功率器件：新能源产业的“芯”脏

国内充电桩保有量结构（左）；国内公共充电桩保有量及同比增速（右）：

                         资料来源：Wind

                   资料来源：Yole

我国新能源汽车销量增速有望持续高企，单车功率半导体用量是传统燃油车的5倍。据中国汽车工业协会统计，2021年国内新能源汽车销量实现爆发性增长，全年销售共计352万辆，同比增长157.48%。在“碳中和”、“碳达峰”目标下，我国新能源汽车市场高景气度有望持续。新能源汽车中的功率半导体含量大大增加，主要增量来源于逆变器中的IGBT 模块、DC/DC 中的高压MOSFET、辅助电器中的IGBT 分立器件、OBC 中的超级结MOSFET。据英飞凌数据显示，一辆电动车的MOSFET分立器件用量接近200个，部分高端新能源汽车车型对MOSFET 的需求可达400个/辆以上。纯电动车功率半导体价值量为350美元，是传统燃油车单车价值量71美元的五倍。

新能源车中OBC、DC/DC 均可采用超级结MOSFET，2025 年全球EV SJ MOS 的市场规模有望成长至34.65亿元。OBC是由PFC和隔离DC-DC组成的AC-DC转换器，通过将来自地面交流充电桩的交流电进行交直流转换和高低压变换，给车载电池充电。此外，DC/DC主要作用是取代传统汽车中的12V发电机，将动力电池的高压电转换为低压电，随后被低压蓄电池收集，该过程同样需要超结MOSFET 的参与。根据Marketline 的预测，2025年全球新能源汽车销量2121.7万辆，其中OBC、DC/DC 分别搭载12颗/4颗超结MOSFET，结合17.6 元/颗的单价及渗透率，我们预计2025 年全球EV SJ MOS 的市场规模有望达到34.7亿元，21-25 年CAGR 为30.8%，其中22-24 年CAGR为37.8%；国内市场规模25年有望达到17.7 亿元，占全球市场需求超过50%，21-25 年CAGR 为28.2%，其中22-24年CAGR 为35.1%

       全球EV销量预测（左）；全球EV 超结MOSFET市场规模预测（右）：

                                                                 资料来源：Marketline

全球功率器件竞争格局：

                                                                        资料来源：Omidia

IDM、Fabless 并存，MOSFET 仍由欧美日主导 IDM 与 Fabless 模式并存。目前，半导体企业采用的经营模式主要可以分为 IDM 模式和Fabless 模式。IDM 模式具有技术的内部整合优势，有利于积累工艺经验，但资金投入较大，且容易在半导体下行周期中受制于原有产能，陷入被动局面。随着全球半导体产业分工的逐步细化，Fabless 模式已成为芯片设计企业的主流经营模式之一，行业整体呈现 IDM 与Fabless 共存的局面。

       功率器件产业链：

                                                                      资料来源：各公司公告

在IGBT模块产品中，选取英飞凌和斯达两款产品进行对比，分别采用GD1200和 FF1200 系列中高压、高电流产品，IGBT 芯片也处于同一代工艺技术。这类产品主要应用在UPS系统，风电换流器，电机传动系统中。这两个模块性能耐压和最大电流分为为 1200V 和 1200A。产品主要性能上，斯达产品的栅极－发射极峰值电压（VGES），在各个条件下导通压降（VCE(SAT)）性能和英飞凌相当。而在一些开关控制特性上如栅极阈值电（VGEth），导通和关断损耗（Eon，Eoff）这些特性与英飞凌的产品有一些差距。公司的产品与同代的国际龙头在产品特性上基本达到同一水平。

2022年国内IGBT产业进入爆发期，国产IGBT厂商在车载IGBT领域的替代进程会加速。一方面国内新能源汽车2022年销量预期都比较乐观，市场预期平均增速在50%以上，但是国外IGBT芯片厂商如英飞凌和安森美等大厂的交期平均都在一年以上，同时海外如欧洲和美国的电动车市场也开始进入高速增长期，这些国际大厂会优先保障本土供应。在供需偏紧的情况下，国产IGBT厂商对于国内电动车主机厂而言成为了最重要的芯片供应保障，而且时代电气、士兰微和华虹半导体等厂商的IGBT产能已经在2021年底相继投产，有望成为IGBT芯片国产化最受益的厂商。对于国内的IGBT厂商而言，最受益的厂商还是以IDM模式为主的厂商，如比亚迪半导体，时代电气和士兰微。

我们认为市场对于IGBT芯片供给大幅开出以后导致IGBT芯片市场竞争加剧的担忧大可不必，我们梳理了国内明年新增的IGBT产能，如果拉平2022年全年的IGBT供应增量，预计为5.04万片/月，如果考虑良率等问题，预计实际产能不足4万片/月，对于明年200万辆电动车的IGBT芯片消耗量就达到2-3万片/月，如果再考虑光伏和风电等领域用到的IGBT芯片，预计产能供应相对偏紧张。

假设2030年全球汽车销量达到1亿辆，如果50%的燃油车替换为电动车，对应约5000万辆电动车，按照单车功率半导体价值量为400美元计算，预计全球车规功率半导体市场规模达到200亿美元，如果国内电动车市场占全球的50%，那么2030年国内车规功率半导体市场空间将达到100亿美元。存量市场2021年全球功率半导体市场规模将增长至441亿美元，国内需求占全球市场份额的36%，2021年市场规模有望达到159亿美元，未来十年按照5%的复合增速测算，存量市场如工控和家电领域的需求在2030年将达到239亿美元。光伏领域对于功率半导体市场需求为30亿美元，加总以后预计到2030年国内功率半导体市场空间达到369亿美元，对应2500亿人民币左右的市场空间。

1台新能源汽车平均消耗一片8英寸硅片，其中分立器件、IGBT消耗0.4片，DMOS占0.1片，IC占了0.5片，主要是MCU和电源管理芯片，2021年新能源汽车销量为340万台，同比增长1.5倍，预计2022年国内新能源汽车销量达到500万辆，对应的增量需求为160万片8寸晶圆，折合13~14万片月产能，如果2025年国内电动车销量达到1000万辆，对应增量需求为54-55万片月产能。

截止2020年12年全球晶圆产能约为2082万片/月（等效8寸），中国大陆晶圆产能占比为15.3%，预计为318.4万片/月（等效8寸），国内主要晶圆厂12寸产能约100万片/月，8寸产线约为115万片/月。其中我们统计国内所有功率半导体厂商新增产线的产能增量，预计2022年全年新增功率半导体产能为18万片/月（等效8寸），如果假设2022年国内新增电动车销量为200万台，全球新增500万台电动车，所需要对应约250万片8寸的年产能，对应需要新增20.8万片月产能，而全球功率半导体的新增产能几乎都在中国，仅仅满足全球的电动车的需求新增供给尚且不够，如果考虑光伏需要的产能则供应缺口进一步增加。

结语： 

行业高景气持续，货期、产品价格均维持高位。从 2022 年一季度情况来看，海外龙头厂商

英飞凌和意法半导体先后发布涨价函，据富昌电子 1Q22 海外功率厂商货期环比普遍增加 10-20周以上，最高货期达到 52 周，平均货期为疫情以来最高水平。从 2022 全年来看，国内新能源汽车、光伏等领域功率器件需求仍处于供不应求的状态，行业高景气有望持续。

功率器件长期需求仍有望维持高速增长。全球新能源的快速渗透有望带动功率器件需求快速增长，据我们测算，至 2025 年国内 IGBT 市场空间有望达到 591 亿元，5 年 CAGR 增速达到23%，其中，新能源汽车、光伏、风电、储能等领域有望贡献主要增量。下游需求的持续高速增长有望带动功率器件高景气维持，厂商业绩持续增长。

功率器件国产化率仅为 22%，高端产品国产化率更低。据我们统计 2021 年国内主要功率器件上市公司相关收入占国内功率器件总市场比重仅 22%，且当前国内功率器件仍以二极管、晶闸管等低端产品居多，高端产品如 IGBT、SiC 等国产化率更低。当前国内厂商在高性能功率器件持续发力，产品性能、可靠性和稳定性等已具备对标海外一线龙头的能力，随着未来下游需求的持续增长，功率器件国产化率有望进一步提升。

重视国内厂商的产品品类从低端向高端切换，产品下游应用领域优化以及晶圆产线的升级节奏。当前国内厂商正在经历几大重要变化：1）产品品类从过去以二极管、晶闸管、平面型 MOS向性能更加优越的超结、屏蔽栅 MOS 升级，同时在 IGBT、SiC 器件加快布局；2）下游需求结构中，新能源行业的占比快速提升，带动厂商营收增速和毛利率的进一步上升；3）从6寸到8寸，再到 12 寸晶圆升级，主推产品性能、成本优势进一步提升。