功率半導(dǎo)體器件供需格局

限于技術(shù)實(shí)力、電子制造行業(yè)需求的不同，全球功率半導(dǎo)體器件的供需呈現(xiàn)出了非常明顯的特點(diǎn)。

歐美日牢牢掌控并領(lǐng)導(dǎo)著全球功率半導(dǎo)體器件技術(shù)與市場的走向；即便在全球半導(dǎo)體市場有很強(qiáng)影響力的中國臺灣，在功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域也存在諸多不足。

而中國大陸無論技術(shù)還是產(chǎn)能更是落后，與之相對應(yīng)的是，作為世界工廠，其需求卻領(lǐng)銜全球，呈現(xiàn)出巨大的供需缺口，功率半導(dǎo)體器件主要依賴進(jìn)口來滿足。下面進(jìn)行具體分析。

主要供應(yīng)國家/地區(qū)分布

全球功率半導(dǎo)體產(chǎn)能主要集中在歐洲、美國、日本三個(gè)國家和地區(qū)，擁有先進(jìn)的技術(shù)和生產(chǎn)制造工藝，品質(zhì)管理也領(lǐng)先其他國家和地區(qū)，是IGBT、中高壓MOSFET等高端器件的主要提供方，長期占據(jù)全球70％的市場份額。

其次是中國臺灣地區(qū)，從代工起步，目前技術(shù)水平較歐、美、日仍有差距，大約占據(jù)全球10％的市場份額。

最后是中國大陸，處于功率半導(dǎo)體器件供應(yīng)鏈末端，以提供二極管、晶閘管、低壓MOSFET等低端功率半導(dǎo)體器件為主；用于生產(chǎn)、制造的設(shè)備也需要從國外進(jìn)口，整體實(shí)力還比較弱。

圖表22 2017年全球功率半導(dǎo)體器件主要產(chǎn)地市場份額分析（來源：東興證券研究院）

全球銷售國家/地區(qū)分布

與供應(yīng)不同的是，在銷售端，全球最大的功率半導(dǎo)體器件消費(fèi)地在中國大陸。

根據(jù)Yole和中國半導(dǎo)體協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2017年中國大陸功率半導(dǎo)體器件銷售額達(dá)2170億元人民幣，同比增長3.93％，約占據(jù)全球市場份額的39％，其次才是歐洲地區(qū)的18％；另外，美國和日本的銷售額占比差不多，分別為8％、6％。

圖表23 2017年全球功率半導(dǎo)體器件銷售額占比分析（來源：Yole，中泰證券研究院）

需要說明的是，中國大陸已經(jīng)成為國際功率半導(dǎo)體器件龍頭企業(yè)的重要銷售市場，甚至是它們在全球的最大市場，比如英飛凌、達(dá)爾、恩智浦等知名企業(yè)。

圖表24 2016-2017年度中國大陸市場3大功率半導(dǎo)體器件廠家營收比重分析（來源：產(chǎn)業(yè)信息研究院）

原廠特點(diǎn)及分布

與很多邏輯、存儲半導(dǎo)體廠家不同，功率半導(dǎo)體器件原廠基本都具備完整的晶圓廠、芯片制造廠、封裝廠等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，尤其是幾家龍頭企業(yè)，均為IDM（整合組件制造商Integrated Design and Manufacture的英文縮寫）模式，如英飛凌、安森美、羅姆等，無需代工就可獨(dú)立執(zhí)行產(chǎn)品制造的全部流程，利于成本的控制和對工藝及品控的改進(jìn)。

圖表25 全球功率半導(dǎo)體IDM企業(yè)（來源：中泰證券研究所）

全產(chǎn)業(yè)鏈布局，除了需要技術(shù)外，還需要充足的資金支持，但行業(yè)內(nèi)很多企業(yè)無法承擔(dān)高成本風(fēng)險(xiǎn)，于是也衍生出了專門的功率半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)企業(yè)，需要借助臺積電/聯(lián)電/中芯國際等代工廠、長電科技/臺灣日月光等封裝企業(yè)來輔助完成制造。

當(dāng)然，相比IDM功率半導(dǎo)體器件企業(yè)的規(guī)模來說，這部分廠家的產(chǎn)能及產(chǎn)值占比較小。

圖表26 全球功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈情況（來源：中泰證券研究所）

從地域分布來看，歐洲、美國、日本的功率半導(dǎo)體器件廠家多采用IDM模式，中國大陸也基本為IDM廠家，唯獨(dú)中國臺灣以Fabless為主。

圖表27 功率半導(dǎo)體器件主要產(chǎn)地產(chǎn)業(yè)鏈模式及優(yōu)勢分析（來源：樂晴智庫）

功率半導(dǎo)體器件企業(yè)的分布相對來說較為集中，英飛凌、意法半導(dǎo)體、賽米控等不僅是歐洲的代表企業(yè)，更在全球名列前茅；美國則有安森美、IR、凌力爾特等為其揚(yáng)名立萬；日本也是功率半導(dǎo)體器件的主要玩家，瑞薩、東芝、富士電機(jī)、羅姆聞名全球。

中國臺灣和韓國也有不少功率半導(dǎo)體器件企業(yè)，不過相對來說，他們的影響力較為有限。

作為需求大國，中國大陸也早已對功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)行布局，但發(fā)展至今，本土品牌的話語權(quán)仍較低，以IGBT為例，活躍于中國大陸的一線品牌為賽米控、EUPEC（優(yōu)派，英飛凌子公司）、三菱電機(jī)、三墾電氣、仙童半導(dǎo)體等以歐洲品牌為主導(dǎo)的歐美日公司。

二線品牌則以日企主導(dǎo)的歐美日梯隊(duì)，如富士電機(jī)、IR、東芝、艾賽斯、意法半導(dǎo)體等；第三梯隊(duì)才是中國大陸的本土企業(yè)，如南車、華微電子、中環(huán)股份、無錫鳳凰等。

圖表28 各國家/地區(qū)主要功率半導(dǎo)體器件代表企業(yè)（來源：芯師爺研究院整理）

產(chǎn)業(yè)高度集中于國際大廠

功率半導(dǎo)體器件是一個(gè)規(guī)模高度集中的行業(yè)，根據(jù)IHS的分析，2017年全球前10大廠商清一色為歐美日企業(yè)，供應(yīng)規(guī)模占比達(dá)到了全球的60％以上，其中英飛凌（18.5％）、安森美（9.2％）、意法半導(dǎo)體（5.3％）分別位列第一、二、三位。

雖然歐洲的企業(yè)數(shù)量沒有美、日兩國多，但幾乎都是行業(yè)內(nèi)有著重大影響力的企業(yè)，尤其是英飛凌，雄霸功率半導(dǎo)體器件市場榜首，市占率是排在第二位安森美的2倍。

圖表29 2017年前十功率半導(dǎo)體器件企業(yè)市場占有率分析（來源：IHS）

中國大陸企業(yè)受起步晚、技術(shù)水平較低、產(chǎn)品線不齊全、企業(yè)規(guī)模小等因素制約，目前還處于追趕階段。

2016年建廣資產(chǎn)以27.5億美元收購恩智浦（NXP）標(biāo)準(zhǔn)件業(yè)務(wù)并獨(dú)立為安世半導(dǎo)體（Nexperia），建廣資產(chǎn)也由此成為了中國大陸半導(dǎo)體業(yè)規(guī)模最大且利潤最高的IDM（垂直一體化）企業(yè)，并成為中國大陸功率半導(dǎo)體器件的重要支柱，致力于填補(bǔ)國內(nèi)汽車、工業(yè)IC領(lǐng)域的空白。

而吉林華微作為中國大陸功率半導(dǎo)體器件排名第一的企業(yè)，2017年其與行業(yè)龍頭英飛凌的差距，僅營收一項(xiàng)就達(dá)34倍以上，差距仍然非常明顯。

圖表30 2017年中國大陸功率半導(dǎo)體器件十強(qiáng)企業(yè)排名（來源：中國半導(dǎo)體協(xié)會）

國產(chǎn)替代可行性

國產(chǎn)替代機(jī)會點(diǎn)

目前，中國大陸在功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域幾乎處于全產(chǎn)業(yè)鏈落后的被動(dòng)局面，包含國際大廠產(chǎn)能在內(nèi)的國內(nèi)市場自給率大約只有10％，而由本土企業(yè)貢獻(xiàn)的份額甚至只有5％，這其中還包括了功率二極管等本土最具優(yōu)勢的中低端器件，其余產(chǎn)品供應(yīng)主要依賴進(jìn)口實(shí)現(xiàn)。

圖表31 2017年中國大陸功率半導(dǎo)體器件自給率分析（來源：樂晴智庫）

與活躍于中國大陸的國際功率半導(dǎo)體器件廠商相比，本土企業(yè)優(yōu)勢不明顯，如消費(fèi)領(lǐng)域?yàn)槲鏖T康、仙童半導(dǎo)體的天下；中等電壓的工業(yè)級市場基本被ABB、英飛凌、三菱電機(jī)所把持；而在3300V以上高電壓領(lǐng)域，更是被英飛凌、ABB、三菱電機(jī)三家所壟斷；在大功率溝槽技術(shù)方面，也為英飛凌、三菱電機(jī)馬首是瞻。

而在新材料技術(shù)方面，國際龍頭的研發(fā)都比較早，如豐田早在上世紀(jì)80年代就開始進(jìn)行SiC等第三代半導(dǎo)體材料研發(fā)，Cree、三菱也在上世紀(jì)90年代就初就取得了SiC成果，這些企業(yè)在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)積累，領(lǐng)先中國大陸20-30年，造成了目前本土企業(yè)突圍困難的局面。

但這不是說本土企業(yè)就沒有機(jī)會。中國大陸是世界上產(chǎn)業(yè)鏈最齊全的經(jīng)濟(jì)活躍區(qū)，在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，同樣活躍著一群本土制造商，目前已基本完成了產(chǎn)業(yè)鏈的布局，且正處于快速發(fā)展當(dāng)中。雖然短期內(nèi)仍與國際龍頭存在非常大的技術(shù)差距，但在他們的努力下，已在中低端領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了部分國產(chǎn)替代。

分析認(rèn)為，本土企業(yè)在用量最大的0-40V低壓領(lǐng)域的替代機(jī)會最大；同時(shí)在400-6500V的高壓領(lǐng)域開始有了本土企業(yè)的聲音；但在40-100V、100-400V應(yīng)用較多的中間領(lǐng)域，本土企業(yè)還在努力爭取擠進(jìn)世界前15大企業(yè)排名中；呈現(xiàn)出先發(fā)展兩極，再向中間包圍的態(tài)勢。

圖表32 功率半導(dǎo)體市場格局及國產(chǎn)化替換機(jī)會分析（來源：中信證券研究部、中泰證券研究所）

本土國產(chǎn)替代潛力企業(yè)

從行業(yè)走勢看，由于國際大廠漸漸往新能源汽車等高端領(lǐng)域發(fā)展，對低端市場的投入將會逐漸下降，給了中國大陸本土功率半導(dǎo)體器件企業(yè)良好的替代發(fā)展機(jī)會；并在眾多領(lǐng)域開始展現(xiàn)多點(diǎn)開花的良好形勢，如耕耘MOSFET的華微、揚(yáng)杰、士蘭微，精于IGBT的嘉興斯達(dá)、中國中車、比亞迪、士蘭微，在SiC領(lǐng)域有所建樹的北京泰科天潤等企業(yè)。

圖表33 中國大陸主要功率半導(dǎo)體器件廠家主營業(yè)務(wù)及市場地位分析（來源：WIND）

以本土車企比亞迪為例介紹，2018年9月，比亞迪第一次對外宣布其新能源汽車采用了自主研發(fā)的IGBT功率半導(dǎo)體器件。

截至2018年11月，比亞迪在該領(lǐng)域累計(jì)申請IGBT相關(guān)專利175件，其中授權(quán)專利114件。其實(shí)比亞迪早已經(jīng)在秦、唐等多個(gè)新能源車型中采用自主研發(fā)的IGBT模塊。截至目前，比亞迪車用IGBT裝車量已累計(jì)超過60萬只。

不僅如此，比亞迪還對性能更優(yōu)異的第三代半導(dǎo)體材料SiC（碳化硅）投入巨資，并成功研發(fā)了SiC MOSFET，有望于2019年推出搭載SiC電控的電動(dòng)車。預(yù)計(jì)到2023年，比亞迪旗下的電動(dòng)車將全面搭載SiC電控。

圖表34 比亞迪自主研發(fā)的IGBT模塊（來源：騰訊網(wǎng)）

大環(huán)境對國產(chǎn)替代的影響

目前，影響功率半導(dǎo)體器件價(jià)格走勢的最大因素為中美貿(mào)易戰(zhàn)，持續(xù)至今，對中國大陸電子產(chǎn)品及出口貿(mào)易的不利影響日益顯現(xiàn)。目前美國仍掌控著大約5000億美元關(guān)稅的主動(dòng)權(quán)，如果其在進(jìn)入2019年后對這部分進(jìn)口產(chǎn)品關(guān)稅全部提升至25％，將會加劇中國大陸電子制造業(yè)的低迷走勢。

與此同時(shí)，美國對華頻頻采取禁運(yùn)措施，嚴(yán)重依賴進(jìn)口的中國大陸功率半導(dǎo)體器件市場將受此影響，產(chǎn)品供給得不到穩(wěn)定保證。

中美貿(mào)易戰(zhàn)還會對中國大陸全產(chǎn)業(yè)鏈水平的持續(xù)提升產(chǎn)生影響，尤其是在制造設(shè)備和材料方面表現(xiàn)得最為明顯。

目前本土設(shè)備供應(yīng)商并不能提供所需的所有設(shè)備，部分設(shè)備的技術(shù)水平距離國際先進(jìn)水平還有不少差距，如國產(chǎn)設(shè)備芯片焊接空洞率高達(dá)20%-50%，而德國的真空焊接機(jī)可將空洞率控制低于1%。

即便可以通過國際采購也只能解決部分問題，不少設(shè)備很難采購得到，往往需要付出高昂代價(jià)，如薄片加工設(shè)備；更有甚者，部分設(shè)備被禁止進(jìn)口，如日本的表面噴砂設(shè)備等。

中美貿(mào)易戰(zhàn)的持續(xù)，不利于中國大陸功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)替代發(fā)展。

市場缺貨有助于國產(chǎn)替代

由于國際功率半導(dǎo)體器件大廠近年尋求向新能源領(lǐng)域產(chǎn)品升級，又對原有產(chǎn)能的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃異常謹(jǐn)慎，使得原有產(chǎn)能無法應(yīng)對新增需求。

直到2018年5月，英飛凌才在奧地利菲拉赫投入16億歐元建300毫米芯片工廠，這是近年來功率半導(dǎo)體器件大廠的最大動(dòng)作，不過該項(xiàng)目投產(chǎn)時(shí)間最快要到2021年初；另外，羅姆也在日本計(jì)劃投建新廠房來強(qiáng)化SiC功率元器件產(chǎn)能，但該項(xiàng)目基建至少要到2020年才能建成；擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃對當(dāng)下缺貨問題并無幫助。

而汽車、高鐵、動(dòng)車、物聯(lián)網(wǎng)以及智能手機(jī)等領(lǐng)域又在持續(xù)發(fā)展中，尤其是新能源汽車，對功率半導(dǎo)體器件的需求量逐年快速上漲，導(dǎo)致了市面庫存緊張。

另外指紋識別IC、雙攝芯片與第三代身份證IC等產(chǎn)品又不斷擠占原有的8英寸、6英寸產(chǎn)能，導(dǎo)致用于MOSFET等功率半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的晶圓產(chǎn)能萎縮；更為重要的是，不少8英寸晶圓廠開始轉(zhuǎn)向利潤更高的12英寸晶圓制造，加劇了功率半導(dǎo)體器件的可用晶圓的短缺。

中國大陸目前公開的19個(gè)擴(kuò)建產(chǎn)能項(xiàng)目中，僅有5個(gè)新工廠是針對8英寸晶圓制造，其中明確用于功率半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的工廠并不多，僅有萬國半導(dǎo)體重慶廠、華潤微電子重慶廠等少數(shù)幾家。

圖表35 中國大陸晶圓廠新產(chǎn)能建設(shè)規(guī)劃情況（來源：ittbank，安信證券研究中心）

在2018年3月左右，功率半導(dǎo)體器件同比漲幅普遍在15%-20%區(qū)間，其中高壓MOSFET市場缺口最大，達(dá)到了30％。此后供需矛盾持續(xù)緊張，截至2018年第三季度，以MOSFET為首的功率半導(dǎo)體器件出現(xiàn)了罕見的價(jià)格連續(xù)3個(gè)季度調(diào)漲情況。

由此，功率半導(dǎo)體器件成為了繼MLCC等被動(dòng)元件之后，大幅漲價(jià)的半導(dǎo)體器件；與之相伴而來的是，交貨周期一再延長，并致使主要功率器件原廠2019年上半年產(chǎn)能都被預(yù)訂完。

圖表36 2018年上半年低壓（上圖）、高壓（下圖）MOSFET交貨周期情況（來源：ittbank、中泰證券研究所）

直至2018年10月，功率半導(dǎo)體器件才收住了漲價(jià)勢頭；不過2019年1月，合晶打響了2019年硅晶圓漲價(jià)第一槍，給功率半導(dǎo)體器件2019年的價(jià)格走勢再次蒙上了一層陰影。

與此同時(shí)，在新能源汽車上使用的車規(guī)級IGBT的延期情況仍未得到有效解決。據(jù)全球知名分銷商富昌電子統(tǒng)計(jì)，2018年，應(yīng)用于新能源汽車的IGBT模塊的交貨周期最長已經(jīng)達(dá)到52周（IGBT的交貨周期正常情況下為8-12周）。

而2018-2022年全球新能源汽車產(chǎn)量年復(fù)合增長率超過30%，但同期車規(guī)級IGBT產(chǎn)量的年復(fù)合增長率僅為15.7%（IGBT產(chǎn)業(yè)整體同期增長率為10.69%）。由此可見，車規(guī)級IGBT未來仍將繼續(xù)面臨交期延長問題。

本土功率半導(dǎo)體器件企業(yè)將可繼續(xù)借助市場缺貨行情獲得巨大的成長機(jī)會。

與國際大廠一樣，本土企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃也處置得很謹(jǐn)慎，不過本土企業(yè)于2015-2016年間實(shí)施的產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)工程，幾乎都在本輪漲價(jià)過程中得以順利投產(chǎn)，并加快了企業(yè)業(yè)績的增長勢頭。

如揚(yáng)杰科技的4寸線、6寸線擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目如期投產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能釋放，其在2018年上半年業(yè)績同比增長了27.75%，第三季度再度同比增長24.93%；華微電子的利潤率更是一路走強(qiáng)，自進(jìn)入2017年以來，凈利潤率同比增速基本都維持在40％以上。

同時(shí)，本土企業(yè)的產(chǎn)能利用率也得到了良好提升。

圖表37 本土4大功率半導(dǎo)體器件企業(yè)2015-2018年上半年?duì)I收情況（來源：企業(yè)財(cái)報(bào)，單位：億人民幣）

在借助行業(yè)良好勢頭，本土企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃也將陸續(xù)出臺。

華微電子正在進(jìn)行的新型電力電子器件基地項(xiàng)目（二期）建設(shè)正在如火如荼進(jìn)行中，建成后將成為大陸本土首家以新能源領(lǐng)域功率半導(dǎo)體芯片制造為核心、規(guī)模最大的八英寸生產(chǎn)線；該項(xiàng)目有望打破市場格局，享受進(jìn)口替代紅利，華微電子也將借此具備加工8英寸芯片產(chǎn)能24萬片/年的能力。

本土IGBT龍頭企業(yè)嘉興斯達(dá)，在2018年上半年產(chǎn)銷率已達(dá)到97％，基本達(dá)到了產(chǎn)銷平衡；目前正計(jì)劃擴(kuò)建新產(chǎn)線，用于IPM模塊生產(chǎn)，新增產(chǎn)能計(jì)劃為700萬個(gè)/年。

另外，捷捷半導(dǎo)體也在計(jì)劃投建四條生產(chǎn)線及三條新產(chǎn)品研發(fā)線，一個(gè)產(chǎn)品性能檢測和試驗(yàn)站，預(yù)計(jì)可形成年產(chǎn)90萬片半導(dǎo)體分立器件芯片及11.48億只半導(dǎo)體分立器件生產(chǎn)能力。

不僅如此，本土企業(yè)還發(fā)力技術(shù)、人才及產(chǎn)業(yè)鏈布局，靜待破發(fā)時(shí)機(jī)。如揚(yáng)杰科技一方面控股宜興杰芯，進(jìn)行6寸產(chǎn)線、8寸產(chǎn)線技術(shù)及人才儲備；另一方面收購成都青洋電子，以獲得穩(wěn)定外延片供應(yīng)；同時(shí)加大第三代半導(dǎo)體SiC的技術(shù)儲備與產(chǎn)品開發(fā)工作。

第三代硅基材料發(fā)展現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的硅基功率半導(dǎo)體器件及其材料已經(jīng)滿足不了當(dāng)下行業(yè)對高頻、高溫、高功率、高能效、耐惡劣環(huán)境及小型化功率半導(dǎo)體器件發(fā)展需求，且每取得一次突破都要付出高昂的代價(jià)。

于是人們的目光轉(zhuǎn)向了以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體材料，它們具有禁帶寬、擊穿電場強(qiáng)度高、飽和電子遷移率高、熱導(dǎo)率大、介電常數(shù)小、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合卓越的開關(guān)性能、溫度穩(wěn)定性和低電磁干擾（EMI），更適用于如太陽能逆變器、電源、電動(dòng)汽車和工業(yè)動(dòng)力等下一代電源轉(zhuǎn)換。

圖表38 SiC、GaN相比于傳統(tǒng)材料性能更優(yōu)（來源：中泰證券研究所）

碳化硅（SiC）現(xiàn)狀及前景

目前碳化硅器件定位于功率在1kw-500kw的應(yīng)用，工作頻率在10Khz-10Mhz之間的場景，特別是一些對能量效率和空間尺寸要求較高的應(yīng)用，如電動(dòng)汽車充電裝置、電動(dòng)汽車動(dòng)力總成、光伏微型逆變器領(lǐng)域等應(yīng)用。

隨著技術(shù)缺陷不斷得到補(bǔ)足，以及規(guī)模化生產(chǎn)，SiC的成本正在不斷下降，如從2012-2015年3年中，SiC器件價(jià)格就下降了35-50％。

而隨著汽車、工業(yè)領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用，雖然單個(gè)碳化硅器件的成本仍高于傳統(tǒng)Si基產(chǎn)品數(shù)倍，但SiC憑借其產(chǎn)品特性，大幅下降外圍器件成本，使得整體成本與Si基方案的差距已經(jīng)縮小到可接受范圍。

如單個(gè)60kw碳化硅功率模塊的BOM（物料清單）成本在732美元，而相應(yīng)的硅基IGBT功率模塊的BOM成本約為458美元，碳化硅功率系統(tǒng)已成本降低至硅基功率系統(tǒng)成本的159.8%。隨著成本進(jìn)一步下降，未來SiC器件的替代將會加速。

圖表39 SiC器件單價(jià)走勢分析（來源：中國產(chǎn)業(yè)信息研究院）

從全球角度看，目前SiC的技術(shù)和市場都被國際企業(yè)所壟斷，主要為Infineon、Cree和Rohm，而且他們已經(jīng)形成了產(chǎn)品體系。

英飛凌公司最早在2001年推出SiC肖特基二極管。

羅姆于2008年收購生產(chǎn)SiC晶圓的德國SiCrystal公司后，形成了從晶圓制造、前期工序、后期工序再到功率模塊的一條龍生產(chǎn)體系，并率先量產(chǎn)SiC器件。

Cree在2002年推出首款商業(yè)化600V SiC肖特基二極管，并于2011年發(fā)布工業(yè)用SiC MOSFET。

這三家企業(yè)目前約占據(jù)了90％的SiC市場份額，處于三足鼎立的龍頭地位。此外，意法半導(dǎo)體、豐田也在積極進(jìn)行SiC布局。

與國際大廠相比，中國大陸的碳化硅功率半導(dǎo)體器件研發(fā)起步晚，于20世紀(jì)末才開始重視SiC的開發(fā)，在技術(shù)上仍有很大差距。

不過截至2018年，中國大陸的SiC已經(jīng)形成了相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈，比如，泰科天潤研發(fā)的碳化硅肖特基二極管產(chǎn)品已于2014年成功量產(chǎn)，產(chǎn)品涵蓋600V-3300V等中高壓范圍，產(chǎn)品成品率達(dá)到國際先進(jìn)水平；華天恒芯已經(jīng)具備量產(chǎn)650V/1200V/1700V SiC肖特基二極管的能力；嘉興思達(dá)、揚(yáng)杰科技、三安光電等公司也在積極布局SiC功率半導(dǎo)體器件。

圖表40 國內(nèi)外碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈代表企業(yè)一覽表（來源：中國產(chǎn)業(yè)信息研究院、創(chuàng)頭條）

氮化鎵（GaN）現(xiàn)狀及前景

與適用于中大功率的SiC相比，GaN的方向是中小功率，因此GaN成為緊隨SiC的第三代半導(dǎo)體材料。

國際上，住友電工、日立電線、古河機(jī)械金屬和三菱化學(xué)等日本公司已可以出售標(biāo)準(zhǔn)2-3英寸HVPE制備的GaN襯底，具備4英寸襯底的小批量供應(yīng)能力。

6英寸制備600V以上電力電子器件的Si上GaN外延材料則由美國Nitronex、德國Azzuro和日本企業(yè)提供；目前已推出耐壓650V及以下系列Si基GaN功率半導(dǎo)體器件，主要應(yīng)用于服務(wù)器電源（PFC）、車載充電、光伏逆變器等，美國Navitas、美國Dialog均為此類供應(yīng)商。

GaN微波射頻器件目前主要用于遠(yuǎn)距離信號傳輸和高功率級別，如雷達(dá)、移動(dòng)基站、衛(wèi)星通信、電子戰(zhàn)等，主要玩家有東芝、三星等。

而中國大陸，在國家多項(xiàng)科研計(jì)劃的扶持下，已經(jīng)大幅縮小了與國際的技術(shù)差距，并取得了不少成就，如中電13所已形成系列化GaN微波功率半導(dǎo)體器件和MMIC產(chǎn)品，已獲得華為、中興用于基站研發(fā)；蘇州納維、東莞中鎵具備2-4英寸GaN單晶襯底材料的供貨能力。

蘇州能訊、蘇州晶湛、江蘇能華、杭州士蘭微、江蘇華功半導(dǎo)體均已進(jìn)入布局GaN電力電子材料和器件；三安光電也已建設(shè)GaN射頻器件工藝線；海特高新通過其子公司海威華芯開始建設(shè)6英寸的第二代/第三代半導(dǎo)體集成電路芯片生產(chǎn)線，氮化鎵（GaN）半導(dǎo)體芯片（6寸）項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為30000片/年。

2018年11月，聚力成半導(dǎo)體（重慶）有限公司奠基儀式在大足高新區(qū)舉行，該項(xiàng)目以研發(fā)、生產(chǎn)全球半導(dǎo)體領(lǐng)域前沿的氮化鎵外延片、芯片為主，計(jì)劃在12個(gè)月內(nèi)完成一期廠房建設(shè)并開始試生產(chǎn)；該項(xiàng)目同時(shí)是聚力成在中國大陸的第一個(gè)生產(chǎn)、研發(fā)基地，將有望打破德國、日本、美國對GaN的壟斷局面。

該項(xiàng)目建成后，可為高鐵、新能源汽車、5G通訊、雷達(dá)、機(jī)器人等行業(yè)的電力控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)的核心部件提供大量的氮化鎵高功率半導(dǎo)體和高射頻半導(dǎo)部件。

圖表41 國內(nèi)外氮化鎵（GaN）產(chǎn)業(yè)鏈代表企業(yè)一覽表（來源：材料深一度）

中國大陸第三代半導(dǎo)體材料發(fā)展計(jì)劃

鑒于本土與國際在第三代半導(dǎo)體材料領(lǐng)域存在的巨大差距，在2016-2017年2年時(shí)間里，中國大陸以中央政府為主導(dǎo)，聯(lián)合各地方政府集中出臺了近30個(gè)第三代半導(dǎo)體材料相關(guān)政策，并分2批部署了11個(gè)研究方向。

進(jìn)入2018年，則轉(zhuǎn)由地方政府為主導(dǎo)，對第三代半導(dǎo)體材料的發(fā)展進(jìn)行具體推動(dòng)及落實(shí)。

圖表42 2016-2018年中國大陸第三代半導(dǎo)體材料相關(guān)支持政策（來源：CASA，中信證券研究部）

在應(yīng)用端，中國大陸半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)是全球最大的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品生產(chǎn)和出口地，成為中國大陸第三代半導(dǎo)體材料成功產(chǎn)業(yè)化的第一個(gè)突破口。

以大基金入股三安光電/士蘭微、安世半導(dǎo)體本土化為標(biāo)志，目前中國大陸已開始圍繞長三角、珠三角、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈及閩贛地區(qū)開展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局，其中珠三角地區(qū)是中國大陸LED封裝企業(yè)最集中、封裝產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的地區(qū)，企業(yè)數(shù)量約占全國一半左右。

全球第三代半導(dǎo)體材料市場規(guī)模

根據(jù)Yole的統(tǒng)計(jì)，2017年全球SiC模組市場為2.8億美元，GaN模組的市場規(guī)模約為4000萬美元左右；結(jié)合時(shí)下國內(nèi)外發(fā)展情況，芯師爺研究院預(yù)測，至2020年，全球SiC模組市場將達(dá)7.8億美元，GaN的模組市場規(guī)模也將擴(kuò)大到1.1億美元左右。

圖表43 全球SiC、GaN模組市場規(guī)模及增速分析（來源：Yole，單位：百萬美元）

小結(jié)

由于第三代半導(dǎo)體材料及其制作的各種器件的優(yōu)越性、實(shí)用性和戰(zhàn)略性，未來，由SiC和GaN材料制成的半導(dǎo)體功率器件將支撐起當(dāng)今節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢，成為節(jié)能設(shè)備最核心的器件，許多發(fā)達(dá)國家已將第三代半導(dǎo)體材料列入國家計(jì)劃，全面部署，竭力搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

根據(jù)發(fā)展目標(biāo)，2018~2020年間，中國大陸將完成第三代半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈的完善、核心裝備研發(fā)、核心工藝開發(fā)、開發(fā)基礎(chǔ)器件并開始示范應(yīng)用等。

但由于中國大陸開展SiC、GaN材料和器件方面的研究工作比較晚，與國外相比水平較低，在SiC和GaN材料的制備與質(zhì)量等方面仍有較多亟待破解的問題。

目前看，阻礙中國大陸第三代半導(dǎo)體研究進(jìn)展的重要因素是原始創(chuàng)新問題。借助功率器件產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)替代，或?qū)⒛茏屩袊箨懺趯?shí)踐應(yīng)用中，更利于獲得更多有利于第三代半導(dǎo)體材料研發(fā)的原始創(chuàng)新專利。

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