星空行研︱功率半导体，一个滚雪球的赛道

编辑按：本文转载至微信公众号“星空财富”，飞鲸投研经授发布 。

最近一段时间，功率半导体赛道格外引人注目。

前有比亚迪股份（H01211）发布公告，分拆子公司比亚迪半导体至创业板上市（审核状态为已问询），后有功率半导体龙头英飞凌等玩家正在酝酿新一轮产品涨价。

听到这么大的利好，叠加第三代半导体（如碳化硅和氮化镓)逐渐走向产业化之路，功率半导体板块为此先涨为敬。

今天，笔者就带来纵览一下功率半导体的世界，看看这到底是风口，还是虎口。顺便分析一波，作为普通投资者的你，还有上车的机会吗？

01

功率半导体，少你玩不转

在这里先给小白科普下功率半导体。顾名思义，功率半导体是半导体的一类，是电子装置中电能转化与电路控制的核心。比如新能源汽车、工业控制、轨道交通等各行各业，都能见到它的身影。如果进一步细分，又可以分成二极管、晶闸管和晶体管。晶体管是市场份额最大的品类，包括我们耳熟能详的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（金氧半场效晶体管）。所以我们今天主要就聊它。

图片：宏微科技招股说明书

刚才说了，功率半导体几乎涵盖了所有的电子制造业。几大重要领域也是平分秋色。工业控制（23%）、消费电子（20%）和计算机（20%）位列前三甲。几个领域中，如果说谁是全村的希望，那在智能汽车时代的潮流下，笔者相信汽车功率半导体未来将成为别人家的希望。

图片：2019年功率器件下游应用市场占比

为什么这么说呢？我们先看整体，再看局部。从全球功率半导体的市场规模来看，从2018年的391亿美元，到2021年441亿美元，大致按照4%的速度在增长。而中国作为全球最大的功率半导体消费国，占据全球蛋糕的份额在逐年增加，2021年的市场份额已经达到了36%。

图片：2014-2021年全球和中国功率半导体市场规模

而在全球功率半导体稳步增长的背景下，新能源汽车对需求的拉动显得更外显眼。新能源汽车中，驱动电机、动力电池、电控组成的三电系统，取代了传统汽油车三大件（发动机、变速箱和底盘），成为功率半导体的重要增量场景。笔者翻了翻英飞凌的年报，龙头说了，新能源汽车中功率半导体器件的价值量约为传统燃油车的5倍以上。虽然有老王卖瓜，自卖自夸的嫌疑，但我们不可否认新能源汽车对功率半导体的依赖。

图片：功率半导体在传统汽车和智能电动车的应用场景

比如，在汽车中安装的IGBT（融合了双极型三极管和MOSFET的性能优势），机构预测市场规模将从2018年的57亿元增长至2025年的456亿元，年复合增长率为32%，远高于功率半导体整体市场的增长速度。

所以，你想找一条高增长性的赛道吗？新能源智能汽车或许是个不错的选择。

02

IGBT是技术制高点，国产替代是主旋律

功率半导体器件发展到现在，经历了多个阶段，但是不管什么新产品，都统一的向着高功率密度、低损耗、集成化等优质特点发展。每一代都站在前人的肩膀上，所以相应的器件设计及制造难度也随之不断提高。

图片：功率半导体发展阶段

而今天，IGBT是新能源车高压系统不可或缺的组成部分，它主要用于交流电和直流电的转换，变化频率，门槛较高，属于新能源汽车的大脑，而且也能用在充电桩上。IGBT在一辆新能源汽车中的价值大致在千元级别，比如特斯拉Model X中有4000-5000元都来自IGBT。

图片来源：意法半导体

但是，IGBT虽好，也不是谁想造就造的。IGBT产业链包括芯片设计、晶圆制造、模块封装、下游应用四个环节，其中芯片设计肯定是相对高壁垒的环节，而且相对于其他功率器件难度略大，对新进入者并不是那么友好。我国想突破卡脖子难题，非一日之寒。英飞凌已经迭代了7次IGBT芯片，而目前市场主流水平才相当于英飞凌的第4代。

图片：IGBT的加工流程

来看一下IGBT赛道的厮杀状况，就会发现头部效应集中的现象非常明显。全球英飞凌一家吃了将近40%的市场份额。看向国内，国内IGBT自给率不足15%，能拉出来打的只有比亚迪微电子和斯达半导体。所以，我国IGBT行业仍存在巨大供需缺口。索性庙堂也意识到了这一点，2017年推出了工业强基IGBT器件一条龙应用计划，从设计、到制造、再到设备，都要自主掌握。

笔者相信，国产替代，一定IGBT的主旋律，只是时间早晚的问题。

图片来源：英飞凌年报

图片：中国电动乘用车2019年IGBT配套份额

集中力量办大事，就没有办不成的事。根据智研咨询的预测，2024年我国IGBT市场自给率将达到40%，国产替代趋势明显。

03

碳化硅（SiC），未来靠你了

我们得用发展的眼光看问题。

IGBT虽然，但它毕竟是硅（Si）基，而碳化硅功率模块的出现，可大幅减少开关损失，给新能源汽车电驱系统带来直接的效率提升，从而减少电力损失。而且，碳化硅模块的封装尺寸更小，从而能够减少逆变器（把直流转换成交流的装置）的重量，实现轻量化的效果。

但是前几年，碳化硅渗透率还没有打开主要是因为成本过高。但2019年开始已经走上了降本之路，但是价格还是远高于硅基IGBT，相差5-8倍。当前全球市场上，6英寸碳化硅衬底已经实现商业化。

图片：SiC 器件成本下降趋势明显（单元：元/A）

虽然碳化硅自身成本高，但它优异的性能优势，能使得汽车的综合成本下降。比如已经有高端车型（特斯拉、比亚迪、蔚来）开始搭载碳化硅器件。

最后，给各位投资者也注入一针强心剂。根据各机构给出的研究预测，未来的碳化硅，2025年是规模扩大的拐点，系能源汽车成为其最为重要的增长点。

图片：全球SiC功率器件市场规模（单位：亿美元）

最后，笔者想说，功率半导体，是一个滚雪球的赛道。只要持续的精进自己的技术能力，总有机会占据一席之地。

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这两年，我们时常提出卡脖子这个词，尤其对于芯片这种高端制造行业。有了卡脖子，随之而来的就是国产替代。这条路，已经在其他无数个赛道上被验证。但是，芯片要自主发展，必将是一场旷日持久的战争。要打赢持久战，离不开政策和资本的支持，更离不开人才和平台的培育和发展。

相信多少年后，笔者再回顾这个行业的发展时，我国的玩家们，能书写出浓墨重彩的一笔。