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              最高漲50%,代工廠向英飛凌“開刀”,功率半導體國產替代到哪一步了?

              2022-03-24 14:57 來源:慧聰電子網編輯部 作者:亓

              全球缺芯,功率半導體賽道格外引人注目。

              隨著全球新能源汽車市場走熱,疊加“雙碳”政策加速清潔能源以及智能發電和電網部署進程等,下游多路并進,以MOSFET和IGBT為代表的功率半導體需求急速攀升,功率半導體景氣隨之而來。

              最高漲50%,代工廠向英飛凌“開刀”,功率半導體國產替代到哪一步了?

              而上游芯片市場卻呈現出鮮明的對比。功率半導體歷經多次漲價、企業擴產、交期持續拉長,產能滿載也難以追趕需求短的步伐。供需錯配下,功率半導體缺貨漲價周期已持續多時。

              目前多家企業表示,消費級MOSFET緊缺程度有所緩解,但工控、新能源車以及光伏逆變器等需求驅動下,高壓MOSFET和IGBT等高端功率器件需求高漲,相關產品尤其是高端Mos管供不應求。行業內部供給結構進入調整期。

              據了解,在車用、工控類功率半導體需求持續強勁的背景下,多家一線IDM廠將汽車芯片列為戰略重點,縮減了商用PC、筆記本電腦和其他IT設備的MOSFET產量,促使客戶將部分消費電子用功率半導體轉單到小的代工廠。

              此外,包括意法半導體、英飛凌、恩智浦和瑞薩等國際IDM大廠擠壓訂單遠超于公司的交付能力,其外包的比重顯著提高。其中,全球第一家同時具備硅基半導體和第三代半導體代工能力的工廠漢磊便是英飛凌的長期合作客戶。

              但近期,供應鏈消息稱,作為委外工廠的漢磊也準備拿英飛凌“開刀”。據悉,現階段英飛凌相關業務占漢磊營收比重高達兩成,受壓于車用MOSFET等功率半導體需求強勁疊加6英寸芯片代工廠產能滿載,漢磊將針對大客戶英飛凌全面調漲報價,幅度最高達50%,同時積極擴大第三代半導體碳化硅(SiC)的產能,預計今年出貨量將呈倍數級成長。

              從漢磊對大客戶大漲價中得以窺見,下游整體市場需求強勁、供應鏈漲價態勢依然明顯,上游的芯片缺貨形勢依舊嚴峻。在產能排擠效應下, Diodes資深副總裁虞凱行也指出,金氧半場效晶體管(MOSFET)至少會缺到明年。

              01

              國產替代漸入佳境

              市場格局重構加速

              作為電子裝置電能轉換與電路控制的核心,只要擁有電流電壓及相位轉換的電路系統中,都可以看見功率半導體的身影。近年來,功率半導體的應用領域已從工業控制和消費電子拓展至新能源、軌道交通、智慧電網、變頻家電等市場。

              據電子工程世界數據,2019年全球范圍內功率半導體下游領域中,汽車需求占比35.4%、工業電子26.8%、消費電子13.2%。其中,中國下游應用領域最大的是汽車達27.4%,工業電源23.1%、消費電子18.6%以及電力15.3%。多重需求推動功率半導體市場空間持續增長,行業天花板不斷上調。

              從產業格局上看,歐美日企業起步比較早,憑借領先優勢占據全球功率半導體的主導地位。以MOSFET市場為例,主要由英飛凌、安森美、瑞薩三巨頭占據。而在含金量更高的高壓MOSFET中,英飛凌以36%的市占率一騎絕塵。

              而在IGBT市場中,英飛凌、三菱和富士電機占據前三,安森美主攻600V以下的低壓消費電子市場,中高壓1700V以上領域則被英飛凌、ABB和三菱壟斷。

              相對于國際IDM巨頭,我國功率半導體龍頭企業營收規模較小。海外大廠缺貨客觀促進了功率半導體的國產替代進程。與此同時,在各項國家和產業政策利好以及下游諸多應用的推動下,功率半導體市場規模漸起,部分技術領先的企業也在強勢崛起。

              與此同時,在中美貿易戰、中興華為事件的“卡脖子”事件的警鐘下,產業鏈下游相關行業客戶充分意識到供應鏈安全和自主可控的重要性,逐漸給予國內廠商更多的機會。特別是受疫情沖擊下,海外供應存在較大的不確定性,從功能供應鏈安全的角度考慮,選擇本土供應商更具戰略意義。

              Omdia的統計,以2019 年度銷售額計,MOSFET前三為英飛凌、安森美和華潤微,比亞迪、斯達半導排進IGBT領域前十。目前,聞泰科技已覆蓋汽車(動力轉向、制動、引擎等)、工業、通訊以及消費電子等領域,具備先發優勢;華潤微也正持續拓展工控和汽車領域。

              綜合來看,聞泰科技、華潤微、比亞迪和斯達半導走在國內MOSFET、IGBT領域前列,而士蘭微、新潔能、捷捷微電等也緊隨其后。

              據前瞻網數據,中國功率半導體龍頭2020年營收增速均達20%以上,進入新一輪高增長周期。2020年,聞泰科技實現營收517億元,同比增長24.36%;華潤微實現營收69.77億元,同比增長21.5%;士蘭微實現營收42.81億元,同比增長37.61%;揚杰科技實現營收26.17億元,同比增長30.39%。

              整體上看,中國功率半導體產業鏈實現國產替代漸入佳境,呈現超預期的復蘇態勢,全球市場占有率也在逐步提升。

              02

              多重需求共振

              國產潛力有待激發

              根據Omida,功率半導體市場空間廣闊,2020年全球功率半導體市場規模為431億美元,預計2024年將增長至522億美元。中國是全球最大的功率半導體消費國,預計2024年將增長至206億美元。

              反觀我國超過90% 的功率半導體需求仍然依靠進口,自給率僅不足 10%,因此國人對功率半導體國產替代寄予厚望。 

              此外下游多重需求共振將為功率半導體貢獻增量市場空間。以新能源汽車為例,近年來我國新能源汽車市場蓬勃發展,據中國汽車工業協會的數據顯示,2021年上半年中國新能源汽車銷量達120.6萬輛,刷新歷史記錄,行業明顯進入高景氣周期,其單車功率器件需求也呈現爆發式增長。

              華創證券預測至2025年時新能源車和充電樁相關的MOSFET和IGBT市場空間有望超300億元。我國汽車行業對于分立器件用量占比為 27%。以 MOSFET為代表的中低壓分立器件廣泛應用于汽車的電動天窗、雨刮器、安全氣囊、后視鏡等領域。

              隨著新能源汽車的普及將驅動可再生能源發電、工業(包括IoT和自動駕駛)等領域成長,對 MOSFET的需求進一步增加。新能源汽車將成為未來功率半導體下游中最具發展潛力的行業。

              此外,雙碳政策下,以光伏和風電為代表的新能源發電中的DC-DC直流轉換器和光伏逆變器均需要用到IGBT作為功率開關;近年來火熱的智能家居賽道,也需要用到大量的功率半導體根據功能的不同,所需要的MOS不等。

              近年來,得益于SiC 、GaN 的高性能表現優勢以及廣闊的市場增長空間,第三代半導體對諸多供應鏈的廠商有極大的吸引力,備受業界關注。其中包括意法半導體、臺積電在內等不少廠家早已積極投身于此類材料的研發,目前汽車行業已逐步實現部分替代。

              盡管目前各大基板供應商都呈現出努力發展的態勢,但實現第三代半導完全替代也并非一日之功。據業內人士表示,第三代功率半導體基板需要建立完整的制造工藝,包括晶圓超薄化,相較于傳統硅基板的制造難度和成本更高。這也意味著第三代半導體的實現需不斷提高良率和成本。

              SAS 總監 MK Lu 也曾表示,  6 英寸硅片成本為 20 美元,而 6 英寸 SiC 晶圓成本為 1,500 美元。汽車 SiC MOSFET 只有在 SiC 成本降至 750 美元以下時才會普及, 這將需要五年多的時間。

              由此看來短時間內,硅基材料(IGBT / MOSFET)的功率半導體使用仍將為市場主流,本土廠商成長空間廣闊,國產潛力有待進一步激發。

              03

              國產替代空間大

              多項瓶頸亟待攻關

              從產品布局來看,國內主要的功率半導體廠商以二三極管、中低壓MOSFET、晶閘管等低端產品為主,技術迭代較慢,價格也比較低廉,行業壁壘較低。近年來,國外廠商相關產能明顯下降,國外MOSFET龍頭逐步退出利潤率較低的中低壓市場,向利潤率較高的高壓市場轉型,國內企業進口替代市場空間巨大。但在高壓MOSFET、IGBT等中高端產品領域近八成依賴進口,自給率較低,存在較大提升空間。

              盡管高端器件技術門檻高、需要長期研發應用。但隨著國內企業的技術發展,其增長勢頭較為強勁。如:中車時代專注軌道交通領域高壓IGBT研發,已經在我國高鐵上實現全國產化;比亞迪半導體專注汽車IGBT,產品部分性能已經達到國際領先水平。當下,產品形態正在從二極管、晶閘管、低壓MOSFET等中低端器件向更有價值的IGBT、中高壓MOSFET等高端器件過渡。

              不得不提的是,我國半導體封裝測試環節發展成熟度日益增高的同時,封測設備國產率明顯不足問題也逐漸凸顯。國內缺乏知名的封裝設備制造廠商,大部分封裝設備市場被國際企業占據。隨著國際形勢日益嚴峻,進口設備屢屢受限。

              近年來國家不斷對此加大財政支持,但整體上看,我國快速發展的半導體封裝設備市場需求與極低的半導體設備國產化率仍不成正比,設備國產化替代迫在眉睫。

              總結

              缺貨潮發酵下,國外大企的持續缺貨給我國半導體國產替代的新機遇,功率半導體站上風口,本土企業迎來自主突圍的拐點。在技術發展以及國內功率半導體廠商的積極響應下,國產替代效應逐步加強,市占率的穩步提升。

              近年來,國產替代在多個賽道被驗證。但芯片自主化是一場持久戰,要打贏需要突破層層壁壘。

              我國半導體國產攻關上還存在一定的技術瓶頸,伴隨新興領域的快速發展,功率半導體需求將持續增長,國產廠商逐漸向MOSFET/IGBT等中高端器件領域突破,未來功率器件國產化仍存在很大的發揮空間。

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