功率半導體的“國產(chǎn)替代”春天，能否如約而至？

前幾周，很少發(fā)聲的中芯國際創(chuàng)始人張汝京老先生，參加了中信建投組織的半導體論壇。在論壇上，張老先生多次強調(diào)，希望大家支持第三代半導體，支持功率半導體的發(fā)展。

功率半導體領(lǐng)域，我國的市占率也低得可憐，最大的龍頭公司也不足世界 2%左右的份額?？芍^是“國產(chǎn)替代”的春天。但是，這個春天是否會如約而至？還是會跟著一場倒春寒？張老先生看好的機遇，又會如何展開？我們今天就來聊一聊。

01. 并不土的百億美金市場

功率半導體，包括功率器件即就是各種二極管，以及功率 IC 也就是集成電路等。
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而功率器件，顧名思義，主要功能是實現(xiàn)各種功率轉(zhuǎn)換。它以前名字叫做“電力半導體”，可以精確地調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率等參數(shù)，因此被譽為電力電子裝置中的“CPU”。

電力，聽起來似乎很“土”的感覺，但是這個領(lǐng)域的下游空間并不小，未來依然是百億美元市場。華安證券梳理了三個主要領(lǐng)域：新能源、光伏風電等、家電。咱們逐一看下。
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IGBT 是新能源汽車重要的核心電子器件之一，成本可達到新能源車總造價的 8%；并且由于傳統(tǒng)燃油車功率半導體器件電壓低，只需要硅基的 MOSFET，新能源車產(chǎn)業(yè)對于 IGBT 的需求可以說是完全的純增量。

除去車用 IGBT 外，作為充電設備中功率轉(zhuǎn)換的核心器件，充電基礎設施的建設也極大地擴充了 IGBT 市場的基本盤。華安團隊假設單車平均 IGBT 用量逐漸下滑至 2025 年的 430 美元 / 車，2025 年預測中國新能源車銷量 504 萬輛，那么就是 22 億美金，全球預計 60 億美金。

光伏領(lǐng)域，據(jù) Bloomberg 預測，2025 年全球光伏新增裝機接近 300GW，風電也比照光伏 5 年 2.5 倍左右的增長，對應 IGBT 的全球需求量級在 12-15 億美金。

在家電領(lǐng)域，主要是變頻空調(diào)帶來增長，按照國家政策，2020 年停止生產(chǎn)非變頻空調(diào)，2021 年停止銷售非變頻空調(diào)。而目前變頻空調(diào)的市場占比只有 50%，這就意味著未來短短半年的時間內(nèi)變頻空調(diào)要增產(chǎn)一倍。預計 2022 年規(guī)模 10 億美金。
而工控領(lǐng)域，發(fā)展平穩(wěn)，2025 年全球預計 24 億美金。

因此，整體來看，在 2025 年左右，IGBT 全球市場達到 110 億美金左右，比現(xiàn)在的 60 億美金市場，幾乎翻倍。

02. 后進者困境

功率器件領(lǐng)域，有一個重要現(xiàn)象：后進者實現(xiàn)業(yè)務拓展并不容易（也就是說，國產(chǎn)化替代空間高，但未必好實現(xiàn)）。主要原因有兩個：

首先，下游客戶多為電力、工業(yè)、汽車等領(lǐng)域，這些客戶對穩(wěn)定性、安全性要求非常高，寧可多花錢也要少出事。新進入者驗證期很久，而在驗證期間，可能領(lǐng)先者又出新技術(shù)了。

因此就是，一步追不上，步步心發(fā)慌。

其次，這個領(lǐng)域不單純依賴設計能力，更重要的是行業(yè)經(jīng)驗 know-how。同樣的材料，略微不同的配比可能效果就差很多。同樣的工藝，不同的時長，可能效果也差很多。所以，老一輩的經(jīng)驗就很關(guān)鍵，一步步摸索。但如果實現(xiàn)效能 10%的提升，那也是千億萬億的市場空間。

目前這個領(lǐng)域的龍頭基本都是海外巨頭，比如英飛凌、三菱等，而這些公司也無疑都是靠了德國、日本先進工業(yè)體系的大山，又通過“先發(fā)優(yōu)勢”，牢牢占據(jù)了市場。

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坦白而言，在正常的商業(yè)環(huán)境下，國產(chǎn)產(chǎn)品要取代英飛凌、三菱等公司，是很有難度的。一句話就是，客戶憑什么換？

03. 國產(chǎn)替代春天

商業(yè)并非一成不變，而國產(chǎn)化替代趨勢也出現(xiàn)了幾大有利因素。
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首先，中美貿(mào)易摩擦不斷擴大化，即使現(xiàn)在歐洲、日本尚未表態(tài)，但是國內(nèi)公司不得不警惕，需要扶持國內(nèi) IGBT 來預防萬一。商業(yè)的生態(tài)平衡，唯有強硬外力打破。

其次，行業(yè)未來的增量，也集中在了中國。新能源車、光伏、風電等新興領(lǐng)域，都是我國重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

未來幾年我國對 IGBT 的需求占比將逐漸提升到 50%左右，“主場作戰(zhàn)”的優(yōu)勢將極大提升國內(nèi) IGBT 企業(yè)的競爭力。前文有過闡述，到 2025 年新能車及其配套產(chǎn)業(yè)幾乎可以“再造”一個 IGBT 市場，而這市場的大部分份額都集中在中國。

這塊蛋糕目前來講最大的受益者有比亞迪半導體。截至 2019 年，比亞迪半導體雖然只占據(jù)國內(nèi)車規(guī)級 IGBT 18%的市場份額，但作為第一家自主研發(fā)、生產(chǎn)車用 IGBT 的本土廠商，已經(jīng)有能力去挑戰(zhàn)英飛凌的霸主地位了。

另外，國內(nèi)目前技術(shù)也已經(jīng)有了改善。我國功率半導體大概是從 2005 年開始，從美國國際整流器（IR）公司，回國了不少人才。包括斯達半導湯藝、達新半導體陳智勇、陸芯科技張杰、銀茂微電子莊偉東等博士。

經(jīng)過十幾年的發(fā)展，技術(shù)都有了提升。比如斯達半導，國產(chǎn)化芯片自給率達到了 50%。中車時代半導體擁有國內(nèi)首條、全球第二條 8 英寸 IGBT 芯片。而華為等研發(fā)實力雄厚的大廠，也相繼入局 IGBT，高投入也會進一步促進國產(chǎn)替代的進程。

國內(nèi) IGBT 主要受制于晶圓生產(chǎn)的瓶頸，沒有專業(yè)的代工廠進行 IGBT 的代工，但是隨著中芯國際紹興工廠和青島芯恩半導體扥晶圓廠的落成，相信這個局面會有很大改觀。而在 IGBT 封裝材料方面，日本在全球遙遙領(lǐng)先，德國和美國處于跟隨態(tài)勢，我國的材料科學則相對落后。

但整體而言，我國目前的技術(shù)儲備，已經(jīng)具備良好的“備胎”，甚至正面 PK 的能力。

04. 結(jié)語

功率半導體領(lǐng)域，新材料的使用，也會加速改變行業(yè)格局。當前新的材料技術(shù)是 SiC。它能將新能源車的效率再提高 10%，比攢電池效高多了。目前，特斯拉的 Model3 就采用了這個技術(shù)。
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但 SIC 芯片目前的成本依然很高，是 IGBT 的 4-5 倍，降低到成本效率性價比階段仍需要三到五年。一方面，國內(nèi)企業(yè)也已經(jīng)進行了相關(guān)技術(shù)布局，另一方面，要抓主要矛盾。
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而當前行業(yè)投資的核心矛盾，依然是國內(nèi)廠商在工控、家電、新能源等領(lǐng)域，實現(xiàn)國產(chǎn)份額的快速提升。這是值得期待的。