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今天和大家深度分享功率半导体的知识,可以收藏转发,抽空慢慢看~~
1、半导体功率器件是什么
半导体产品分为集成电路、分立器件、其他器件等多类产品,其中集成电路就是各种芯片,前几篇文章提到过;分立器件是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,而半导体功率器件是分立器件的重要部分。
半导体功率器件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。分立器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等半导体功率器件产品。
半导体分立器件是电力电子产品的基础之一,也是构成电力电子变化装置的核心器件之一,主要用于电力电子设备的整流、稳压、开关、混频等,具有应用范围广、用量大等特点,在消费电子、汽车电子、电子仪器仪表、工业及自动控制、计算机及周边设备、网络通讯等众多国民经济领域均有广泛的应用。
对国内市场而言,功率二极管、功率三极管、晶闸管等分立器件产品大部分已实现国产化,而MOSFET、IGBT等高端分立器件产品由于其技术及工艺的复杂度,还较大程度上依赖进口,未来进口替代空间巨大。因此我们重点看MOSFET、IGBT等功率器件市场。
2、市场规模与竞争
据国家统计局规模以上工业统计数据显示,近几年来,分立器件行业规模以上企业主营业务收入占半导体行业规模以上企业主营业务收入的比重维持在22%-25%之间。
根据Omdia预测,年全球功率半导体市场规模约为亿美元,预计至年市场规模将增长至亿美元,-的年化复合增长率为2.4%。
中国是全球最大的功率半导体消费国,年市场规模达到亿美元,增速为-3.3%,占全球市场比例高达38%。预计未来中国功率半导体将继续保持平稳增长,年市场规模有望达到亿美元,-年的年化复合增长率达3.1%。
年功率半导体市场规模亿美元,与上面的数据基本吻合。其中功率IC市场规模亿美元,功率IC其实属于模拟芯片的一类,这里不展开。功率器件市场由二极管和晶体管构成,市场规模分别为50亿美元和亿美元,晶体管里MOSFET、IGBT市场规模分别为亿美元和70亿美元,我们重点看晶体管中的IGBT和MOSFBT。
下面,我们重点说说MOSFET和IGBT市场。
1)MOSFET
金属-氧化物半导体场效应晶体管(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。
年全球MOSFET市场规模为亿美元,其中中低压(V)和高压MOSFET(V)市场规模分别约71亿美元、42亿美元。预测显示,年至年全球中低压、高压MOSFET市场规模复合增长率分别约4%、12%,高压市场增速更快。年国内MOSFET器件市场规模约为.5亿元。
MOSFET下游主要包括汽车、工业、消费电子、电信等,年市场份额分别为20%、14%、38%、7%,未来增速最快的主要是汽车市场。
从市场竞争来看,年仅华润微、闻泰科技、士兰微进入全球前十,英飞凌、安森美、意法半导体排名前三;从国内竞争来看,华润微、士兰微、新洁能、东微半导、扬杰科技排名前五,不过合计市占率仅26%,市场非常分散。
2)IGBT
绝缘栅双极型晶体管(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V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IGBT的产品分类来看,按照其封装形式的不同,可分为IGBT分立器件、IPM模块和IGBT模块。IGBT分立器件主要应用在小功率的家用电器、分布式光伏逆变器;IPM模块应用于变频空调、变频洗衣机等白色家电产品;而IGBT模块应用于大功率变频器、新能源车、集中式光伏等领域。
根据工作环境的电压不同,IGBT可以分为低压(V以下)、中压(V-V)、高压(V-V)。一般低压IGBT常用于变频白色家电、新能源汽车零部件等领域;中压IGBT常用于工业控制、新能源汽车等领域;高压IGBT常用于轨道交通、电网等领域。
从市场规模来看,年全球和中国IGBT市场规模分别为70亿美元和亿元,预测年全球和中国IGBT市场规模将达到亿美元和亿元,复合增长率分别达到15.7%、13.8%。
从细分市场来看,年工控、新能源汽车、光伏发电占比37%、28%、9%,未来,新能源车、新能源发电领域将贡献IGBT市场主要增量。
再看市场竞争,从细分领域来看,根据Omdia,在IGBT分立器件领域,年英飞凌、富士电机、三菱的市场规模位列前三,市占率分别为29%、15%和9%;国内企业士兰微排名第十,占有全球4%市场份额。
IPM模块领域,三菱、安森美市场占有率分别为32.9%和17.1%,英飞凌市场占有率9.5%;国内企业士兰微以2.2%的市占率排名第八,华微电子以1.0%的市占率排名第十。
IGBT模块领域,英飞凌、三菱电机、富士电机市场占有率分别为33%、12%和11%;国内企业斯达半导和时代电气分别占据3.0%、2.0%市场份额,排名全球第六、第十。
除了全球前十的士兰微、斯达半导、时代电气、华润微电子外,A股上市公司东微半导、比亚迪、宏微科技、新洁能、扬杰科技等都在IGBT均有布局,不过他们的产品主要集中在中低压市场。
以下是国产IGBT芯片竞争格局
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