和電子速率、成本更低的優點，兩者的不同優勢決定了應用范圍上的差異，GaN 的市場應用偏向高頻小電力領域，集中在600V 以下；而 SiC 適用于 1200V 以上的高溫大電力領域。低電壓中電壓高電壓圖 25：SiC 和 GaN 的應用領域不同PFC 電源供應器PV逆變器船舶潛艇放大器200V600V電機控制EV /H EVU PS 1.7kV3.3kV風 電 智能電網軌道交通6.5kV +G aN 晶體管工作領域SiC 二極管SiC

55、 晶體管資料來源：Yole, SiC 功率器件受益于新能源車需求加速SiC 功率器件的研發始于 1970 年代，80 年代 SiC 晶體質量和制造工藝獲得大幅改進， 隨著 90 年代高品質 6H-SiC 和 4H-SiC 外延層生長技術的成功應用，各種 SiC 功率器件的研究和開發進入迅速發展時期。圖 26：SiC 功率器件的 Timeline 及相關廠商資料來源：Yole, 在發展 SiC 功率半導體器件過程中，首先推出的是 SiC 肖特基二極管（SiC SBD），2001年 Infineon 公司推出 300V-600V（16A）產品，接著 CREE 在 2002 年推出 600V-120

56、0V（20A）的產品，它們主要用在開關電源控制及馬達控制中，隨后 ST、Rohm、Fairchild、TOSHIBA 等廠商紛紛推出相應產品。目前 SiC SBD 主要有電壓為 600V、650V、900V、1200V、1700V 和 3300V 等產品。表 7：SiC 功率器件分類及相應優勢SiC功率器件類型性能優勢SiC功率二極管肖特基二極管（SBD）PiN二極管（PiN） 勢壘肖特基二極管（JBS） 金屬氧化物半導體場效應管是速度最快的高壓肖特基二極管，在開關應用中，幾乎沒有反向恢復時間，可大幅降低開關損耗、提高開關頻率，有在高頻、中等電壓功率開關的應用上替代Si基PiN二極管的趨勢。P

57、iN二極管的優勢在于它有更小的反向漏電流和更高的擊穿電壓，因此廣泛應用于高壓低頻功率開關上。充分發揮SiC臨界擊穿電場強度高的優勢，同時擁有SBD和PiN的優點， 是耐高壓、高溫、高速的理想開關管。SiC MOSFET的阻斷電壓在300V-4500V之間，由于其低導通電阻、高輸入阻抗、高開關速度等優勢，完全有可能取代Si IGBT器件，成為理（MOSFET） 想的高壓功率開關器件。JFET性能略差于MOSFET，但其制備工藝相對MOSFET要簡單，而且SiC功率晶體管結型場效應管（JFET）雙極性晶體管（BJT）絕緣柵雙極晶回避了SiC MOSFET存在的溝道遷移率低、柵氧化層質量不穩定等問題

58、。BJT與大多數FET相比具有更高的載流子處理能力和更低的導通電阻， 對于4.5kV和更高阻斷電壓的應用，SiC雙極功率器件將比單極型SiC功率器件更有實際應用價值。SiC IGBT適用于超高電壓（5kV以上）低頻領域，是最有希望應用到高體管（IGBT） 壓直流輸電、艦船驅動等領域的高效節能的第三代半導體器件。SiC晶閘管與Si晶閘管有著更低正向壓降、更快的轉化速度、更高的阻晶閘管斷電壓和更高的工作溫度。資料來源：OFweek，SiC JFET 和 SiC MOSFET 分別在 2006 年和 2011 年面世，目前 MOSFET 主要有電壓為 400V、650V、900V、1000V、120

59、0V 和 1700V 等產品。觀察各廠商業務結構，一個大的趨勢是各 SiC 器件廠商都發展其 SiC 模組業務。圖 27：英飛凌新一代 SiC 二極管推出，性價比越來越高圖 28：各家廠商的 SiC 模組G6 G5 G 3G 2*價格* G 2已停產性能（效率、密度）資料來源：英飛凌, 資料來源：Yole, 碳化硅器件比硅器件具備更高的電流密度，在功率等級相同的條件下，采用碳化硅器件可將電體積縮小化，滿足功率密度更高、設計更緊湊的需求。因此，在相同的電池容量下，基于碳化硅的驅動系統可使電動車續航里程更長。圖 29：SiC 的功率密度更高圖 30：SiC 材料的電池更輕、更小、續航里程更長 資料

60、來源：英飛凌，資料來源：英飛凌，目前，SiC 功率器件市場仍然主要受功率因素校正器（PFC）和光伏（PV）應用中使用的二極管驅動。在電源 PFC 電路中使用碳化硅肖特基二極管，電源效率提高顯而易見， 同時由于不再需要考慮軟開關或無損吸收技術，縮短了電源的開發周期、減少了元件數量、簡化了電路結構，更為重要的是它減小了對周圍電路的電磁干擾，提高了電源的可靠性，使產品具有更高的競爭力。未來 5-10 年在汽車中使用 SiC 功率器件將推動行業的快速發展，SiC 在汽車中的應用包括主逆變器、車載充電器及 DC/DC 轉換器等。據 Yole 統計，截至 2018 年，有超過20 家汽車廠商已經準備好將在