绝缘栅

功率半导体行业深度报告供需错配,盈利释放

发布时间:2022/8/17 18:41:26   
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一、功率半导体应用广泛,国产替代空间广阔

(一)功率半导体是电能处理的核心器件

1.功率半导体分类及技术原理

功率半导体为半导体重要组成,是进行电能(功率)处理的核心器件,用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。根据产品形态,功率半导体可分为器件、IC两大类。

从最终下游领域看,根据电子工程世界数据,全球范围内功率半导体下游领域中,汽车需求占比35%、工业为27%、消费电子为13%,三者合计75%;中国市场则按份额顺序依次为汽车(27%)、消费电子(23%)、工业电源(19%)、电力(15%)、通信及其他(16%)。

2.常见功率半导体产品

常见功率器件有二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等,这类器件性能不同,使用场景上各有侧重。

二极管:主要有SBD(肖特基二极管)、FRD(快恢复二极管)等,电压覆盖范围从1V到数千伏不等。其中SBD利用金属与半导体结合制作而成,常见产品分平面型、沟槽型,适用于小功率场景;FRD则具有开关特性好、反向恢复时间短的特点,电压覆盖数百到数千伏不等,适用于较大功率场景。

晶闸管:最基础的为SCR(可控硅),为半控器件。其次常见的有GTO(门极可关断晶闸管),实现全控特性。90年代出现的IGCT(集成门极换流晶闸管),在GTO基础上采用集成栅极结构,兼具晶闸管通态特性和晶体管开关特性。晶闸管主要用于高压领域,如工控、UPS(不间断电源)、变频器等。

MOSFET:场效应晶体管,常见类型有平面栅MOS、沟槽栅MOS、超结MOS、屏蔽栅MOS等,电压范围覆盖-V-V。MOSFET具有高频、驱动简单、抗击穿性好等特点,可广泛使用在模拟与数字电路中,应用范围广泛,涵盖电源管理、计算机及外设设备、通信、消费电子、汽车电子、工业控制等多个领域。根据IHS数据,MOSFET年市场规模占全球功率分立器件的市场份额超过40%,同年国内MOSFET市场空间达28亿美元。

IGBT:绝缘栅双极型晶体管,结构上为MOSFET与BJT组合而成,具有较强的正向电流传导密度和低通态压降,可实现逆变、变频功能。在中低压领域,IGBT广泛应用于新能源车和消费电子。V以上的高压领域,广泛应用于轨道交通、清洁发电和智能电网等重要领域,被称为电子行业的“CPU”。据IHSMarkit的统计,年中国IGBT市场空间为19亿美元,为我国16个重大技术突破专项中的重点扶持项目。

3.宽禁带材料带来功率半导体发展新机遇

SiC、GaN等第三代半导体,有望带来功率半导体发展新机遇。相比于传统半导体材料,SiC的高耐压、大功率特性,使其可用于制造MOSFET、IGBT、SBD等器件,用于新能源车、智能电网等行业。GaN具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点,是超高频器件的极佳选择,适用于5G通信、微波射频等领域的应用。未来随着SiC等材料成本下降、制造技术进步,其应用市场有望迎爆发式增长。

(二)功率半导体市场空间广,国产化潜力大

1.全球功率半导体市场有望超亿美元

功率半导体作为电气社会基础性零组件,应用十分广泛。功率半导体作为电路中进行电能处理的核心器件,几乎在所有电气、电力及电子设备中均有应用。近年来,新能源汽车、消费电子、工业自动化、家电变频、5G通信等领域的发展,带动了功率半导体产品的升级。

全球功率半导体市场有望超亿美元,中国为最大消费国。据IHSMarkit,年全球功率器件市场规模约为亿美元,而Omida预计至年市场规模将增长至亿美元,年化增速为5.3%。分地区看,中国是世界最大功率半导体消费国,年市场需求规模达到亿美元,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,年市场规模有望达到亿美元,年化增速达4.8%。

MOSFET和IGBT未来增长强劲,各自市场空间均有望超60亿美元,为功率半导体市场主要驱动力之一。据ICInsights,得益于新能源车、光伏新能源等领域的爆发式需求,各类功率半导体产品中,未来增长最强劲的产品将是MOSFET与IGBT。据《功率MOSFET市场及技术趋势-版》,MOSFET全球市场空间年达85亿美元,至年将接近75亿美元;另据博思数据,IGBT年市场空间有望达60亿美元,至年有望达到67亿美元。

2.海外厂商垄断度高,国产替代空间广阔

全球来看,Top10功率半导体厂商均为海外企业,其中英飞凌、安森美、意法居前三强。据Yole统计,年按功率器件模组销售额计,英飞凌以近35亿美元的营收居于第一,其次为安森美(近20亿美元)和意法(近12亿美元)。按地区划分,全球Top15功率半导体厂商,欧系占4席,美国占5席,日本占5席,中国占1席(年闻泰集团收购荷兰安世半导体)。

中国半导体分立器件进口占需求比较高,国产替代空间广阔。据中国半导体协会数据,年中国半导体分立器件需求规模近亿元,其中进口规模近亿元,占比高达93%。此后,随着国产替代的推进,进口占需求比例稳步下降,-年占比分别降至83%、77%、70%,但仍有较大的国产替代空间。根据年半导体发展战略研讨会披露,年第三代半导体器件将在移动通信、高效电能管理中国产化率占50%,保守假设届时中国半导体分立器件需求规模在亿元以上,国产化率达50%,则国产替代空间在亿元。

分器件看,主要功率器件国产化率较低。功率器件在内的半导体产业发展于欧美,兴起于日韩和中国台湾,这些地区已建立先进的半导体工业体系。中国大陆功率半导体整体起步较晚,经过多年政策扶持和国产厂商努力,在二极管等中低端器件已大部分实现国产化。在MOSFET、IGBT及其他中高端产品上,国产化程度较低。据Yole,年主要功率器件国产化率均未超过50%。如BJT国产化率在49%,晶闸管在36%,IGBT单管在43%。

(三)汽车、5G等领域爆发,驱动行业长期成长

从下游领域看,汽车电子、5G通信、家电及工业为功率器件主要应用市场。据Yole,年全球IGBT、MOSFET及模组市场合计近亿美元,其中汽车电子相关的新能源车市场需求为23亿美元,工业市场为20亿美元,消费电子与计算存储分别为14亿美元、13.5亿美元。至年,IGBT与MOSFET整体市场规模有望增长至亿美元,其中汽车市场成长至37亿美元,工业为25亿美元、消费电子和计算存储为15亿美元,家电市场则从7亿美元成长至8亿美元。

1.新能源车:单车功率器件价值量增超10倍

新能源车采用电力动力系统,进行电能处理的功率半导体器件成为关键器件。新能源车从电池充电到汽车行驶,过程中涉及:

1)民用V电压到电池输入电压12-36V之间的转换,需用到变压器(AC-AC);

2)充电桩交流电到动力电池直流充电的转换,故车载充电器中需用到整流器(AC-DC);

3)电力传动的升压变化,以及充电电池向电池储能的稳压变换,需要用到变换器(DC-DC);

4)充电电池12V直流电转换为驱动电机数百伏的交流电,需用到逆变器(DC-AC)。

新能源车电能变换需求发生根本性增长,带来功率器件单车价值量的大幅抬升。据英飞凌统计,传统燃油车单车功率半导体价值量为17美元,而新能源车中,轻混车升至90美元,插电混动和纯电动车更分别高至美元、美元。

MOSFET应用于新能源车中偏中低压的场景,主要使用于车身充电器中的整流器(AC-DC)和变换器(DC-DC),以及电动助力转向系统(EPS)。EPS中的无刷电机驱动电路,其作用是对MOSFET实施通断的PWM(脉宽调制)控制。

IGBT则主要用于高压场景,在新能源车电源系统中的整流器(AC-DC)、变换器(DC-DC)和交流电机逆变器中均有使用。IGBT是逆变器的核心,负责将动力电池12V直流电转换成驱动电机所需的数百伏交流电。以特斯拉三相交流异步电机为例,该电机每相用到28个IGBT,累计84个,加上其他电机12个IGBT,总共用到96个IGBT。

新能源车销量渗透率持续提升,中国市场有望迎来高速增长。据BloombergNEF,包括混动、电动在内的新能源车年销量大约在万辆,占当年全球汽车销量的2.8%,至年新能源车销量有望突破万辆,全球汽车销量占比有望达4.1%。据中国工商联汽车商会预测,年中国新能源汽车销量近万辆,根据工信部相关规划,年中国新能源汽车销量目标为万辆,-年CAGR超30%。

新能源车市场增长,新能源汽车相关MOSFETIGBT市场空间有望超亿元。据中国产业信息网数据,年全球车用MOSFET市场空间大致在86亿元,至年有望达亿元,CAGR达5.11%。另据集邦咨询,新能源汽车中IGBT约占其成本的10%,到年中国新能源汽车所用IGBT市场规模将达到亿人民币。此外,充电桩为IGBT的重要使用领域,IGBT模块占充电桩成本的20%左右,预计到年充电桩用IGBT市场空间将达亿元,与汽车合计达亿元。

2.5G通信:基站升级、数据中心降耗拉升功率器件用量

5G相较于4G速度大幅提升,其背后是功率、功耗较大幅度的增长。在基站端,5G采用大规模天线阵列,提出了对功率器件性能更高的要求,同时基站电源供应功率加大,增加了对高压功率器件的用量;在接收侧,5G毫米波等应用,接收端功率密度对应增大,增加对功率器件升级化的需求;到下游数据中心,则面临降能耗需求,倒逼UPS用逆变器升级,IGBT为其中必需器件;此外还有雾计算等全新市场,带来功率器件纯增量需求。

(1)基站

5G基站采用MassiveMIMO(大规模天线阵列)技术,直接导致AAU输出功率的增加,同时处理数据量的大幅增加,提升了中传、回传侧DU和CU的功率需求,带来5G基站功耗的增加。据运营商数据,5G基站电力功耗相较4G增加在2倍左右。由此带来的降耗需求,增加了对MOSFET和IGBT等低损耗、高热稳定性器件的需求。据英飞凌统计,MassiveMIMO天线阵列所用功率器件价值量约美元,是传统天线的4倍。

5G频率增加、覆盖能力下降,5G基站数量较4G有望大幅增加。4G频段在2.3GHz,主流5G频段在3-5GHz区间,频段越高波长越短,即覆盖半径越小。故要达到4G同等覆盖面积,需要更多的5G基站数量。据联通网络技术研究院专家估计,5G基站可能达4G的1.5-2倍,我们保守估计4G基站数量在4G的1.5倍。根据我们对年运营商基站数量的汇总,该年我国4G基站数量万个,则未来5G基站数量有望达万个。

(2)数据中心

数据中心电力成本占比高,降耗成重要需求。据济南云数据中心的数据,电力成本占数据中心运行成本的70%。济南数据中心作为华东地区最大的综合型五星级数据中心,其能耗水平具有代表性,降低数据中心电力消耗成为各地的共同需求。

UPS降耗是数据中心降耗的关键一环,选用性能更优功率器件有助于降低UPS能耗。UPS系统的损耗是数据中心能耗的主要组成部分,大约占到数据中心能耗的6%-10%。据华为数字能源,UPS满载时的损耗则来自于明显增大的IGBT二极管损耗(由空载时的6.6%提升至45.7%),选用性能更优的IGBT器件可以降低UPS能耗。

5G、万物互联时代到来,数据流量爆发,驱动数据中心扩容。5G、AI、云计算的高速发展,带来下游数据流量的爆发,与之对应的是超大规模数据中心数量的增加:年全球超大规模数据中心数量为个,到年有望达到个,相应产值从亿美元升至亿美元,CAGR为23.7%。

数据中心扩容及降耗需求,有望造就超百亿的UPS用逆变器市场,IGBT二极管市场相应水涨船高。数据中心扩容与降耗需求驱动下,UPS向高功率、低损耗迈进,一方面增加对UPS用功率器件的总体需求,一方面驱动功率器件向更优性能升级,数据中心用功率器件市场有望随着快速成长。据Yole,年以数据中心为代表的计算存储功率器件市场空间为13.5亿美元,至年有望成长至15.1亿美元。

3.消费电子:快充和家电变频渗透空间大

手机快充兴起,GaN-MOSFET器件需求大幅增加。在手机电池技术存在限制的情况下,快充成为解决手机续航的重要方向。近年来,手机充电功率从18W一路升至50W以上,最新国产手机厂商的超级快充功率突破W。快充的实现思路可分为高压低电流和低压高电流两种,两种方案下均对同步整流MOS管提出更高要求。GaN禁带更宽,更适用于更高频率、更高功率的环境,GaN开关成为快充的主流方案,其中的核心部件GaNMOSFET用量随快充市场爆发有望实现快速增长。

变频家电是指电源频率可以根据电器工作情况,自动进行调整,以达到节能、提高工作效率的目的。当前变频家电主要有空调、冰箱、洗衣机等耗电较大的家电。如变频冰箱相较于普通冰箱,可以实现更快制冷、更优节能及更低噪音;变频空调则具有节能、高效、恒温、低噪声等优点。

家电实现变频的关键部件为IPM(智能功率模块),该模块为IGBT、FRD、MOSFET等器件的集合。IPM将IGBT、FRD、MOSFET等器件高密度贴装,可高能效地驱动电机。以空调为例,IPM模块高速开关电源,提供更精密的控制,实现空调高能效地工作。

从传统家电替换到变频家电,功率半导体价值量有10倍以上的提升。英飞凌数据显示,非变频家电到变频家电半导体价值量从0.79美元增长至10.67美元,绝大部分的增量属于功率器件。

变频家电渗透率仍有较大提升空间,渗透率提升带动功率器件市场高速增长。据产业在线,年三大白电中变频渗透率从高到底分别为空调(41.9%)、洗衣机(33.4%)、冰箱(22.2%),均有较大提升空间。从IPM需求量看,空调对IPM需求量最高,年达1.3亿块,冰箱达0多万块,洗衣机为1多万块。至年,变频家电整体渗透率有望达65%,对应的功率半导体市场规模,有望从年的31.4亿美元升至年的68.6亿美元,CAGR近17%

二、周期视角:复盘17-18年涨价,映证当前周期启动

(一)-涨价潮:手机创新周期与新能源车渗透率提升共振下的供给不足

1.-功率半导体全产业链涨价

H1,8寸硅片游材料现涨价潮。据集微网报道,-年涨价潮始于年H1出现的12寸晶圆供不应求、逐季涨价。到H2,8寸晶圆跟涨,累计涨幅近10%。作为全球最大的晶圆供应商,硅片材料涨价直接反应在营收和利润的变化上。Q1,信越营收同比增3.7%,扭转Q4同比降6.3%的跌势,此外同期利润大增25%,较Q4的12%增速提升13pct。

H2涨价传导至晶圆代工环节。上游晶圆涨价,叠加当时下游需求回暖,8寸晶圆代工厂在产能吃紧情况下,Q3国内晶圆代工厂开始寻求涨价。涨价背景下,主要晶圆代工厂毛利率和产能利用率开始走升。以华虹半导体为例,Q3毛利率为32.8%环比升1.3pct,产能利用率由Q2的99.4%升至99.8%。

-年8寸晶圆厂扩产不足,难以缓解产能紧张局面。以8寸晶圆主要代工厂之二的华虹半导体和世界先进为例,两家公司在年产量的增速分别为20.6%、14.6%,而至-年产量增速纷纷下降,其中华虹为7.6%、7.1%,世界先进为5.0%、11.5%,而-年汽车对8寸晶圆需求CAGR为32%,消费电子为20%,远高于晶圆产能扩张的速度。

上游吃紧、下游需求旺盛,功率器件交期大幅延长。在上游吃紧、下游需求旺盛的格局下,MOSFET器件厂商交期大幅延长。通常,MOSFET产品交易一般在8周,然而由于下游强劲需求,自年9月开始交易延长至20周以上。

终端厂商为巩固货源,追价抢货意愿增强,MOSFET价格高涨。上游交期延长,终端厂商为保证货源,加价进货意愿增强,交期压力转变为MOSFET涨价动力。H2,国产厂商如富满电子、华冠半导体等对电源IC、LED驱动IC、MOSFET等产品进行调价,同期乐山无线、芯电元、新洁能等厂商跟进,均上调出货价格。

上下游高景气,造就-年功率半导体市场高景气。年全球功率半导体市场增速为1.8%,至-年增速分别为10.6%、5.9%,景气度较年提升明显。中国市场-年增速分别为1.8%、12.5%、9.5%,呈现与全球市场相同的景气上行节奏。

2.供给:8寸产能受限

8寸与12寸晶圆应用上各有侧重,功率半导体主要使用8寸晶圆生产。在摩尔定律驱动下,晶圆尺寸遵循6寸→8寸→12寸的尺寸路径。单片晶圆尺寸越大,可切割出的芯片越多,可同时达到降低成本、提高良率的效果。然而,在实践中,8寸晶圆厂在特种晶圆工艺上更为成熟,大部分折旧年限较长、固定成本较低,以及其他生产相关的综合成本较低,8寸晶圆与12寸晶圆有各自的成本优势领域。通常来说,8寸晶圆主要用于功率半导体为代表的特色工艺,主要产品包含各类电源IC、图像传感器(CIS)、MCU等器件,下游领域涉及消费电子、通信、工业汽车等领域。而12寸晶圆主要用于存储、计算等高性能芯片的制造,多用于PC、手机等计算型设备。

6寸晶圆产能逐步退出,功率半导体代工需求向8寸集中。根据ICInsights统计,在9至年的过去9年当中,全球共有92座晶圆厂关闭或改变用途。以晶圆尺寸来看,6寸晶圆厂为被关闭的主力,数量占比高达41%。

(1)原材料受限

全球硅片行业垄断程度较高,日系厂商居于主导地位。硅片行业由于资本开支巨大,规模优势在竞争中尤为重要。过往20年,行业从美国向东亚迁移,与此同时东亚厂商通过并购提升行业地位,最终形成日本、韩国及中国台湾地区三足鼎立的局面。据ICinsights的统计数据,年五大硅片供货商的全球市占率达到了92%,其中日本信越化学占28%,日本三菱住友市占率26%,两家合计占据全球50%以上的份额。

年8寸晶圆涨价,但日系龙头扩产意愿不足。据与非网统计,年8寸晶圆在Q1开始供给紧张随后启动涨价,全年涨价幅度为3%,Q1由于持续缺货,价格涨幅升至10%。然而,8寸涨价潮下日系龙头涨价意愿不足:全球超三分之一的8寸晶圆产自日本,而从年开始日本8寸晶圆库存水平一路下降,存货比率从最高点的90%降至年底的44%。

日系龙头扩产意愿不强,主要系两方面原因:

1)8寸晶圆过往10年价格持续下行,长期拖累厂商盈利。7年以来8寸晶圆价格大幅下行,大部分厂商处于亏损状态。7年8寸晶圆价格接近1.4美元/平方英寸,至年涨价启动时,价格已跌近43%。长期价格下行势必影响晶圆厂商的盈利状况。在8寸晶圆涨价幅度有限的情况下,扩张8寸晶圆产能对盈利改善不显著,根据SEMI对8-年全球各尺寸晶圆出货面积的统计,8年8寸(mm)晶圆占全球出货比例超35%,此后连年走低,至年时占比不超过25%。

2)8寸晶圆扩产周期较长,难以缓解短期紧缺。以海辰半导体年8寸晶圆厂建设为例,该工程开工时间为年5月21日,清洁室规定完工时间是年7月30日,后续进行设备安装调试、办公设施迁入等耗时近3个月,工程竣工日期为年10月20日,整个周期在1年5个月——这尚属各方支持下的“中国速度”,海外厂商若在中国外扩产8寸晶圆产能,建设周期或至少在1年以上。功率半导体下游市场需求变化快,厂商在难以预测1年后市场行情的情况下,冒险扩产8寸晶圆的意愿不强。

(2)8寸设备受限

除上游原料受限,8寸晶圆代工设备的供给上也存在多方面限制。

8寸新设备几近停产,厂商转而寻求二手设备。8寸晶圆产线密集建设于20世纪90年代以及0年后,至年时,12寸晶圆已成为全球需求的主流,占据市场需求大于75%的份额。相应地,大部分设备商已经聚焦于12寸设备的生产,8寸设备几乎停产或仅限于部分零部件的更新生产。根据VLSIresearch公布的数据,截至年设备商在12寸平台上投入亿美元,是8寸平台的9倍——在资金有限的情况下,设备商在8寸设备上扩产存在资金限制。8寸新设备停产,晶圆代工厂商转而寻求二手设备。

然而,二手设备由于以下几方面原因,较难获得:

二手设备库存量小。根据二手设备主要供应商SurplusGlobal的数据,年二手8寸晶圆厂设备的需求比现有库存高3~5倍,且年仍处于短缺状态。年8寸晶圆线机台设备总需求量在0台,而当年市场可供给数量仅台。

二手设备难以一次性组装成完整产线。二手8寸设备存在零部件缺失或老化等问题,在二手市场上又难以一次性采购完整产线,对短时间内形成产能造成阻碍。二手设备涨价,或让代工厂重新思考其性价比。

二手8寸设备供不应求的状态,使得其价格短时间快速上涨。高昂的采购成本,或让晶圆代工厂转而继续挖掘现有产线的潜力,通过维护、更新、改造的方式提高生产效率。

3.需求:消费电子、汽车和工业需求增长较快

需求侧,消费电子、汽车和工业是拉动8寸晶圆需求的三驾马车。8寸晶圆主要用于电源管理IC、功率器件、MCU等产品的制造。从最终下游领域看,年以来智能手机创新升级、汽车电子化和工业自动化,贡献了8寸晶圆最大的需求。

智能手机:8寸晶圆主要应用于手机中的指纹识别芯片和图像传感器芯片(CIS)。年屏下指纹开始在高端手机中普及,并向中低端机型快速渗透。-年全球指纹识别芯片需求量将分别达10亿、12亿片,同比增33%、20%。CIS方面,双摄开始加速普及,带来CIS芯片需求的高增长。

汽车:汽车电子化使得越来越多的电子器件被用于汽车的电子功能系统,如自动驾驶辅助(ADAS)、车载娱乐,以及新能源车的电源管理系统中,功率半导体、控制芯片和电源管理芯片被大量使用,增加了对上游8寸晶圆的需求。同时,纯电动车渗透率提升也大大增加了对汽车电子化水平——汽车电子成本占比高达65%,远高于紧凑型燃油车的15%。-年新能源车销量增速处于历史高位,分别为53%、62%。

工业:工业领域的应用主要来自工业控制中对功率半导体的需求。工控领域的交直流电转换、调压变频等场景均需要用到功率半导体,以实现精密操控。随着工业自动化深入演进,自动化的核心部件工业机器人和伺服机出货量快速增加,带动IGBT等功率器件对上游8寸晶圆的需求。

三大下游的共同拉动下,年8寸晶圆需求开始超过全球供给产能。据SUMCO,年Q4全球8寸晶圆的需求量在万片/月水位,至Q2需求增至近万片/月,较Q4增12.7%,超出当期全球万片产能约15万片/月。另据SEMI报告,至年全球8寸晶圆产能有望提升至超万片/月,较年涨幅不大。

4.涨价影响:功率半导体龙头受益于涨价红利,盈利改善

供不应求的局面下,龙头厂商晶圆代工ASP显著上涨。据中国半导体行业协会,中国前三大晶圆代工厂商中,中芯国际集中于逻辑和存储产品,华虹半导体和华润微为中国功率半导体主要的代工方。-年,受益于涨价红利,华虹晶圆代工ASP分别增至7.3%、6.9%,作为比较,、年ASP增幅分别为-10.0%、1.6%。华润微方面,-年晶圆代工ASP增速分别为10.6%、4.6%、-1.9%。

涨价红利带来龙头厂商盈利能力改善。以华虹半导体为例,该公司、年毛利率均在30%水位,而在-年毛利率分别为33.1%、33.4%,较前后年份显著改善,同期华润微毛利率也经历同样的节奏。息税摊销前利润方面,华虹半导体与华润微-年的盈利规模均高于、年。

(二)年:疫情与5G催化需求结构变化,加剧8寸晶圆供需失衡

1.供给:8寸扩产有限,海外疫情对产能造成一定冲击

面对强劲需求,代工厂开始扩张8寸晶圆产能,但增幅有限。年底,台积电时隔15年后再度兴建8寸晶圆产能。此外,三星、SK海力士、世界先进等均在同期公布了8寸晶圆扩产计划。全行业来看,SEMI预计-年全球将会新建16座8寸晶圆厂,其中量产的有14座,月产能增加70万片,对应-年CAGR仅为4.5%。

年新冠疫情爆发,影响半导体产品的全球供给。半导体产业链全球分工,环节众多、高度复杂。一条产线的正常运转,离不开上游原材料、设备维护、配件供应这三方面的配合。从全球产业链分工来看,东南亚为全球IDM制造和封测的重镇,据统计全球十大IDM和封测企业中,均有7家在东南亚设立工厂。年H1疫情的爆发,东南亚各国采取限制生产密度和交通等措施,对半导体产品生产与交期势必造成影响。

2.需求:新能源车销量复苏,5G开启新一轮创新周期

需求侧,消费电子原有升级趋势仍在进行。年指纹识别向中低端机型渗透,至年这一趋势仍在继续。据CINNOResearch,20Q3中国手机市场指纹识别渗透率达到82%;同时指纹识别中屏下指纹占比提升,年渗透率达到40%。同时,手机双摄向三摄、四摄演进,据Counterpoint,Q1手机单机摄像头数量达到3.5个,三摄、四摄渗透率持续提升。增加的摄像头主要以中低像素的辅助镜头为主,与屏下指纹一道,拉动对8寸晶圆生产的中低像素CIS芯片的需求。

与-年不同的是,年需求侧还受到5G、疫情及中美贸易摩擦的影响。

5G大规模商用,开启手机快充等新一轮创新周期,带来全新增量市场。5G信号高功率、高数据吞吐量的特性,使得5G手机电量消耗远高于4G。据Tom’sGuide网站测试,iPhone12开启5G后续航较仅适用4G网络减少2小时。在电池大小受限的前提下,通过快充来解决续航问题成为业界的一致方向。BCCResearch预计年快充占比将达21%,整体充电器市场空间近亿美元,为MOSFET等产品带来显著需求。

5G同时驱动基站及数据中心升级,打开高压功率半导体增长空间。基站端,5GMassiveMIMO天线技术的采用,使得单站天线部分的功率器件价值量达美元,为传统基站4倍;同时5G基站由于更短的覆盖半径,未来预测建站数要超出4G基站近1倍。而在数据中心市场,5G应用带来数据流量爆发,驱动数据中心扩容,数据中心降耗需求应运而生,UPS逆变器中IGBT、SCR等器件向高功率升级以提升降耗性能,从而带动数通市场功率器件的量价齐升。

疫情影响下,人们增加了远程办公和短途出行的需求,NB/PAD和新能源车销量回暖:

疫情让远程办公、在线教育的渗透大大加速,带动对NB/PAD类设备的需求。据Canalys,全球PC出货Q2-Q3保持增长,Q3全球出货量达1.亿台,同比增23%,其中可拆卸笔记本、轻薄本出货量增速分别高达88%、57%。

疫情限制长途出行,利好新能源车市场。海外疫情持续、国内零星案例爆发,人民减少远途出行,周边游需求上升。以北京、上海为例,中秋国庆期间北京郊区饭店平均出租率同比升10.9pct,上海国际旅游度假区累计接待人次同比增加52.5%。短途出行下,牌照政策友好、续航里程可覆盖近郊的新能源车受到青睐,市场回暖明显。年7月,新能源车销量同比增19.3%,为年初以来首次转正,此后的9-10月,销量同比增速均在65%以上。

美国对华为等中国公司进行制裁,产业链厂商积极构建安全库存,加剧缺货潮。华为制裁事件后,国产厂商担忧美国限制产品、设备出口,纷纷加大对上游芯片的进口,以构建安全库存。彭博报道,作为中国芯片进口主要入口之一的香港地区,其20H1转运大陆的半导体出口量较年同期增长11%,单6月份这一转口贸易增长21%。上游产能紧张,下游需求迅猛的情况下,短期内的大规模囤货,半导体供需失衡进一步加剧。

(三)展望未来:涨价周期已再度开启,短时间供需状况难改变

8寸晶圆产能紧缺,台系代工厂率先涨价。远程办公趋势的演进、5G手机升级趋势下,消费电子产品对显示驱动芯片、电源管理IC、MOSFET、屏下指纹和3Dsensing镜头及感应器的需求大增,中国台湾地区疫情管控良好,海外8寸晶圆代工订单向台系代工厂集中。据DIGITIMES报道,20H2以来台积电12寸产能利用率满载,世界先进和联电8寸产能同样供不应求,三大厂商上调代工价格10-20%。

功率半导体相对代工厂处于弱势,代工产能不足情况下开启涨价周期。各下游领域争夺上游代工产能,MOS管和功率IC产品由于毛利率相对偏低,在产能争夺中处于偏弱势地位。据核芯产业观察,20Q3部分中小型功率厂商陆续发布涨价通知。行业产能紧缺短时间内料难以改善,在需求持续强劲的情况下,功率半导体涨价潮有望持续维持。

三、相关企业分析(略)

(一)华虹半导体:晶圆代工龙头厂商,“8+12”战略稳步推进

(二)华润微电子:功率半导体龙头厂商,“代工+自有产品”战略驱动公司规模持续扩张

(三)闻泰科技:全球ODM龙头企业,收购安世半导体,成就双核驱动体系

(四)新洁能:功率器件设计龙头,高端产品持续突破

(五)斯达半导:“本土需求快速增长+半导体国产化红利”,国产IGBT龙头持续扩张

(六)扬杰科技:产品结构持续优化,MOS业务为公司打开全新成长空间

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(报告观点属于原作者,仅供参考。报告来源:华创证券)

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