电子技术学习网 IT资讯 汽车电动化大时代 功率半导体迎“第二增长曲线”(重生之汽车大时代)(2022更新)

汽车电动化大时代 功率半导体迎“第二增长曲线”(重生之汽车大时代)(2022更新)

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 新能源汽车大时代,催生功率半导体市场大发展,国内的功率半导体厂商也将受益于此;

- 过去一年汽车缺芯成为产业焦点,在汽车的电动化大趋势下,应用端对功率半导体的需求将持续攀升,产能成为最棘手的问题; 

- 过去一年,国内多家功率半导体厂商的业绩也颇为亮眼。13家功率半导体厂商入围爱集微中国半导体企业100强榜单,多家IDM都公布了扩产计划;

- 基于当前国内产业格局的现状,本土功率半导体产业若采取IDM、Fabless并行的经营模式,在国际大厂海外产能受疫情影响及国产替代大趋势背景下,将获得更多的产品替代机会。

在去年12月举行的第三届中国半导体投资联盟年大会上,集微咨询(JW insights)重磅发布了《中国半导体企业100强》排行榜(下称“百强榜”)。ZCX该榜单针对国内半导体设计及IDM公司,以营业收入进行排名,入榜门槛需达到年营业收入3亿元以上。其中,TOP10的企业营收达到70亿元水平,迈入“$ 1 billion revenue”门槛,标志着已具有稳定市场和持续发展能力;TOP 50的营收门槛已经超过12亿元人民币,基于中国资本市场对半导体企业的估值,基本上也对应了百亿市值门槛。

华为海思、韦尔半导体、智芯微、闻泰科技、紫光展锐、中兴微、长江存储、兆易创新、华润微和士兰微位居榜单TOP10。值得注意的是,百强榜上榜企业中,功率半导体厂商占据了13席,其中闻泰科技、华润微、士兰微3家进入TOP 10。

新能源汽车大时代,催生功率半导体市场大发展,国内的功率半导体厂商也将受益于此。过去一年汽车缺芯成为产业焦点,在汽车的电动化大趋势下,应用端对功率半导体的需求将持续攀升,产能成为最棘手的问题。此背景下,全球的功率半导体厂商都在加紧扩充产能,提升供应链韧性,抢占汽车电动化时速下功率半导体市场最有潜能的增长曲线。

电动汽车和自动驾驶推动功率半导体需求攀升 

在汽车电动化时速以及全球加快转向脱碳化的背景下,功率半导体成为关键器件。电动汽车将不再需要汽油发动机、油箱或变速器,取而代之的核心部件是电动机、电池、动力控制单元(PCU)以及其他核心电气部件,这些部件中功率半导体都起着至关重要的作用。例如,电动汽车的高扭矩电动机供电所需的转换器、降低电池电压的 DC/DC 转换器、电池充电器的附加类似组件中,这都离不开能够实现电能转换和控制的功率半导体。

国际能源署(IEA)预测称,纯电动汽车(EV)等环保车辆的普及数以每年3成的速度扩大,到2030年在世界范围将达到1.45亿辆。在这个过程中,功率半导体的需求也将激增。调查公司Astamuse据此推算显示,功率半导体的全球市场规模2018年为320亿美元,到2030年将增至556亿美元。

功率半导体的应用领域非常广泛,汽车、工业和消费电子是前三大终端市场。受益于新能源汽车、5G基站、变频家电等下游需求强劲,叠加“新基建”、第三代半导体等政策全力助推,快充充电头、光伏/风电装机、特高压、城际高铁交通对功率器件的需求也快速扩张,功率器件迎来景气周期。Yole数据显示,2019年全球功率半导q体器件市场规模为175亿美元。Yole预测到2025年全球功率器件市场或达225亿美元,2019-2025年CAGR为4.28%。

从产品类型来看,当前功率器件市场仍由分立器件主导,但未来几年功率模块份额将显著增加。Yole的一份报告指出,到2026年,电动汽车、工业电机和家用电器将推动功率模块市场达到近100亿美元。

从产业链来看,很长一段时间以来,受惠于汽车产业和工业制造的发展,欧洲与日本是功率半导体产业的两强。在车用功率半导体领域,长期以来英飞凌(Infineon)、意法半导体(ST)、德州仪器(TI)、安森美(On Semi)、罗姆(Rohm)等欧美大厂占据主要市场份额。

 

其中,英飞凌在该领域的市场份额约三成。日本的三菱电机、富士电机与东芝三者总计占了全球功率半导体约五分之一的市场份额。

(2020年英飞凌以19.7%的市场份额占据功率器件的绝对主导地位,安森美以8.3%的份额紧随其后。)

扩产进行时

不过,功率半导体领域的竞争也日趋激烈。过去一年,由于疫情、5G及AI等新兴应用需求等外部因素影响,晶圆代工厂产能紧缺,整个半导体市场呈现出了价格上涨、供不应求的缺货局面。

为了尽快占有更多的市场,全球功率半导体厂商纷纷加入了扩产的行列当中。比如,为了缓解芯片供应短缺,英飞凌在2021年9月宣布扩产,在奥地利菲拉赫斯新建一座300毫米(12英寸)晶圆厂,在扩大产能的第一阶段,所产芯片将主要用于满足汽车行业、数据中心以及太阳能和风能等可再生能源发电领域的需求。据悉,该厂总投资额为16亿欧元,是欧洲微电子领域同类中最大规模的项目之一,全面投入运营后每年生产的功率半导体将能够满足2500万辆电动汽车的传动系统的需求。此外,英飞凌还在中国江苏省无锡扩建IGBT模块和功率半导体生产线。

日本企业也在加大投入。东芝将投入约1000亿日元(约合8.68亿美元),在2024年度之前在石川县的半导体工厂内建设新厂房,主要生产功率半导体,将把整体产能提高至约2.5倍。三菱电机计划在截至2025财年(截至2026年3月)的5年里,向功率半导体的设备投资投入1300亿日元(约合11.29亿美元)。此外,富士电机也将在截至2023财年的5年内投入约1900亿日元(约合16.5亿美元),比初期计划增加6成。

英飞凌、恩智浦、意法半导体、德州仪器、瑞萨电子等头部厂商均在近期的财报/电话会议中强调汽车芯片需求强劲,且各家手上的订单量几乎都处于“远超供应”状态。集微咨询(JW Insights)认为,在当前需求端爆炸式增长的趋势下,海外大型企业并未完全满足汽车厂商的要求,这对于国内功率半导体厂商不失为追赶的良机。而过去一年,国内多家功率半导体厂商的业绩也颇为亮眼,“百强榜”中的13家功率半导体厂商中,多家IDM也都公布了扩产计划。

中国功率半导体厂商乘风而起 IDM或更有优势

国内的功率半导体厂商将受益于新能源汽车大时代。

过去一年来,半导体行业上游晶圆代工产能紧张、海外疫情持续紧张导致进口元器件供应不足,加之各下游行业(尤其是汽车/光伏逆变器等)需求旺盛,国产替代进程进一步加速。根据Omdia数据预计,2024年中国功率半导体市场规模有望达到190亿美元。中国新能源汽车市场近年来的发展增速更趋于全球领先,综合中汽协、GGII等数据,2021年至2025年中国新能源汽车市场的年复合增长率将达31.6%。

刚刚过去的2021年,国内功率半导体板块多家上市公司业绩亮眼,产品涨价、需求增长、产能释放等因素成为重要推手。集微咨询(JW Insights)认为,2022年,新能源领域的需求将继续给功率半导体市场注入活力。“百强榜”中的13家功率半导体上榜企业中,有11家上市公司(比亚迪半导体、瑞能半导体未上市),截止发稿,除了闻泰科技、东微半导体外,9家已经发布2021年业绩预告,均为预增,盈利增幅介于40.49%至21265%,总体表现抢眼。

士兰微预计2021年年度实现归属于上市公司股东的净利润与上年同期相比,将增加14.5亿元到14.6亿元,同比增加2145%到 2165%。其中公司控股子公司士兰集昕8寸线基本保持满产,并不断优化产品结构,实现全年盈利;公司控股子公司士兰明芯 LED 芯片生产线实现满产、高产,实现全年盈利。新洁能预计2021年实现归母净利润4.08亿-4.13亿元,同比增长192.78%-196.37%。其中,公司的屏蔽栅型功率MOSFET、IGBT等产品销售规模及占比快速提升,成功开拓光伏储能、新能源汽车等新兴市场及其重点客户并实现大量销售。

过去一年,国内厂商也在加紧布局产能扩张,“缺芯”、“涨价”关键词下,国产厂商也获得更多进口替代机会,这在车用领域尤为难得。

2021年2月27日,闻泰科技在公司官方网站上披露,安世半导体位于上海临港的12寸晶圆厂已于今年一月破土动工,将于2022年7月投产,产能预计将达到每年40万片,主产功率半导体。

2021年6月7日,华润微发布公告,计划与国家大基金二期及重庆西永共同签署投资协议,发起设立润西微电子(重庆)有限公司,该公司注册资本拟为50亿元,其中华润微拟以自有资金出资9.5亿元,出资完成后占项目公司注册资本的19%。公告强调,润西微电子建成后,预计将形成月产3万片12寸中高端功率半导体晶圆生产能力,并配套建设12寸外延及薄片工艺能力。

捷捷微电2021年7月30日在投资者互动平台表示,公司位于南通的25亿高端功率半导体项目正在基础设施建设中,建设期为两年。

基于对半导体产能紧缺的长期趋势以及供应链保障等的综合考量,也有一些设计厂商(Fabless)尝试自建晶圆厂。斯达半导体也是其中之一。

2021年9月23日,斯达半导体发布公告称公司定增获得证监会核准通过。根据增发预案,斯达半导将募资总额不超过35亿元用于投资高压特色工艺功率芯片、SiC芯片以及功率半导体模块生产线自动化改造等项目,预计将建设年产36万片的6英寸晶圆生产线(包含年产能30万片高压功率芯片6英寸产线及年产6万片的6英寸SiC芯片产线)。

放眼全球功率半导体产业格局,国外大厂主要是以IDM为主的巨头形成高度垄断。而目前国内功率半导体产业尚比较分散,具备芯片研发、设计、制造全方位综合竞争实力的本土IDM功率半导体厂商还只是少数。这样分散的状况对于功率半导体领域会存在一些先天不适的地方,因为产业链协作对于半导体功率器件研发设计企业十分重要。

基于当前国内产业格局的现状,本土功率半导体产业若采取IDM、Fabless并行的经营模式,在国际大厂海外产能受疫情影响及国产替代大趋势背景下,将获得更多的产品替代机会。事实上,国内中高端功率器件和车规级产品的空缺,有部分原因与产业链有关。因为功率半导体有其自身的产业特性,它需要与下游应用端密切整合,有别于数字芯片可以完全走水平分工模式。

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