功率半導(dǎo)體的“國(guó)產(chǎn)替代”春天，能否如約而至？

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

功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，我國(guó)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(guó)產(chǎn)替代”的春天。但是，這個(gè)春天是否會(huì)如約而至？還是會(huì)跟著一場(chǎng)倒春寒？張老先生看好的機(jī)遇，又會(huì)如何展開(kāi)？我們今天就來(lái)聊一聊。

01. 并不土的百億美金市場(chǎng)

功率半導(dǎo)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(shí)現(xiàn)各種功率轉(zhuǎn)換。它以前名字叫做“電力半導(dǎo)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(yù)為電力電子裝置中的“CPU”。

電力，聽(tīng)起來(lái)似乎很“土”的感覺(jué)，但是這個(gè)領(lǐng)域的下游空間并不小，未來(lái)依然是百億美元市場(chǎng)。華安證券梳理了三個(gè)主要領(lǐng)域：新能源、光伏風(fēng)電等、家電。咱們逐一看下。
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IGBT 是新能源汽車(chē)重要的核心電子器件之一，成本可達(dá)到新能源車(chē)總造價(jià)的 8%；并且由于傳統(tǒng)燃油車(chē)功率半導(dǎo)體器件電壓低，只需要硅基的 MOSFET，新能源車(chē)產(chǎn)業(yè)對(duì)于 IGBT 的需求可以說(shuō)是完全的純?cè)隽俊?/p>

除去車(chē)用 IGBT 外，作為充電設(shè)備中功率轉(zhuǎn)換的核心器件，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也極大地?cái)U(kuò)充了 IGBT 市場(chǎng)的基本盤(pán)。華安團(tuán)隊(duì)假設(shè)單車(chē)平均 IGBT 用量逐漸下滑至 2025 年的 430 美元 / 車(chē)，2025 年預(yù)測(cè)中國(guó)新能源車(chē)銷(xiāo)量 504 萬(wàn)輛，那么就是 22 億美金，全球預(yù)計(jì) 60 億美金。

光伏領(lǐng)域，據(jù) Bloomberg 預(yù)測(cè)，2025 年全球光伏新增裝機(jī)接近 300GW，風(fēng)電也比照光伏 5 年 2.5 倍左右的增長(zhǎng)，對(duì)應(yīng) IGBT 的全球需求量級(jí)在 12-15 億美金。

在家電領(lǐng)域，主要是變頻空調(diào)帶來(lái)增長(zhǎng)，按照國(guó)家政策，2020 年停止生產(chǎn)非變頻空調(diào)，2021 年停止銷(xiāo)售非變頻空調(diào)。而目前變頻空調(diào)的市場(chǎng)占比只有 50%，這就意味著未來(lái)短短半年的時(shí)間內(nèi)變頻空調(diào)要增產(chǎn)一倍。預(yù)計(jì) 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(yù)計(jì) 24 億美金。

因此，整體來(lái)看，在 2025 年左右，IGBT 全球市場(chǎng)達(dá)到 110 億美金左右，比現(xiàn)在的 60 億美金市場(chǎng)，幾乎翻倍。

02. 后進(jìn)者困境

功率器件領(lǐng)域，有一個(gè)重要現(xiàn)象：后進(jìn)者實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)拓展并不容易（也就是說(shuō)，國(guó)產(chǎn)化替代空間高，但未必好實(shí)現(xiàn)）。主要原因有兩個(gè)：

首先，下游客戶(hù)多為電力、工業(yè)、汽車(chē)等領(lǐng)域，這些客戶(hù)對(duì)穩(wěn)定性、安全性要求非常高，寧可多花錢(qián)也要少出事。新進(jìn)入者驗(yàn)證期很久，而在驗(yàn)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(gè)領(lǐng)域不單純依賴(lài)設(shè)計(jì)能力，更重要的是行業(yè)經(jīng)驗(yàn) 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(shí)長(zhǎng)，可能效果也差很多。所以，老一輩的經(jīng)驗(yàn)就很關(guān)鍵，一步步摸索。但如果實(shí)現(xiàn)效能 10%的提升，那也是千億萬(wàn)億的市場(chǎng)空間。

目前這個(gè)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(wú)疑都是靠了德國(guó)、日本先進(jìn)工業(yè)體系的大山，又通過(guò)“先發(fā)優(yōu)勢(shì)”，牢牢占據(jù)了市場(chǎng)。

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坦白而言，在正常的商業(yè)環(huán)境下，國(guó)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(hù)憑什么換？

03. 國(guó)產(chǎn)替代春天

商業(yè)并非一成不變，而國(guó)產(chǎn)化替代趨勢(shì)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(kuò)大化，即使現(xiàn)在歐洲、日本尚未表態(tài)，但是國(guó)內(nèi)公司不得不警惕，需要扶持國(guó)內(nèi) IGBT 來(lái)預(yù)防萬(wàn)一。商業(yè)的生態(tài)平衡，唯有強(qiáng)硬外力打破。

其次，行業(yè)未來(lái)的增量，也集中在了中國(guó)。新能源車(chē)、光伏、風(fēng)電等新興領(lǐng)域，都是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

未來(lái)幾年我國(guó)對(duì) IGBT 的需求占比將逐漸提升到 50%左右，“主場(chǎng)作戰(zhàn)”的優(yōu)勢(shì)將極大提升國(guó)內(nèi) IGBT 企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。前文有過(guò)闡述，到 2025 年新能車(chē)及其配套產(chǎn)業(yè)幾乎可以“再造”一個(gè) IGBT 市場(chǎng)，而這市場(chǎng)的大部分份額都集中在中國(guó)。

這塊蛋糕目前來(lái)講最大的受益者有比亞迪半導(dǎo)體。截至 2019 年，比亞迪半導(dǎo)體雖然只占據(jù)國(guó)內(nèi)車(chē)規(guī)級(jí) IGBT 18%的市場(chǎng)份額，但作為第一家自主研發(fā)、生產(chǎn)車(chē)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(guó)內(nèi)目前技術(shù)也已經(jīng)有了改善。我國(guó)功率半導(dǎo)體大概是從 2005 年開(kāi)始，從美國(guó)國(guó)際整流器（IR）公司，回國(guó)了不少人才。包括斯達(dá)半導(dǎo)湯藝、達(dá)新半導(dǎo)體陳智勇、陸芯科技張杰、銀茂微電子莊偉東等博士。

經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，技術(shù)都有了提升。比如斯達(dá)半導(dǎo)，國(guó)產(chǎn)化芯片自給率達(dá)到了 50%。中車(chē)時(shí)代半導(dǎo)體擁有國(guó)內(nèi)首條、全球第二條 8 英寸 IGBT 芯片。而華為等研發(fā)實(shí)力雄厚的大廠，也相繼入局 IGBT，高投入也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)產(chǎn)替代的進(jìn)程。

國(guó)內(nèi) IGBT 主要受制于晶圓生產(chǎn)的瓶頸，沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的代工廠進(jìn)行 IGBT 的代工，但是隨著中芯國(guó)際紹興工廠和青島芯恩半導(dǎo)體扥晶圓廠的落成，相信這個(gè)局面會(huì)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(guó)和美國(guó)處于跟隨態(tài)勢(shì)，我國(guó)的材料科學(xué)則相對(duì)落后。

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

04. 結(jié)語(yǔ)

功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，新材料的使用，也會(huì)加速改變行業(yè)格局。當(dāng)前新的材料技術(shù)是 SiC。它能將新能源車(chē)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(gè)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?xún)r(jià)比階段仍需要三到五年。一方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)也已經(jīng)進(jìn)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(dāng)前行業(yè)投資的核心矛盾，依然是國(guó)內(nèi)廠商在工控、家電、新能源等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)份額的快速提升。這是值得期待的。