功率半導體器件是實現電能轉換的核心器件。

1.2. 功率半導體市場格局

國際廠商製造水平較高，已經形成了較高的專業壁壘。我們預計在2022年全球功率半導體市場規模將達426億美元。在2015年全球功率半導體市場中，英飛凌以12%的市場佔有率排名第一。歐美日廠商憑藉其技術和品牌優勢，佔據了全球功率半導體器件市場的70%。大陸、臺灣地區主要集中在二極管、低壓MOSFET等低端功率器件市場，IGBT、中高壓MOSFET等高端器件市場主要由歐美日廠商佔據。

我們看好功率半導體的國產代替空間。我國開展功率半導體的研究工作比較晚，且受到資金、技術及人才的限制，功率半導體產業整體呈現出數量偏少、企業規模偏小、技術水平偏低及產業佈局分散的特點。原始創新問題成為阻礙國內功率半導體產業發展的重要因素。國際功率半導體廠商尚未形成專利和標準的壟斷。相比國外廠商，國內廠商在服務客戶需求和降低成本等方面具有競爭優勢。我們認為，功率半導體的國產代替空間十分廣闊。

1.2. 汽車電子點燃功率半導體市場

新能源汽車為功率半導體帶來了極大的增長潛力。新能源汽車是指採用非常規車用燃料作為動力來源的汽車，如純電動車、插電式混合動力汽車。我們預計在2020年我國新能源汽車銷量將達200萬輛，同比增長53.8%。新能源汽車新增大量功率半導體器件的應用。2020年全球汽車功率半導體市場規模將達70億美元。特斯拉model S車型使用的三相異步電機驅動，其中每一相的驅動控制都需要使用28顆IGBT芯片，三相共需要使用84顆IGBT芯片。

我國財政部、稅務總局聯合發佈了公告：自2018年1月1日起至2020年12月31日，對購置的新能源汽車免徵車輛購置稅，鼓勵用戶購買新能源汽車。我們認為政策紅利將全面帶動市場對功率半導體的需求。

2. IGBT——硅基功率半導體核心

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應管）組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件。IGBT可以實現直流電和交流電之間的轉化或者改變電流的頻率，有逆變和變頻的作用。

在結構方面，IGBT比MOSFET多一層P+區，通過P層空穴的注入能夠降低器件的導通電阻。隨著電壓的增大，MOSFET的導通電阻也變大，因而其傳導損耗比較大，尤其是在高壓應用場合中。相較而言，IGBT的導通電阻較小。

IGBT多應用於高壓領域，MOSFET主要應用在高頻領域。從產品來看，IGBT一般應用在高壓產品上，電壓範圍為600-6500V。MOSFET 的應用電壓相對較低，從十幾伏到1000V。但是，IGBT的工作頻率比MOSFET低許多。MOSFET的工作頻率可以達到1MHz以上，甚至幾十MHz，而IGBT的工作頻率僅有100KHz。IGBT集中應用在逆變器、變頻器等高壓產品。而MOSFET主要應用在鎮流器、高頻感應加熱等高頻產品。

2.1. IGBT市場格局

全球IGBT市場主要競爭者包括德國英飛凌、日本三菱、富士電機、美國安森美、瑞士ABB等，前五大企業的市場份額超過70%。我們預計在2022年全球IGBT市場規模將達60億美元，增量空間巨大。國外廠商已研發出完善的IGBT產品系列。其中，仙童等企業在消費級IGBT領域處於優勢地位。ABB、英飛凌和三菱電機在1700V以上的工業級IGBT領域佔據優勢。在3300V以上電壓等級的領域，英飛凌、ABB和三菱電機三家公司居壟斷地位，代表著國際IGBT技術的最高水平。

國產追趕仍需時間。中國功率半導體市場佔世界功率半導體市場份額的50%以上，但在中高端MOSFET及IGBT器件中，90%依賴於進口。

2.2. IGBT應用廣泛，新能源車是重要下游增長引擎

按電壓分佈來看，消費電子領域運用的IGBT產品主要在600V以下，如數碼相機閃光燈等。1200V以上的IGBT多用於電力設備、汽車電子、高鐵及動車中。動車組常用的IGBT模塊為3300V和6500V。智能電網使用的IGBT通常為3300V。

2.2.1. 新能源汽車

電機控制系統和充電樁是車用IGBT的主要增長點。電力驅動系統將電能轉換為機械能，驅動電動汽車行駛，是控制電動汽車最關鍵的部分。IGBT在電力驅動系統中屬於逆變器模塊，將動力電池的直流電逆變成交流電提供給驅動電動機。IGBT約佔新能源汽車電機驅動系統及車載充電系統成本的40%，摺合到整車上約佔總成本的7~10%，其性能直接決定了整車的能源利用率。汽車半導體行業的認證週期長，標準非常嚴苛。一方面，汽車的大眾消費屬性使得它對IGBT的壽命要求比較高。另一方面，汽車面臨著更為複雜的工況，需要頻繁啟停、爬坡涉水、經歷不同路況和環境溫度等，對IGBT是極為嚴苛的考驗。

2.2.2. 軌道交通

在高鐵短時間內將時速從零提升到300公里的過程中，需要通過IGBT來確保牽引變流器及其他電動設備所需要的電流、電壓精準可靠。IGBT在軌道交通領域已經實現了全面的國產化。

2.2.3. 智能電網

IGBT廣泛應用於智能電網的發電端、輸電端、變電端及用電端。從發電端來看，風力發電、光伏發電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。從輸電端來看，特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術需要大量使用IGBT功率器件。從變電端來看，IGBT是電力電子變壓的關鍵器件。從用電端來看，家用LED照明等都對IGBT有大量的需求。

3. 第三代化合物半導體——前景廣闊，產業變革

3.1. SiC——高壓器件領域的破局者

SiC是第三代半導體材料的代表。以硅而言，目前Si MOSFET 應用多在1000V以下，約在600~900V之間，若超過1000V，其芯片尺寸會很大，切換損耗、寄生電容也會上升。SiC器件相對於Si器件的優勢之處在於，降低能量損耗、更易實現小型化和更耐高溫。SiC功率器件的損耗是Si器件的50%左右。SiC主要用於實現電動車逆變器等驅動系統的小量輕化。

英飛凌和科銳佔據了全球SiC市場的70%。羅姆公司在本田的Clarity上搭載了SiC功率器件，Clarity是世界首次用Full SiC驅動的燃料電動車，由於具有高溫下動作和低損耗等特點，可以縮小用於冷卻的散熱片，擴大內部空間。豐田的燃料車MIRAI可以坐4個人，本田的Clarity實現了5人座。

2017年全球SiC功率半導體市場總額達3.99億美元。預計到2023年市場總額將達16.44億美元，年複合增長率26.6%。從應用來看，混合動力和純電動汽車的增長率最高，達81.4%。從產品來看，SiC JFETs的增長率最高，達38.9%。其次為全SiC功率模塊，增長率達31.7%。

政策支持力度大幅提升，推動第三代半導體產業彎道超車。國家和各地方政府持續推出政策和產業扶持基金支持第三代半導體發展。2018年7月國內首個《第三代半導體電力電子技術路線圖》正式發佈，提出了中國第三代半導體電力電子技術的發展路徑及產業建設。福建省更是投入500億，成立專門的安芯基金來建設第三代半導體產業集群。

3.2. GaN——應用場景增多，迎來發展機遇

由於GaN的禁帶寬度較大，利用GaN可以獲得更大帶寬、更大放大器增益、尺寸更小的半導體器件。GaN器件可以分為射頻器件和電力電子器件。GaN的射頻器件包括PA、MIMO等面向基站衛星、雷達市場。電力電子器件產品包括SBD、FET等面向無線充電、電源開關等市場。

英飛凌、安森美和意法半導體是全球GaN市場的行業巨頭。我們預計到2026年全球GaN功率器件市場規模將達到4.4億美元，複合年增長率29.4％。近年來越來越多的公司加入GaN的產業鏈。如初創公司EPC、GaN System、Transphorm等。它們大多選擇臺積電或X-FAB為代工夥伴。行業巨頭如英飛凌、安森美和意法半導體等則採用IDM模式。

3.3. SiC VS GaN——各有擅長，應用驅動

3.3.1. 基本特性

SiC適合高壓領域，GaN更適用於低壓及高頻領域。

目前商業化SiC MOSFET的最高工作電壓為1700V，工作溫度為100-160℃，電流在65A以下。SiC MOSFET現在主要的產品有650V、900V、1200V和1700V。在2018年國際主要廠商推出的SiC新產品中，Cree推出的新型E系列SiC MOSFET是目前業內唯一通過汽車AEC-Q101認證，符合PPAP要求的SiC MOSFET。

目前商業化GaN HEMT的最高工作電壓為650V，工作溫度為25℃，電流在120A以下。GaN HEMT現在主要的產品有100V、600V和650V。 在2018年國際主要廠商推出的GaN 新產品中，GaN Systems的GaN E-HEMT系列產品實現了業內最高的電流等級，同時將系統的功率密度從20kW提高到了500kW。而EPC生產的GaN HEMT是其首款獲得汽車AEC-Q101認證的GaN產品。其體積遠小於傳統的Si MOSFET，且開關速度是Si MOSFET的10-100倍。

目前商業化SiC功率模塊的最高工作電壓為3300V。2018年1月，三菱電機開發的全SiC功率模塊通過SiC MOSFET和SIC SBD一體化設計，實現了業內最高的功率密度（9.3kVA/cm3）。

目前商業化GaN功率放大器的最高工作頻率為31GHz。在2018年MACOM、Cree等企業陸續推出GaN MMIC PA模塊化功率產品，面向基站、雷達等應用市場。

3.3.2. 應用場景

SiC主要應用在光伏逆變器（PV）、儲能/電池充電、不間斷電源（UPS）、開關電源（SMPS）、工業驅動器及醫療等市場。SiC可以用於實現電動車逆變器等驅動系統的小量輕化。

手機快速充電佔據功率GaN市場的最大份額。GaN應用於充電器時可以有效縮小產品的尺寸。目前市面上的GaN充電器支持USB快充，以27W、30W和45W功率居多。領先的智能手機制造商Apple也考慮將GaN技術作為其無線充電解決方案，這有可能帶來GaN功率器件市場的殺手級應用。

5G應用臨近，RF GaN市場快速發展。5G主要部署的頻段是用於廣域覆蓋的sub-6-GHz和用於機場等高密度區域的20GHz以上頻帶。要想滿足5G對於更高數據傳輸速率和低延遲的要求，需要GaN技術來實現更高的目標頻率。高輸出功率、線性度和功耗要求也推動了基站部署的PA從LDMOS轉換為GaN。另外，在5G的關鍵技術Massive MIMO中，基站收發信機上使用了大量的陣列天線，這種結構需要相應的射頻收發單元，因此射頻器件的使用數量將明顯增加。利用GaN的小尺寸和功率密度高的特點可以實現高度集成化的產品解決方案，如模塊化射頻前端器件。

4. 新能源汽車驅動下的功率半導體市場供需及增量空間測算

我們根據功率半導體的單車價值量和全球新能源汽車的銷量來推導新能源汽車所帶來的功率半導體的市場需求。

IGBT是新能源汽車電機控制系統的核心器件。特斯拉Model S車型使用的三相異步電機驅 動，其中每一相都需要使用28顆IGBT芯片，三相共需要使用84顆IGBT芯片。每顆的價格大約在4~5美元。我們預計IGBT的單車價值量大約在420美元左右。根據全球新能源汽車的銷量能夠推導出新能源汽車所帶來的IGBT市場需求。

SiC主要用於實現新能源汽車逆變器等驅動系統的小量輕化。2018年，特斯拉Model 3的逆變器採用了意法半導體制造的SiC MOSFET，每個逆變器包括了48個SiC MOSFET。Model 3的車身比Model S減小了20%。每個SiC MOSFET的價格大約在50美元左右。我們判斷SiC的單車價值量大約在2500美元左右。

GaN技術在汽車中的應用才剛剛開始發展。EPC生產的GaN HEMT是其首款獲得汽車AEC-Q101認證的GaN產品。GaN技術可以提升效率、縮小尺寸及降低系統成本。這些良好的性能使得GaN的汽車應用來日可期。

我們通過測算IGBT/SiC的新能源汽車市場供需量推測其增量空間。受惠於新能源汽車需求 的顯著增長，我們認為IGBT的增量空間巨大。SiC市場可能會出現供不應求的情況。高成本是限制各國際廠商擴大SiC產能的重要因素。

5. 海外&國內功率半導體重要公司

2017年全球功率分立器件和模塊市場總額達186億美元。其中，英飛凌以18.6%的市場份額排名第一。第二為安森美，第三為意法半導體。

2017年全球功率分立IGBT市場總額達11億美元。其中，英飛凌以38.5%的市場份額排名第一，第二為富士電機。2017年全球功率分立MOSFET市場總額達66.5億美元。其中，英飛凌以26.3%的市場份額排名第一。第二為安森美。

2017年全球功率器件市場中恩智浦的營業收入排名第一。

各功率器件廠商都有其獨特的優勢產品。安森美是第一大汽車圖像傳感器企業。在全球ADAS市場中，安森美的圖像傳感器佔據了70%的市場份額。微控制器和SoC是瑞薩電子的主要產品。瑞薩電子在全球微控制器市場中佔據領先地位。汽車電子已經成為各功率器件廠商競爭的重要領域之一。

5.1. 英飛凌(Infineon)

5.1.1. 英飛凌簡介

英飛凌成立於1999年，公司在汽車、電源管理與多元市場、工業功率控制及智能卡與安 全業務上為全球提供產品和解決方案。英飛凌在法蘭克福證券交易所（股票代碼：IFX）和美國櫃檯交易市場 OTCQX International Premier（股票代碼：IFNNY）掛牌上市。

根據英飛凌2017年財報，公司2017財年營收55.26億元，同比增長9.11%，淨利潤6.18億元，同比增長6.32%。15-17年公司淨利率平均值為10.13%，ROE平均值為14.84%。

公司的主要產品包括功率器件、傳感器與射頻器件和嵌入式控制器等。公司收入結構中，功率器件貢獻主要收入，營收37.57億元，佔比68%。公司下游客戶中，歐洲地區客戶貢獻主要收入，營收17.68億元，佔比32%。

5.1.2. 英飛凌技術優勢及產品路線

英飛凌推出了採用Trench技術的CoolSiC™ MOSFET系列產品。這種設計能夠緩和平面溝道的電導率，克服性能與魯棒性之間的問題。2018年11月，英飛凌將Sitectra的冷切割技術收入囊中。冷切割是一種高效的晶體材料加工工藝，能將材料損失降到最低。

HybridPACK™是英飛凌推出的全新功率模塊系列，專為混合動力汽車應用設計。汽車應用往往要求更高的可靠性，所以英飛凌開發了逆導型IGBT。2018年3月，英飛凌與上海汽車宣佈成立合資企業，為中國市場生產汽車級框架式IGBT模塊。

IPC(Industrial Power Control)和PMM(Power management&Multimarket)是英飛凌核心的事業部。

英飛凌以成熟技術加強核心市場，同時以新技術打開新興市場。英飛凌通過三個策略加強功率半導體市場：1）延長SiC MOSFET和GaN MOSFET系列產品，並且擴大自有的獨特的300mm晶圓生產。2）增加相鄰領域的投入，如數字功率控制模塊的驅動器算法等。3）增加在新興市場的研發，如電動汽車的充電樁等。

英飛凌的CoolSiC™ MOSFET系列產品組合將在未來幾年延長。第一步是推出不同的拓撲結構，如Sixpack和Halfbridge，涵蓋電源範圍從2kW到200kW。

英飛凌的CoolGaN™ 400V電子模式即將開發。2015年，英飛凌和松下達成協議，聯合採用松下電器的常閉式（增強型）GaN晶體管結構和英飛凌的表貼（SMD）封裝的GaN器件，推出高能效的600V GaN功率器件。2018年6月，英飛凌宣佈將於2018年底開始量產CoolGaN 400V和600V增強型HEMT。

5.2. 安森美半導體（On Semiconductor）

5.2.1. 安森美簡介

安森美成立於1999年，公司聚焦於汽車功能電子化、視覺和自動駕駛、車身和舒適、車載網絡和電源管理等重點領域。安森美在美國納斯達克上市，股票代碼為ONNN。

根據公司2017年財報，公司2017年營收36.23億元，同比增長41.88%。淨利潤5.3億元，同比增長345.19%。15-17年公司淨利率平均值為8.4%，ROE平均值為19.41%。

公司的主要產品包括電源和信號管理、分立及定製器件等。安森美是全球第一大汽車圖像傳感器企業。在全球ADAS市場中，安森美的圖像傳感器佔據了70%的市場份額。

5.2.2. 安森美技術優勢及產品路線

安森美的SiC技術擁有獨特的專利終端結構，它提供更高的雪崩能量、業界最高的非鉗位感應開關（UIS）能力和最低的漏電流。安森美即將推出1200V SiC MOSFET和650V GaN MOSFET產品。安森美的MOSFET產品主要集中在低壓到中壓。

安森美聚焦於汽車傳感器市場的融合。安森美是首家為汽車市場提供專業圖像傳感器的公司。安森美的產品具有低照度解析、寬動態範圍等特性，可以直接滿足到自動駕駛L5等級的需求。2017年安森美收購了IBM雷達設計中心，現在除了圖像傳感器以外，還可以提供包括Radar、Lidar在內的更為完整的傳感器融合方案。

5.3. 羅姆(ROHM)

5.3.1. 羅姆簡介

羅姆成立於1958年，是全球最知名的半導體廠商之一，總部設在日本京都市。1983年羅姆在大阪股票交易所上市，股票代碼為6393。

根據公司2018年財報，公司2018財年營收23.45億元，同比增長12.81%，淨利潤2.2億元，同比增長40.92%。15-18年公司淨利率平均值為8.06%，ROE平均值為4.09%。

公司的主要產品包括IC、分立半導體和模塊等。公司收入結構中，ICs貢獻主要收入，營收1.83億日元，佔比46.2%。其次為分立半導體，營收1.5億日元，佔比37.8%。

5.3.2. 羅姆技術優勢及產品路線

雙溝槽SiC MOSFET是羅姆的代表性產品。為了進一步降低功耗，羅姆成為世界首個開發出雙溝槽結構SiC MOSFET並實現量產的公司。羅姆通過其獨特的雙溝槽結構，提高了門級的強度，可以實現逆變器等電動汽車電力驅動系統的節能。與IGBT相比，羅姆新一代SiC MOSFET的開關損耗降低了73%。另外，羅姆還開發出了兼備業界頂級低傳導損耗和高開關特性的650V耐壓IGBT“RGTV系列（短路耐受能力保持版）”和“RGW系列（高速開關版）”。

羅姆重點專注汽車和工業市場。消費電子是羅姆最大的應用市場，佔總營收的57%。因此羅姆希望增加汽車等其它領域的投入。羅姆在汽車領域的重點是動力傳動系統、車身、ADAS的模擬功率產品。在工業領域則重點發展工廠自動化、能源和基礎設施。

5.4. 聞泰科技

聞泰科技，成立於1993年，1996年8月在上海證券交易所掛牌上市，證券代碼為600745。公司的主要業務為移動終端、智能硬件等產品的研發和製造。聞泰的主要產品包括智能手機、筆記本電腦、其他硬件等。

收購安世半導體佈局汽車領域。安世半導體前身為NXP的標準產品部門，2017年被境內資本收購，這也是中國半導體產業史上最大的一起海外併購案。在汽車領域，安世的終端廠商包括寶馬、瑪莎拉蒂等國際一線品牌。此次收購可以擴大安世在消費電子市場中的份額。

根據公司2017年財報，公司2017財年營收169.16億元，同比增長26.08%，淨利潤3.35億元，同比增長74.48%。2017年公司毛利率8.98%，淨利率1.98%。

安世半導體的中低壓MOSFET全球領先。安世半導體的主要產品包括分立器件、邏輯器件和MOSFET器件。在汽車領域，安世的主要客戶包括博世、比亞迪等；在移動及可穿戴設備領域，有蘋果、谷歌、三星、華為、小米等；在消費領域，有大疆、戴森、LG等。

5.5. 臺基股份

臺基股份，成立於2004年，2010年1月在深圳證券交易所掛牌上市，證券代碼為300046。公司專注於大功率晶閘管及模塊的研發，是我國領先的大功率半導體器件供應商。

公司股權結構中，第一大股東為襄陽新儀元半導體有限責任公司，持股比例30.02%。

根據公司2017年財報，公司2017財年營收2.79億元，同比增長15.10%，淨利潤0.53億元，同比增長35.90%。公司收入結構中，晶閘管貢獻主要收入，佔比51.83%。其次為文化類作品，佔比25.84%。

新能源汽車市場興起，公司有望深度收益。臺基股份的主要產品包括大功率晶閘管、大功率半導體模塊、功率半導體組件等。目前公司已形成年產280萬隻大功率晶閘管的能力。公司將重點開發新型IGBT模塊和IGCT等智能化器件，同時跟蹤以SiC和GaN為代表的第三代寬禁帶半導體器件。

募集資金擬用於新型高功率半導體器件產業升級項目。為了提升公司的盈利能力和核心競爭力，公司正在籌劃非公發行股票事項。其中，項目包含建設月產4萬隻IGBT模塊（兼容MOSFET等）的封測線，兼容月產1.5萬隻SiC等寬禁帶半導體功率器件的封測。另外，公司擬出資10000萬元在北京亦莊經濟開發區投資設立全資子公司北京臺基半導體有限公司，優化公司的產品結構和業務範圍，打造新的業務增長點。

5.6. 揚傑科技

揚傑科技，成立於2006年， 2014年1月在深圳證券交易所掛牌交易，股票代碼為300373。公司的主營業務是功率二極管、整流橋等電子元器件的研發、製造和銷售。目前揚傑擁有3、4、5、6寸晶圓廠，且8寸晶圓廠已在規劃中。

根據公司2017年財報，公司2017財年營收14.70億元，同比增長23.47%，淨利潤2.67億元，同比增長32.18%。揚傑通過IDM模式控制成本，盈利指標領先市場。2017年公司毛利率達35.58%，淨利率18.20%。公司收入結構中，功率半導體器件貢獻主要收入，佔比39.73%。

拓展下游應用業務，提高核心競爭力。揚傑科技的主要產品包括半導體功率器件、功率二極管、整流橋等。公司立足於消費電子、安防、光伏領域，大力拓展汽車電子、工業變頻等高端市場。

5.7. 士蘭微

士蘭微，成立於1997年，2003年3月在上海證券交易所掛牌上市，股票代碼為600460。公司主要從事電子元器件的設計、製造與銷售。公司依靠IDM模式提升產品品質、加強控制成本，向客戶提供差異性的產品與服務，極大地提高了產品的滲透率。

根據公司2018年財報，公司2018財年營收30.26億元，同比增長10.36%，淨利潤0.74億元，同比增長-28.16%。16-18年公司的毛利率平均值為22.28%，淨利率平均值為3.35%。

特色工藝平臺支撐半導體功率器件的研發。在工藝平臺方面，公司依託於已穩定運行的5、6寸芯片生產線和已順利投產的8寸芯片生產線，陸續完成了超薄片槽柵IGBT、超結高壓MOSFET、高密度溝槽柵MOSFET等功率器件的研發。

持續擴充產能，公司進入快速成長期。在2017年12月，士蘭微與廈門市海滄政府簽署了戰略合作協議。根據協議，該項目總投資220億元，旨在海滄區建設兩條12寸特色工藝晶圓生產線，及一條先進化合物半導體器件生產線。

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