功率半導體是大國重器， 戰略地位突出
在半導體產業中， 功率半導體產值在 180-200 億美金。 功率半導體是我國汽車工業、高鐵、空調洗衣機、電網輸電等系統應用的上游核心零部件， 戰略地位突出。
功率半導體產品形態多種多樣， 幾乎所有與電力能源相關的產品都需要用到功率半導體器件。 按照年產值貢獻口徑， IGBT、MOSFET、二極體及整流橋是功率半導體最主要的三個產品類別， 佔據功率半導體八成左右市場。
國家大基金秉承支持半導體產業戰略使命， 功率半導體領域必將鼎力支持積體電路國家大基金承擔著支持半導體產業發展的歷史使命。
功率半導體是半導體產業中產值高達 200 億美金的大板塊， 是關係著高鐵動力系統 、汽車動力系統、消費及通訊電子系統等領域能否實現自主可控的核心零部件。
回顧過去 3 年國家大基金的投資歷史， 集中投資行業細分龍頭企業是大基金一貫始終的投資策略。
我們認為在資本助力下， 我國功率半導體龍頭企業將加速整合海外優質資源， 加速向中高端市場邁進的進程。
行業格局解析:高端市場歐美日把控， 中低端市場大陸廠商站穩腳跟
IGBT 產業格局
全球功率半導體巨頭主要集中美國、歐洲、日本三個地區。
全球 IGBT 器件及模組 2015 年銷售額 39.44 億美金， 德國英飛淩及賽米控(semikron)， 日本三菱及富士電機， 美國仙童半導體基本把控了全球 IGBT 市場， 前五大廠商佔據了 73.2%的市場份額。
MOSFET 產業格局
2015 年功率 MOSFET 市場產值達到 54.84 億美金，英飛淩、仙童半導體、日本瑞薩電子、歐洲意法半導體、日本東芝等廠商佔據了絕大部分市場份額，前五大廠商的市場佔有率合計達到了 60.1%。
二極體產業格局
據世界半導體貿易組織資料，全球功率二極體及整流橋市場容量約為 368 億元人民幣。IGBT 及 MOSFET 市場相對集中，而功率二極體及整流橋產業市場格局相對分散，從分散走向集中是大勢所趨。
二極體及整 流橋的晶片製造環節具有明 顯的規模效應，我們認為龍頭企業規模擴大後會擠佔掉小型廠商的生存空間，實現更高的行業市占率和集中度。
產業趨勢一:功率器件供需緊張，產業進入前所未有的景氣週期
半導體全產業鏈進入景氣週期
今年，半導體產業呈現出全產業鏈景氣的態勢，從上游設備材料、中游晶片製造、到終端晶片器件成品，訂單量均出現遠超往年的增長速度。
Gartner 預測今年全球半導體產值將達到 4014 億美金，產值首次突破 4000 億美金大關。
MOSFET 率先上調價格，吹響功率器件價格週期集結號
今年 9 月，國內 MOSFET 大廠率先上調價格，長電科技對旗下所有 MOSFET 產品價格全面上調 20%，隨後深圳德普微電子上調 MOSFET 產品價格。此輪漲價主要有兩方面原因。
一是今年半導體上游材料矽片價格上漲使得下游晶片成本上升，器件廠商不得不漲價維持利潤。
二是應用於汽車的功率器件用量大幅上升，功率器件整體市場需求超預期，造成供需缺口。
二極體及整流橋訂單出貨量比值上升至歷史高峰，交貨期大幅延長
功率二極體市場供給緊張，行業龍頭交貨期大幅延長。
從今年二季度開始，Visahy的訂單量暴增，訂單出貨量比值達到 1.22，三季度 Vishay 訂單出貨比值進一步攀升至 1.44，中高端二極體市場進入前所未有的景氣週期。
目前行業龍頭廠商 Vishay 今年二季度的二極體交貨期已經拉長至 5.8 個月，遠遠高於 2 個月左右的正常交貨期。
行業巨頭晶片產能調整，進一步加大供需缺口
二極體行業巨頭達爾科技(Diodes)在今年三季度關閉了美國晶片製造工廠 Kfab，所需要的晶片缺口將通過外購方式獲得，巨頭的產能調整進一步加大了供需缺口。
產業趨勢二:電動化趨勢下，汽車功率器件用量翻倍
汽車功率半導體 ASP 翻倍
電動化趨勢下，汽車半導體用量翻倍以上的增長。根據 strategic analysis 資料，傳統燃油車的半導體用量為 338 美金單輛車，電動汽車的半導體用量達到了 704 美金，增長幅度達到 108%。電動車新增的半導體用量集中在功率器件產品，單輛汽車將新增 282 美金的功率器件用量。
功率器件在單輛車的半導體用量占比從汽油車的 21%提升至電動車的 55%。
增量一:電機控制系統新增大量功率器件應用
電動汽車新增大量 IGBT 功率器件應用。TESLA model S 車型使用的三相非同步電機驅動，其中每一相的驅動控制需要使用 28 顆塑封的 IGBT 晶片，三相共需要使用 84 顆IGBT 晶片。
Model s 中的 P85D 車型採用峰值功率 310KW 的交流感應電機，峰值電流達到 1200 安培，性能要求較高，目前僅有幾家國際巨頭廠商具有生產能力。
TeslaP85D 採用的 IGBT 晶片來自 international rectifier。
增量二:充電樁、汽車充電器新增大量功率器件需求
充電樁及汽車充電器(charger on board，每輛車一個)是電動化趨勢下完全新增的功率器件，是動力總成以外的功率半導體增長的主要驅動力之一。
現階段，主流直流充電樁的功率在 60kw 和 120kw，如果採用 15kw 的功率模組，則需要 4 個或 8 個功率模組。
目前充電樁的功率模組有兩種解決方案，一是採用MOSFET 晶片，另一種是採用 IGBT 晶片。
另外汽車上會配置一顆板上充電器(charger on board)用於管理充電過程。
產業趨勢三:二極體、晶閘管進口替代率持續上升，MOSFET、IGBT 進口替代剛剛起步
進口替代空間巨大
目前國內廠商市占率不足 1%，國產替代空間巨大。根據 WSTS(全球半導體貿易統計協會)資料，全球功率分立器件市場容量 2016 年為 187 億美金。
目前以揚傑科技、捷捷微電為代表的功率半導體龍頭企業市場佔有率不到 1%，進口替代的空間巨大。
功率半導體主要市場在中國，國產品牌替代率上升是大勢所趨
中國是功率半導體最大的市場，國內廠商與下游客戶的距離更近，與本土客戶的溝通交流更加順暢，能夠對客戶的需求做出更加快速的回應。
功率二極體國際一線品牌廠商達爾科技 58%的收入來自中國，功率器件領導品牌 NXP 有 41%的收入來自中國。
目前二極體及中低壓 MOSFET 等成熟產品線，國外廠商佔據著大部分市場份額。相比國外廠商，國內廠商 在服務響應客戶需求，降低成本等方面具 有競爭優勢，功率器件 國產品牌替代率逐漸上升是大勢所趨。
大陸本土廠商成本領先,盈利能力遠遠高於海外廠商
在成熟產品線領域，大陸廠商具有成本優勢。
二極體產品線，大陸龍頭廠商揚傑科技的盈利能力遠遠高於台系廠商。
歐美功率器件廠商的產能分佈在全球各地，一般來說前段晶片製造制程產能主要分佈在歐美地區，後段封裝制程則主要分佈在菲律賓、馬來西亞、中國大陸等地區。
在二極體等產品線上，前後段制程的區域分割 使得海外廠商對客戶的產品 需求響應較慢，而大陸廠商晶片、封裝、銷售集中在某一區域，能為客戶提供更好的技術服務。
產業趨勢四:碳化矽技術革命將重塑行業格局，國內廠商有望彎道超車
碳化矽器件優勢明顯，是下一代功率半導體發展方向
回顧功率半導體的發展歷史，技術進步不斷誕生新型的功率器件。1957 年美國通用電氣研製出世界上第一隻晶閘管，開啟了功率半導體產業發展的序幕。
六十到七十年代是晶閘管統治功率器件的全盛時代;八十年代晶閘管與 MOSFET 共同主導了功率器件市場;到九十年代，晶閘管逐步讓位於 MOSFET 及 IGBT，中小功率應用 MOSFET開始主導市場， IGBT 則統治了中大功率應用。
碳化矽和氮化鎵是下一代功率半導體的核心技術方向。碳化矽器件的效率、功率密度等性能遠遠高於當前市場主流產品。
受制于成本因素，碳化矽功率器件市場滲透率不到 1%。我們判斷技術進步將推動碳化矽成本快速下降，中長期看碳化矽器件將會是功率半導體的市場主流產品。
目前碳化矽器件主要用於 600 伏及以上的應用領域，特別是一些對能量效率和空間尺寸要求較高的應用，如電動汽車充電裝置、電動汽車動力總成、光伏微型逆變器領域等應用。
碳化矽重在中大功率，氮化鎵重在中小功率碳化矽、氮化鎵在應用領域上略有區分，碳化矽的優勢應用領域集中在中大功率應用，而氮化鎵集中在中小功率應用。
碳化矽成本不斷下降，滲透率將持續提升
2012 年碳化矽二極體的成本是矽基肖特基二極體的 5-7 倍，碳化矽 MOSFET 是矽基MOSFET 成本的 10-15 倍。經過 3 年時間，碳化矽二極體的價格下降了 35%，碳化矽 MOSFET 的價格下降了 50%。
功率半導體:大國重器，戰略性投資機遇時不我待
我們認為碳化矽成本將持續下降，驅動成本下降的主要有以下幾個因素。
(1)4 寸線向 6 寸線遷移的過程降低 20-40%成本。
(2)碳化矽外延片技術在持續進步，顆粒污染等缺陷率在持續下 降，推動晶片良率大幅上升。
(3)隨著規模的擴大和經驗的積累，碳化矽晶片制程工藝日益成 熟，製造的良率在持續提升
目前碳化矽、氮化鎵產品的成本相對較高 ，應用領域受限於一些性能 要求高的領域。整體來看，碳化矽器件的良率和矽工藝有著明顯的差距。
汽車應用將推動碳化矽滲透率快速上升
汽車應用領域，碳化矽器件替代矽器件是確定的發展趨勢。碳化矽功率器件的應用領域在持續的拓展。
早期碳化矽主要應用於功率校正電路(power factor correction 電路)，目前量產應用領域已經拓展至光伏逆變器、汽車車載充電機(onboard charger)。
預計 2019-2020 年，電動車動力系統將導入碳化矽功率器件，進一步拓寬量產應用領域。
目前 Tier-1 汽車供應鏈企業都在嘗試導入碳化矽，積極開展碳化矽功率器件的測試工作。豐田在 2015 年 2 月啟動了碳化矽功率器件的實車測試工作，路測原型車在 PCU的升壓轉換器和電機控制逆變器搭載了碳化矽功率器件。
據產業鏈調研資訊，比亞迪已經在電動車車載充電機(charger on board)導入碳化矽功率器件。獲取本文完整報告請百度搜索“樂晴智庫”。
國內產業鏈初具雛形碳化矽產業鏈可分為三個產業環節，一是上游襯底，二是中游外延片，三是下游器件製造。
國外供應鏈體系主要有:
襯底:Cree、Rohm、EPISIL
EPI 外延片:Cree、Rohm、英飛淩、GE、三菱器件:英飛淩、Cree、Rohm、意法半導體、美高森美、GenSiC、三菱
碳化矽器件方面，國際上碳化矽 SBD、碳化矽 MOSFET 均已實現量產，產品耐壓範圍 600v-1700v，單晶片電流超過 50A。
國內已經形成相對完整的碳化矽產業鏈體系。
襯底材料:山東天嶽、天科合達 、河北同光晶體、北京世紀金光
EPI 矽片:東莞天域半導體、廈門瀚天天成
器件:泰科天潤、瀚薪、揚傑科技、中電 55 所、中電 13 所、科能芯、中車時代電氣
模組:嘉興斯達、河南森源、常州武進科華、中車時代電氣
目前碳化矽市場處於起步階段，國內廠商與海外傳統巨頭之間差距較小，國內企業有望在本土市場應用中實現彎道超車。
國內企業已經在碳化矽 SBD 形成銷售收入，碳化矽 MOSFET 的產業化尚在原型器件研製階段。
另外國內已經開發出 1700V/1200A的混合模組(矽 IGBT 與碳化矽 SBD 混合使用)、4500V/50A 等大容量全 SiC 功率模組。
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前五大廠商佔據了 73.2%的市場份額。
MOSFET 產業格局
2015 年功率 MOSFET 市場產值達到 54.84 億美金，英飛淩、仙童半導體、日本瑞薩電子、歐洲意法半導體、日本東芝等廠商佔據了絕大部分市場份額，前五大廠商的市場佔有率合計達到了 60.1%。
二極體產業格局
據世界半導體貿易組織資料，全球功率二極體及整流橋市場容量約為 368 億元人民幣。IGBT 及 MOSFET 市場相對集中，而功率二極體及整流橋產業市場格局相對分散，從分散走向集中是大勢所趨。
二極體及整 流橋的晶片製造環節具有明 顯的規模效應，我們認為龍頭企業規模擴大後會擠佔掉小型廠商的生存空間，實現更高的行業市占率和集中度。
產業趨勢一:功率器件供需緊張，產業進入前所未有的景氣週期
半導體全產業鏈進入景氣週期
今年，半導體產業呈現出全產業鏈景氣的態勢，從上游設備材料、中游晶片製造、到終端晶片器件成品，訂單量均出現遠超往年的增長速度。
Gartner 預測今年全球半導體產值將達到 4014 億美金，產值首次突破 4000 億美金大關。
MOSFET 率先上調價格，吹響功率器件價格週期集結號
今年 9 月，國內 MOSFET 大廠率先上調價格，長電科技對旗下所有 MOSFET 產品價格全面上調 20%，隨後深圳德普微電子上調 MOSFET 產品價格。此輪漲價主要有兩方面原因。
一是今年半導體上游材料矽片價格上漲使得下游晶片成本上升，器件廠商不得不漲價維持利潤。
二是應用於汽車的功率器件用量大幅上升，功率器件整體市場需求超預期，造成供需缺口。
二極體及整流橋訂單出貨量比值上升至歷史高峰，交貨期大幅延長
功率二極體市場供給緊張，行業龍頭交貨期大幅延長。
從今年二季度開始，Visahy的訂單量暴增，訂單出貨量比值達到 1.22，三季度 Vishay 訂單出貨比值進一步攀升至 1.44，中高端二極體市場進入前所未有的景氣週期。
目前行業龍頭廠商 Vishay 今年二季度的二極體交貨期已經拉長至 5.8 個月，遠遠高於 2 個月左右的正常交貨期。
行業巨頭晶片產能調整，進一步加大供需缺口
二極體行業巨頭達爾科技(Diodes)在今年三季度關閉了美國晶片製造工廠 Kfab，所需要的晶片缺口將通過外購方式獲得，巨頭的產能調整進一步加大了供需缺口。
產業趨勢二:電動化趨勢下，汽車功率器件用量翻倍
汽車功率半導體 ASP 翻倍
電動化趨勢下，汽車半導體用量翻倍以上的增長。根據 strategic analysis 資料，傳統燃油車的半導體用量為 338 美金單輛車，電動汽車的半導體用量達到了 704 美金，增長幅度達到 108%。電動車新增的半導體用量集中在功率器件產品，單輛汽車將新增 282 美金的功率器件用量。
功率器件在單輛車的半導體用量占比從汽油車的 21%提升至電動車的 55%。
增量一:電機控制系統新增大量功率器件應用
電動汽車新增大量 IGBT 功率器件應用。TESLA model S 車型使用的三相非同步電機驅動，其中每一相的驅動控制需要使用 28 顆塑封的 IGBT 晶片，三相共需要使用 84 顆IGBT 晶片。
Model s 中的 P85D 車型採用峰值功率 310KW 的交流感應電機，峰值電流達到 1200 安培，性能要求較高，目前僅有幾家國際巨頭廠商具有生產能力。
TeslaP85D 採用的 IGBT 晶片來自 international rectifier。
增量二:充電樁、汽車充電器新增大量功率器件需求
充電樁及汽車充電器(charger on board，每輛車一個)是電動化趨勢下完全新增的功率器件，是動力總成以外的功率半導體增長的主要驅動力之一。
現階段，主流直流充電樁的功率在 60kw 和 120kw，如果採用 15kw 的功率模組，則需要 4 個或 8 個功率模組。
目前充電樁的功率模組有兩種解決方案，一是採用MOSFET 晶片，另一種是採用 IGBT 晶片。
另外汽車上會配置一顆板上充電器(charger on board)用於管理充電過程。
產業趨勢三:二極體、晶閘管進口替代率持續上升，MOSFET、IGBT 進口替代剛剛起步
進口替代空間巨大
目前國內廠商市占率不足 1%，國產替代空間巨大。根據 WSTS(全球半導體貿易統計協會)資料，全球功率分立器件市場容量 2016 年為 187 億美金。
目前以揚傑科技、捷捷微電為代表的功率半導體龍頭企業市場佔有率不到 1%，進口替代的空間巨大。
功率半導體主要市場在中國，國產品牌替代率上升是大勢所趨
中國是功率半導體最大的市場，國內廠商與下游客戶的距離更近，與本土客戶的溝通交流更加順暢，能夠對客戶的需求做出更加快速的回應。
功率二極體國際一線品牌廠商達爾科技 58%的收入來自中國，功率器件領導品牌 NXP 有 41%的收入來自中國。
目前二極體及中低壓 MOSFET 等成熟產品線，國外廠商佔據著大部分市場份額。相比國外廠商，國內廠商 在服務響應客戶需求，降低成本等方面具 有競爭優勢，功率器件 國產品牌替代率逐漸上升是大勢所趨。
大陸本土廠商成本領先,盈利能力遠遠高於海外廠商
在成熟產品線領域，大陸廠商具有成本優勢。
二極體產品線，大陸龍頭廠商揚傑科技的盈利能力遠遠高於台系廠商。
歐美功率器件廠商的產能分佈在全球各地，一般來說前段晶片製造制程產能主要分佈在歐美地區，後段封裝制程則主要分佈在菲律賓、馬來西亞、中國大陸等地區。
在二極體等產品線上，前後段制程的區域分割 使得海外廠商對客戶的產品 需求響應較慢，而大陸廠商晶片、封裝、銷售集中在某一區域，能為客戶提供更好的技術服務。
產業趨勢四:碳化矽技術革命將重塑行業格局，國內廠商有望彎道超車
碳化矽器件優勢明顯，是下一代功率半導體發展方向
回顧功率半導體的發展歷史，技術進步不斷誕生新型的功率器件。1957 年美國通用電氣研製出世界上第一隻晶閘管，開啟了功率半導體產業發展的序幕。
六十到七十年代是晶閘管統治功率器件的全盛時代;八十年代晶閘管與 MOSFET 共同主導了功率器件市場;到九十年代，晶閘管逐步讓位於 MOSFET 及 IGBT，中小功率應用 MOSFET開始主導市場， IGBT 則統治了中大功率應用。
碳化矽和氮化鎵是下一代功率半導體的核心技術方向。碳化矽器件的效率、功率密度等性能遠遠高於當前市場主流產品。
受制于成本因素，碳化矽功率器件市場滲透率不到 1%。我們判斷技術進步將推動碳化矽成本快速下降，中長期看碳化矽器件將會是功率半導體的市場主流產品。
目前碳化矽器件主要用於 600 伏及以上的應用領域，特別是一些對能量效率和空間尺寸要求較高的應用，如電動汽車充電裝置、電動汽車動力總成、光伏微型逆變器領域等應用。
碳化矽重在中大功率，氮化鎵重在中小功率碳化矽、氮化鎵在應用領域上略有區分，碳化矽的優勢應用領域集中在中大功率應用，而氮化鎵集中在中小功率應用。
碳化矽成本不斷下降，滲透率將持續提升
2012 年碳化矽二極體的成本是矽基肖特基二極體的 5-7 倍，碳化矽 MOSFET 是矽基MOSFET 成本的 10-15 倍。經過 3 年時間，碳化矽二極體的價格下降了 35%，碳化矽 MOSFET 的價格下降了 50%。
功率半導體:大國重器，戰略性投資機遇時不我待
我們認為碳化矽成本將持續下降，驅動成本下降的主要有以下幾個因素。
(1)4 寸線向 6 寸線遷移的過程降低 20-40%成本。
(2)碳化矽外延片技術在持續進步，顆粒污染等缺陷率在持續下 降，推動晶片良率大幅上升。
(3)隨著規模的擴大和經驗的積累，碳化矽晶片制程工藝日益成 熟，製造的良率在持續提升
目前碳化矽、氮化鎵產品的成本相對較高 ，應用領域受限於一些性能 要求高的領域。整體來看，碳化矽器件的良率和矽工藝有著明顯的差距。
汽車應用將推動碳化矽滲透率快速上升
汽車應用領域，碳化矽器件替代矽器件是確定的發展趨勢。碳化矽功率器件的應用領域在持續的拓展。
早期碳化矽主要應用於功率校正電路(power factor correction 電路)，目前量產應用領域已經拓展至光伏逆變器、汽車車載充電機(onboard charger)。
預計 2019-2020 年，電動車動力系統將導入碳化矽功率器件，進一步拓寬量產應用領域。
目前 Tier-1 汽車供應鏈企業都在嘗試導入碳化矽，積極開展碳化矽功率器件的測試工作。豐田在 2015 年 2 月啟動了碳化矽功率器件的實車測試工作，路測原型車在 PCU的升壓轉換器和電機控制逆變器搭載了碳化矽功率器件。
據產業鏈調研資訊，比亞迪已經在電動車車載充電機(charger on board)導入碳化矽功率器件。獲取本文完整報告請百度搜索“樂晴智庫”。
國內產業鏈初具雛形碳化矽產業鏈可分為三個產業環節，一是上游襯底，二是中游外延片，三是下游器件製造。
國外供應鏈體系主要有:
襯底:Cree、Rohm、EPISIL
EPI 外延片:Cree、Rohm、英飛淩、GE、三菱器件:英飛淩、Cree、Rohm、意法半導體、美高森美、GenSiC、三菱
碳化矽器件方面，國際上碳化矽 SBD、碳化矽 MOSFET 均已實現量產，產品耐壓範圍 600v-1700v，單晶片電流超過 50A。
國內已經形成相對完整的碳化矽產業鏈體系。
襯底材料:山東天嶽、天科合達 、河北同光晶體、北京世紀金光
EPI 矽片:東莞天域半導體、廈門瀚天天成
器件:泰科天潤、瀚薪、揚傑科技、中電 55 所、中電 13 所、科能芯、中車時代電氣
模組:嘉興斯達、河南森源、常州武進科華、中車時代電氣
目前碳化矽市場處於起步階段，國內廠商與海外傳統巨頭之間差距較小，國內企業有望在本土市場應用中實現彎道超車。
國內企業已經在碳化矽 SBD 形成銷售收入，碳化矽 MOSFET 的產業化尚在原型器件研製階段。
另外國內已經開發出 1700V/1200A的混合模組(矽 IGBT 與碳化矽 SBD 混合使用)、4500V/50A 等大容量全 SiC 功率模組。
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