JBO竞博硬件升级大潮来临带动功率半导体景气度持续上升

新闻资讯 | 2023-07-17 00:31

　　JBO竞博近日小米发布了新款手机小米10Pro，同时更引人关注的是发布了65W氮化镓的充电器，体积是标配的一半大小，售价149元。终端客户积极推进，消费级GaN手机电源市场起量。全球首家采用GaN充电器的厂家是OPPO Reno Ace手机搭载的65W快充，在提升充电效率的同时减小体积。在今年的CES2020上，包括Anker在内的30家厂商推出了66款氮化镓快充产品。现在小米再紧接着推出氮化镓充电器，将把这个市场需求进一步扩大。未来如果苹果也开始采用氮化镓的充电器，氮化镓充电器的渗透率会加速上升。这并不是孤例，硬件升级的大潮带动功率半导体上下游景气度持续上升。

　　半导体功率器件指具有单一功能的电路基本元件，主要实现电能的处理与变换。二极管结构简单，但只能整流使用，不可控制导通、关断。功率三极管、晶闸管等电流控制型开关器件。MOSFET和IGBT属于电压控制型开关器件，具有易于驱动、开关速度快、损耗低等特点。

　　功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。凡是在拥有电流电压以及相位转换的电路系统中，都会用到功率器件JBO竞博，MOSFET、IGBT主要作用在于将发电设备产生的电压和频率杂乱不一的“粗电”通过一系列的转换调制变成拥有特定电能参数的“精电”、供给需求不一的用电终端，为电子电力变化装置的核心器件之一。

　　近年来，功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子拓展至新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多市场，市场规模呈现稳健增长态势。根据IHS Markit预测，2018年全球功率器件市场规模约为391亿美元，预计至2021年市场规模将增长至441亿美元，年化增速为4.1%JBO竞博。

　　目前国内功率半导体产业链正在日趋完善，技术也正在取得突破。同时，中国也是全球最大的功率半导体消费国，2018年市场需求规模达到138亿美元，增速为9.5%，占全球需求比例高达35%。预计未来中国功率半导体将继续保持较高速度增长，2021年市场规模有望达到159亿美元，年化增速达4.8%。

　　市场研究机构IC Insights指出在各类半导体功率器件组件中，未来增长最强劲的产品将是MOSFET与IGBT模块。

　　MOSFET是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管，具有导通电阻小，损耗低，驱动电路简单，热阻特性好等优点，特别适合用于电脑、手机、移动电源、车载导航、电动交通工具、UPS电源等电源控制领域。

　　2016年，全球MOSFET市场规模达到62亿美元，预计2016年至2022年间MOSFET市场的复合年增长率将达到3.4%；预计到2022年，全球MOSFET市场规模将接近75 亿美元。根据IHS Markit的统计，2018年我国MOSFET市场规模为27.92亿美元，2016年-2018年复合年均增长率为15.03%。随着全球新能源汽车规模的增长，2016年至2022年间MOSFET在汽车应用领域的市场需求预计将以5.1%的复合年增长率快速增长；到2022年，其在汽车应用领域的需求将超越计算机和数据存储领域，占总体需求市场的22%。

　　IGBT是由双极型三极管（BJT）和 MOSFET 组成的复合全控型电压驱动式半导体功率器件，兼有MOSFET 的高输入阻抗和双极型三极管（BJT）的低导通压降两方面的优点，IGBT驱动功率小而饱和压降低，非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统，如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等。根据中国产业信息网数据，到2020年全球IGBT单管市场空间达到60亿美元左右，市场空间巨大。预计未来五年我国新能源汽车和充电桩市场将带动200亿元 IGBT 模块的国内市场需求。根据中国产业信息网数据，到2018年，国内IGBT市场规模达161.9亿元，2010年至2018年复合增长率达到14.77%；但我国 IGBT 起步晚，未来进口替代空间巨大。

　　半导体功率器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等，几乎用于所有的电子制造业，包括计算机、网络通信、消费电子、汽车电子、工业电子等电子产业。此外，新能源汽车/充电桩、智能装备制造、物联网、光伏新能源等新兴应用领域逐渐成为半导体功率器件的重要应用市场，从而推动其需求增长。全球功率半导体市场中，工控占比34%，汽车23%，消费电子占比20%，通信占比23%。

　　在消费电子领域，根据美国消费电子协会统计，2013年中国消费电子市场整体规模达到16,325亿元，成为全球最大的消费电子市场，根据2017年3C行业报告，2017年中国消费电子市场将突破2万亿，预计增长7.1%。手机上所有有接口的地方都需要有ESD保护，比如麦克风、听筒、耳机、扬声器、SIM卡、Micro SD、NFC天线、GPS天线、WiFi天线GRF天线、USB接口、锂电池、电源键位置都有ESD保护器件。最多的手机用20多颗，少的用10多颗。

　　随着人们对充电效率的要求逐步提高，手机充电出现了“快充”模式，即通过提高电压来达到高电流高功率充电，但高电压存在安全隐患，需要添加同步整流的MOS管来调整；后来出现较为安全的“闪充”模式，即通过低电压高电流来实现高速充电，这对同步整流MOS管的要求更高，目前较为普遍的是GaN FET，它可以实现发热少、体积小的目的。

　　汽车电子领域：汽车电子在汽车中占据着十分重要的地位，从成本结构来看，对于中高端汽车、电动汽车等其重要性更高。

　　从传统汽车转变到新能源汽车，价值量增长最大的就是功率半导体。传统燃油汽车中，功率半导体主要用在启动、停止和安全等领域，占比只有20%，按照传统汽车中半导体单车价值350美元，功率器件价值在70美元。新能源汽车电池动力模块要用大量的电力设备，电力设备中都含有有功率半导体，混合动力汽车的功率器件占比40%，纯电动汽车的功率器件占比55%，按照纯电动汽车半导体单车价值750美元计算，功率半导体单车价值量在413美元。新能源汽车用功率半导体是传统汽车的7倍。

　　近年来我国新能源汽车产销量大幅增长，渗透率不断提高。根据中国乘联会数据显示，我国新能源乘用车销售量由2014年的10万辆，快速增长至2018年的125万辆，年复合增速91%。根据中汽协数据，2019年一季度中国的新能源汽车销售25万辆，同比增幅都超过117%，预计今年新能源汽车产量可能会超过160万辆。

　　汽车功率半导体市场有望达到80亿美元，年复合增速7%。2018年全球汽车销量9750万辆，其中新能源汽车200万辆，假设未来三年传统燃油汽车销量年增幅2%，新能源汽车销量年增幅30%，传统燃油汽车功率半导体单车价值量56美元，混合动力汽车的功率半导体单车价值240美元，纯电动汽车的功率半导体单车价值413美元。由此可以预测，到2022年燃油汽车销量9920万辆，新能源汽车销量580万辆，汽车功率半导体市场有望达到80亿美元，年复合增速7%。

　　新能源发电：截至2017年底，我国光伏发电新增装机5,306万千瓦，累计装机容量1.3亿千瓦，新增和累计装机容量均为全球第一，其中光伏电站3,362万千瓦，同比增加11%；分布式光伏1,944万千瓦，同比增长3.7倍。

　　智能电网的各个环节，整流器、逆变器和特高压直流输电中的FACTS柔性输电技术都需要大量使用IGBT等功率器件。根据中国产业信息网发布的数据，预计到2021年我国智能电网行业投资规模将达到近23000亿元。

　　功率半导体种类众多，广泛应用在消费电子、高铁、汽车和电网等。主要分为单极型和双极型。双极型：功率二极管、晶闸管、BJT（双极性三极管）、电力晶体管（GTR）、IGBT。单极型：MOSFET，肖特基二极管。根据每个细分产品的物理性能不同，不同的功率器件应用于不同的电压和频率领域。

　　功率二极管是基础性功率器件，结构简单可靠性强，广泛应用于工业、电子等各个领域，起到稳压、整流和开关的作用。二极管分为整流二极管，齐纳二极管和高频二极管。其中整流二极管和齐纳二极管属于功率半导体。整流二极管主要用作整流、开关、变换（肖特基二极管SBD）和逆变（快恢复二极管FRD）作用。

　　MOSFET是功率器件的细分产品，即 MOS（Metal OxideSemiconductor 金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor 场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。功率MOSFET器件是电能转换和控制的核心半导体器件。功率MOSFET器件工作速度快，故障率低，开关损耗小，扩展性好。适合低压、大电流的环境，要求的工作频率高于其他功率器件。

　　MOSFET市场主要份额被英飞凌占据，根据HIS数据，英飞凌市所有产品综合占率27%，第二名是安森美13%，瑞萨9%，而在价值量高的高压MOSFET领域，英飞凌更是以36%的市占率领先所有对手。

　　IGBT作为一种新型电力电子器件，是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品，是工业控制及自动化领域的核心元器件，其作用类似于人类的心脏，能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等，以实现精准调控的目的。因此，IGBT被称为电力电子行业里的“CPU”，广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域。

　　2018年全球汽车IGBT市场容量18.4亿美元，预计2020年汽车IGBT市场容量20.8亿美元。