半导体分立器件产业现状分析

导读

分立器件行业是半导体产业中一个重要分支。当前半导体分立器件产业正在发生深刻的变革，以碳化硅、氮化镓等材料为代表的新材料半导体因其优异的性能而受到行业关注。本期1°姐将为大家介绍整个半导体分立器件产业的相关情况。

半导体分立器件技术发展概述

分立器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等半导体功率器件产品；其中，MOSFET和IGBT属于电压控制型开关器件，相比于功率三极管、晶闸管等电流控制型开关器件，具有易于驱动、开关速度快、损耗低等特点。

在分立器件发展过程中，20世纪50年代，功率二极管、功率三极管面世并应用于工业和电力系统。20世纪60至70年代，晶闸管等半导体功率器件快速发展。20世纪70年代末，平面型功率MOSFET 发展起来；20世纪80年代后期，沟槽型功率MOSFET 和IGBT 逐步面世，半导体功率器件正式进入电子应用时代。20世纪90年代，超结MOSFET 逐步出现，打破传统“硅限”以满足大功率和高频化的应用需求。2008年，英飞凌（Infineon）率先推出屏蔽栅功率MOSFET，半导体功率器件的性能进一步提升。对国内市场而言，功率二极管、功率三极管、晶闸管等分立器件产品大部分已实现国产化，而MOSFET、IGBT等分立器件产品由于其技术及工艺的先进性，还较大程度上依赖进口，未来进口替代空间巨大。分立器件各代产品特点及市场状况如下表所示：

半导体分立器件行业的基本情况

1、半导体分立器件行业发展现状

分立器件行业是半导体产业中一个重要分支。据国家统计局规模以上工业统计数据显示，近几年来，分立器件行业规模以上企业主营业务收入占半导体行业规模以上企业主营业务收入的比重维持在22%-25%之间。

相较于国际半导体行业集中度较高、技术创新能力强等特点，我国半导体分立器件行业起步晚，受制于国际半导体公司严密的技术封锁，大多依靠自主创新。国内半导体分立器件企业通过长期技术积累，一些半导体芯片技术已突破瓶颈，芯片的研发设计能力不断提高，品牌知名度和市场影响力也日益增强。目前，我国已经成为全球最重要的半导体分立器件制造基地和全球最大的半导体分立器件市场，中国半导体分立器件收入占全球比重上升趋势明显。据中国半导体行业协会统计数据显示，2017 年我国半导体分立器件市场规模已达到2,473.9 亿元。但从技术发展水平看，目前国内半导体分立器件行业整体技术水平仍与国际领先水平存在一定的差距。随着国家鼓励政策的大力扶持、半导体分立器件国产化趋势显现以及下游应用领域需求增长的拉升，我国半导体分立器件行业蕴含着巨大的发展契机。

2、半导体分立器件行业市场规模

（1）行业产销规模

改革开放以来，我国电子电气在下游行业的应用分布越来越广泛，计算机、消费电子、汽车电子、工业电子等众多下游行业呈现爆发式增长，直接拉动国内半导体分立器件行业的蓬勃发展，半导体分立器件的产销规模持续、快速增长。

2011 年，我国半导体分立器件行业的整体销售规模为1,388.6 亿元，至2016年销售规模已达2,237.7 亿元；2016 年以来，随着国内经济结构转型升级，物联网、新能源、新材料、节能环保和新一代通信网络等新兴行业强力发展，推动了我国电子制造产业快速回升，大大拉升了对上游半导体分立器件产品的需求。2017 年，我国半导体分立器件全年销售规模已达2,473.9 亿元，较2016 年增长10.60%。2011 年至2017 年，我国半导体分立器件的销售规模年均复合增长率达到10.10%，具体销售情况如下图所示：

下游市场需求直接拉动了半导体分立器件的生产规模。改革开放以来，特别是进入21 世纪后，我国半导体分立器件行业内企业不断增加，分立器件的产量随之攀升；2011 年，我国半导体分立器件的整体生产规模为4,134.1 亿只，至2017年增长至7,301.5 亿只，年均复合增长率达到9.94%。

（2）行业整体市场需求规模

我国分立器件市场各应用领域均保持着较高的增长速度，占据我国分立器件市场主要份额的应用领域为计算机、消费电子、汽车电子、工业电子市场等。近年来新能源汽车/充电桩、智能装备制造、物联网、光伏新能源等新兴应用领域将成为国内半导体分立器件产业的持续增长点，行业呈现良好的发展态势。国内半导体分立器件行业内企业在技术研发、先进设备方面进行了大量投资，紧跟国际先进企业的技术发展，并向中高端产品领域渗透。从市场需求来看，2011 年至2017 年国内半导体分立器件市场需求保持了13.11%的年均复合增长；2017年国内半导体分立器件市场需求达到2,458.1 亿元，同比2016 年的2,218.2 亿元增长率达到10.80%，继续保持着高速增长趋势。其中，半导体功率器件仍是带动中国半导体分立器件市场加速增长的主要动力。

技术水平的提升使得分立器件应用领域逐步拓展，并推动了国内半导体分立器件需求的高速增长。新能源汽车/充电桩、智能装备制造、物联网、光伏新能源等新兴领域的增长点持续火热，这为我国半导体分立器件的产业发展创造了良好的市场机遇。随着“中国制造2025”、“互联网+”等行动指导意见以及“国家大数据战略”相继组织实施，国内半导体分立器件市场将迎来更广阔的前景。预计2018 年，在市场需求拉动以及产业政策、资本市场等多重有利因素支持下，国内半导体分立器件将保持高速增长。根据中国半导体行业协会预测，2018 年中国半导体分立器件市场需求将达到2,673.1 亿元，到2020 年分立器件的市场需求将达到3,103.5 亿元。从中长期来看，国内半导体市场需求仍将呈现较快的增长势头。

（3）半导体分立器件进出口规模

半导体行业发源于欧美，日韩及中国台湾在产业转移中亦建立了先进的半导体工业体系。中国半导体起步晚、追赶难度较大。近年来，我国高度重视半导体行业的发展，不断出台多项鼓励政策大力扶持包括分立器件在内的半导体行业。随着国内半导体分立器件厂商逐步参与到国际市场的供应体系，以及下游行业大力创新对上游分立器件行业的驱动，我国半导体分立器件行业已获得长足发展，并逐步形成对国外产品的替代。据中国半导体行业协会统计，2010 年至2014 年中国半导体分立器件产品进口额基本保持增长趋势，2014 年进口额达313.8 亿美元。2017 年中国半导体分立器件进口金额为281.8 亿美元，相较于2014 年进口额下降了10.20%。

在国内半导体分立器件市场需求迅速扩大的态势下，我国对半导体分立器件的进口数量和进口金额均呈现下降趋势。近年来，我国半导体分立器件行业的产销规模不断扩大，对国外产品的进口替代效应不断凸显。未来，随着国内半导体分立器件行业逐步突破高端产品的技术瓶颈，我国半导体分立器件对进口的依赖将会进一步减弱，进口替代效应将显著增加。

（4）半导体功率器件市场需求规模

半导体功率器件是半导体分立器件中的重要组成部分。据中国半导体行业协会统计，半导体功率器件是带动中国半导体分立器件市场加速增长的主要动力。半导体功率器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等，几乎用于所有的电子制造业，包括计算机、网络通信、消费电子、汽车电子、工业电子等电子产业。此外，新能源汽车/充电桩、智能装备制造、物联网、光伏新能源等新兴应用领域逐渐成为半导体功率器件的重要应用市场，从而推动其需求增长。

市场研究机构IC Insights 指出在各类半导体功率器件组件中，未来增长最强劲的产品将是MOSFET 与IGBT 模块。主要的半导体功率器件（MOSFET 和IGBT）的市场需求规模如下：

① MOSFET

金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管，具有导通电阻小，损耗低，驱动电路简单，热阻特性好等优点，特别适合用于电脑、手机、移动电源、车载导航、电动交通工具、UPS 电源等电源控制领域。

随着消费电子、汽车电子和工业电子为主的市场销售稳定增长，2016 年MOSFET 市场规模持续增长。得益于市场对高效能电子器件的需求增加，预计MOSFET 市场未来将继续稳定增长。2016 年，全球MOSFET 市场规模达到62亿美元，预计2016 年至2022 年间MOSFET 市场的复合年增长率将达到3.4%；预计到2022 年，全球MOSFET 市场规模将接近75 亿美元3。特别地，随着全球新能源汽车规模的增长，2016 年至2022 年间MOSFET 在汽车应用领域的市场需求预计将以5.1%的复合年增长率快速增长；到2022 年，其在汽车应用领域的需求将超越计算机和数据存储领域，占总体需求市场的22%。

② IGBT

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是由双极型三极管（BJT）和MOSFET组成的复合全控型电压驱动式半导体功率器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和双极型三极管（BJT）的低导通压降两方面的优点，IGBT驱动功率小而饱和压降低，非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统，如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等。

IGBT 是新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件，成本占到新能源汽车整车成本的10%，占充电桩成本的20%。由于未来几年新能源汽车/充电桩等新兴市场的快速发展，IGBT 等半导体功率器件将迎来黄金发展期。在全球市场上，未来IGBT 市场规模的快速增长主要受益于其在节能、能效提升等方面发挥的重要作用。根据市场研究机构Yole Developpement预测，2018 年全球IGBT 市场总值将达到60 亿美元，市场空间巨大。预计未来五年我国新能源汽车和充电桩市场将带动200 亿元IGBT 模块的国内市场需求4。根据中国产业信息网数据，截至2015 年，我国IGBT 市场规模达到94.8 亿元，2008 年至2015 年复合增长率达到13.65%；但我国IGBT 起步晚，未来进口替代空间巨大。

3、半导体分立器件行业发展趋势

（1）行业集中度提升，呈现外延式发展趋势

全球前十大半导体分立器件厂商均为国外企业，其总体份额占全球市场份额的50%以上且格局较为稳定。相较于国外，我国半导体分立器件行业较为分散，虽然我国规模以上半导体分立器件行业内企业数量众多，但只有少数企业具备芯片研发、设计、制造等方面的竞争优势。随着少数具备竞争优势的企业通过持续技术积累和自主创新不断扩大产品知名度和市场占有率，国内半导体分立器件行业的整体集中度将不断提升。近年来，全球半导体分立器件行业出现收购热潮，拥有制造能力成为国际龙头企业的重要战略发展方向。借鉴其发展经验，国内行业内企业也将不断拓展封装测试甚至芯片代工等方面的制造能力，向制造端延伸的外延式发展将成为未来发展的主流趋势。

（2）替代外资同类产品市场空间巨大

目前全球半导体分立器件中高端产品生产厂商主要集中在欧美、日本和中国台湾。我国半导体分立器件行业的整体实力与上述地区仍有较大差距，仍需从国外进口大量的特别是高端的半导体分立器件产品。但近几年来，国内半导体分立器件企业技术水平和供应能力逐步提升，半导体分立器件产业发展迅猛，这为国内半导体分立器件产品替代进口同类产品创造了巨大的空间。根据中国半导体行业协会统计，2017年中国半导体分立器件进口金额为281.8亿美元，相较于2014年进口额下降了10.20%。未来，国内行业内优秀企业将凭借地缘、技术和成本等方面的优势获得更多的发展机会，这也将大大增强我国半导体分立器件产品替代外资同类产品的能力。

（3）模块化、集成化的行业技术发展趋势

半导体分立器件应用于广泛的产品类别，下游产品对电能转换效率、稳定性、高压大功率需求及复杂度提出了更高要求。半导体分立器件的组装模块化和集成化能有效满足上述要求，并有助于增进便利性、优化客户使用体验及保障产品配套性和稳定性，将成为行业技术发展的主流趋势。同时，随着工艺技术的不断升级，分立器件能够实现更高性能、更快速度、更小体积，这为模块化和集成化创造了技术条件。

（4）国内半导体材料有望实现突破

当前半导体分立器件产业正在发生深刻的变革，其中新材料成为产业新的发展重心。以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等材料为代表的新材料半导体因其宽禁带、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等优异的性能而受到行业关注，有望成为新型的半导体材料。SiC、GaN等半导体材料属于新兴领域，具有极强的应用战略性和前瞻性。目前美欧、日韩及台湾等地区已经实现SiC、GaN等新材料半导体功率器件的量产。国内行业内企业通过多年的技术和资本积累，依托国家产业政策的重点扶持，也已开始布局新型半导体材料领域。由于新型半导体材料属于新兴领域，国内厂商与国际巨头企业的技术差距不断缩小，因此有望抓住机遇、实现突破并抢占未来市场。

资料来源：无锡新洁能股份有限公司招股说明书

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首发于微信公众号：材料深一度

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