功率半导体行业深度研究：功率半导体淡季不淡，看好旺季来临投资机遇.pdf

- 1 - 敬请参阅最后一页特别声明 市场数据 (人民币） 市场优化平均市盈率 18.90 国金半导体指数 3243.70 沪深 300指数 3451.93 上证指数 2761.22 深证成指 8473.43 中小板综指 8419.30 相关报告 1.全年衰退，最糟已过，进入另一波上行周期 -全年衰退，最糟已过， .， 2019.2.18 2. 5G 东风已至， VR/AR 乘势起航 -5G 东风已至， VR/AR乘 .， 2019.2.15 3.芯片封测行业 2018 年业绩遇冷， 2H19下半年恢复可期 -封测 .， 2019.2.1 4.【半导体周报】下半年半导体有望复苏，可折叠手机带动 OLED-.， 2019.1.31 5.【国金计算机周报】政策的快速推动和实质性改善，板块吸引力和发 .， 2018.4.1 樊志远 分析师 SAC执业编号： S1130518070003 (8621)61038318 fanzhiyuan gjzq 鲁洋洋 联系人 luyangyang gjzq 功率半导体淡季不淡，看好旺季来临投资机遇 投资建议 行业策略 ： 功率半导体 是电子装置电能转换与电路控制的核心，未来在新能源（电动汽车、风电、光伏）、工业、电源、变频及 IOT 设备的需求带动下，呈现稳健增长态势， Yole 预测， 2017-2021 年功率器件市场规模 CAGR为 5.39%，其中 MOSFETs（ 5.23%）， IGBT（ 9.02%），功率模块（ 6.20%）。在新能源汽车等新兴需求 拉动下， 2019 年 Q1 功率半导体呈现淡季不淡的趋势，我们认为，二、三季度行业将进入需求旺季，建议买入行业龙头。 推荐组合： 目前国内功率半导体产业链正在日趋完善，技术也正在取得突破，中国是全球最大的功率器件消费国，占全球需求比例高达 40%，且增速明显高于全球，未来在新能源、变频家电、 IOT 设备等需求下，中国需求增速将继续高于全球，行业稳健增长 +国产替代，我们看好 细分行业龙头，推荐： 闻泰科技（安世半导体）、华虹半导体、扬杰科技 。 行业观点 新兴需求驱动，功率半导体淡季不淡： 在新能源 、 变频家电、 IOT 设备等需求拉动下，功率半导体呈现淡季不淡的良好趋势，根据富昌电子 2019 年 Q1市场行情报告， MOSFET、 IGBT 的产品交期依然普遍在 30 周以上，且价格有所上调，其中英飞凌货期最长，达到 39-52 周，晶体管、二极管、逻辑器件货期也大都呈现延长的趋势，涨价趋势明显，供给紧缺情况依然严峻。 2019 年 1月中国新能源汽车产销大幅增长，纯电动是主力军： 根据中汽协数据， 2019 年 1 月，中国新能源汽车产销分别完成 9.1 万辆和 9.6 万辆， 同比比 分别增长 113%和 138%。其中纯电动汽车 占比 78%，产销分别完成 6.7 万辆和 7.5 万辆，同比 分别增长 141.1%和 179.7%。我们看好新能源汽车发展，相对于燃油汽车而言，新能源汽车功率半导体器件使用量大幅增加 ，纯电动增加尤为明显，汽车电动化进程将带动功率半导体器件产业快速发展。 新能源及变频将成为功率半导体器件产业的核心驱动力 ： 燃油车单车半导体价值量约 375 美元，纯电动增加一倍，约 750 美元。其中，传统燃油车中功率器件单车价值量 71 美元， 48V 轻度混动车中功率器件单车价值量 146 美元，重度混动车和插电混动车中功率器件单车价值量 371 美元，而纯电动车中功率器件成本为 455 美元，占比车用半导体 61%，相较于燃油车增长541%。 2016 年汽车 IGBT 市场为 8.64 亿美元， 2022 年将增长至约 20.7 亿美元， 16-22 年 CAGR 为 15.7%。预测太阳能发电量 15-25 年 CAGR 为16.4%，风能发电量 CAGR为 8.8%，对功率半导体的需求拉动亦十分明显。 中国功率半导体产业突围，迎来发展良机： 中国新能源汽车发展较快， 但配套的功率半导体发展相对薄弱， 随着技术的进一步成熟和成本下降的要求，未来有望通过新车型的导入进一步提升 功率半导体 国产化配套比例；安世半导体在功率半导体及逻辑器件领域优势非常明显，闻泰科技收购完成后，有望通过整合，在中国市场发挥更大优势，从而实现在汽车电子、消费电子、工业及通信等领域的快速增长。 2017 年功率半导体器件市场规模达到 185 亿美元，其中采用 12 英寸制程约 20 亿美元，占比约 10.8%，大部分采用 6、 8寸制程，我们研判，未来 3-5 年虽然会有一部分产品转向 12 寸制程，但仍主要以 8 英寸为主。由于 8 英寸晶圆设备已停产，全球晶圆厂在 8 寸扩产方面幅度不大，我们认为，在需求不断提升的情况下， 8 英寸晶圆产能部分产品仍吃紧，车用功率半导体表现尤为明显，需求旺季，功率半导体器件供给紧缺情况更为严重，看好 8 英寸晶圆代工厂华虹半导体。 风险提示 功率半导体 技术突破及市场拓展难度较大，需要持续性投入 ， 竞争激烈。 2528287032133555389842404583180222180522180822181122国金行业 沪深 300 2019年 02月 21 日 创新技术与企业服务研究中心 半导体 行业研究 买入 （ 维持评级 ） ) 功率半导体行业深度研究 证券研究报告 功率半导体 行业深度研究 - 2 - 敬请参阅最后一页特别声明 内容目录 一、新兴需求驱动，功率半导体淡季不淡 .5 1.1 2019年 Q1 功率半导体维持高景气 .5 1.2 2019年 1 月中国电动汽 车销售同比增长 138% .5 二、多点开花，功率半导体器件稳健成长 .6 2.1 电子装置电能转换与电路控制的核心 .6 2.2 全球功率半导体器件需求发展稳健 .7 2.3 中国功率器件市场规模全球首位，国 产替代空间大 .10 三、汽车电动化和智能化为功率器件行业的核心驱动力 .12 3.1 新能源车显著提升单车电子组件价值量 .12 3.2 汽车半导体，智能化及电动化下的”芯”机遇 .13 3.3 轻型车功率器件 2020 年市场超百亿美元， 16-20 年 CAGR达 13.1% .16 四、新能源发电 /储能、家电领域功率器件稳定增长 .19 4.1 光伏风力发电量快速增长，工业功率器件迎新增长动力 .20 4.2 全球家用电器 变频化，是家电功率器件的主要驱动力 .22 五、 MOSFETs 和 IGBT 齐头并进，第三代半导体功率器件放量在即 .23 5.1 汽车和工控领域需求旺盛， 17-21年 MOSFETs 复合增速 5.23% .24 5.2 汽车电动化推动 IGBT 高增长，预测 16-22 年复合增速 15.7% .24 5.3 第三代化合物半导体的新挑战和新机遇，大有作为 .25 六、功率半导体器件由海外巨头统治，国内企业开启国产替代之路 .29 6.1 全球功率半导体呈现欧美日三足鼎立之势 .29 6.2 国内功率半导体突围，迎来发展良机 .31 七、看好行业细分龙头 .32 图表目录 图表 1： 2019年 Q1 MOSFET 及 IGBT 交期及价格趋势 .5 图表 2： 2019 年 Q1 二极管等产品交期及价格趋势 .5 图表 3： 2019年 Q1 整流器等产品交期及价格趋势 .5 图表 4： 2019 年 Q1 晶体管等产品交期及价格趋势 .5 图表 5： 2019年 1 月中国新能源汽车销量（万辆） .6 图表 6： 2019 年 1 月中国新能源汽车销售情况 .6 图表 7： 2019年 1 月中国新能源汽车销量构成 .6 图表 8：功率分立器件主要作用 .7 图表 9：功率分立器件是半导体行业的重要分支 .7 图表 10：全球功率半导体器件市场规模 .8 图表 11： 2023 年全球功率半导体分立器 件市场增长预测（百万美元） .8 功率半导体 行业深度研究 - 3 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 12：功率半导体器件应用领域 .9 图表 13：功率半导体器件下游应用市场占比 .9 图表 14： MOSFET、 TGBT 和 BJT性能对比 .10 图表 15： 2017 年功率器件细分占比 .10 图表 16： MOSFET 结构图 .10 图表 17： IGBT 结构图 .10 图表 18：中国功率器件市场规模 . 11 图表 19：功率器件全球各地区市场占比 . 11 图表 20：功率器件各产品中国市场占比 . 11 图表 21： TI 中国销售占比 .12 图表 22： 英飞凌中国销售占比 .12 图表 23：中国汽车电子市场空间 .12 图表 24：全球新能源车销量（万辆） .13 图表 25：中国新能源车销量 （万辆） .13 图表 26：汽车电子成本占比 .13 图表 27：中国新能源汽车电子市场 .13 图表 28： 2016-2021 年全球半导体主要细分行业市场规模复合增速 .14 图表 29：全球汽车半导体市场规模及增速 .14 图表 30：中国汽车半导体市场规模及增 速 .15 图表 31： 2015 和 2020 年汽车半导体各模块市场占比变化 .15 图表 32： 2015 到 2020 年各主要细分产品中新增半导体市场空间 .16 图表 33：汽车主动安全系统 .16 图表 34： 2018M5 不同电动化汽车车用半导体价 值量 .17 图表 35： 2020 年全球各类轻型车销量预测 .17 图表 36：功率器件在汽车中的应用 .18 图表 37： 新能源车电力驱动系统功能模块 .18 图表 38：不同电动化汽车驱动系统新增功率器件量 .19 图表 39：电源管理行业应用越来越广泛 .20 图表 40：全球发电量 .20 图表 41：全球可再生能源发电量 .20 图表 42：风电和光伏增长情况（百万欧元） .21 图表 43：可再生能源发电方案 .21 图表 44：全球储能累计装机量 .21 图表 45：全球储能每年新增装机量 .22 图表 46：全球储能装置每年功率器件市场空间 .22 图表 47：可变频家电和不可变频家电销量趋势 .23 图表 48：功率器件个细分产品发展趋势 .23 图表 49： 2023 年 MOSFET 市场规模预测 .24 图表 50： 2022 年 MOSFETs 各应用领域市场占比预测 .24 功率半导体 行业深度研究 - 4 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 51：不同应用 IGBT 市场规模（含模组） .25 图表 52： IGBT 技术发展历程 .25 图表 53：半导体各材料物理化学性能对比 .26 图表 54： SiC元件产业发展与应用 .26 图表 55：未来功率器件发展趋势 .27 图表 56：典型的 EV/HEV电路框图及适用于 SiC/GaN的可能性 .28 图表 57：未来十年 SI仍将主导电动汽车市场、但是化硅模块将迅猛增长 .28 图表 58： SiC半导体各领域应用增长（不包括电动汽车） .29 图表 59： SiC半导体各类型产品增长（不包括电动汽车） .29 图表 60： SiC基功率器件在快速大功率充电方面优势明显 .29 图表 61： 2017 年全球功率分立器件和模组市场格局 .30 图表 62： 2017 年 MOSFET 全球各公司占比 .30 图表 63： 2017年 MOSFET 全球前十大公司市占率 .30 图表 64： 2017 年分立 IGBT 全球市场竞争格局 .30 图表 65： 2017 年分立 IGBT 全球前十大公司市占率 .30 图表 66： 2017 年 IPMs全球竞争格局 .31 图表 67： 2017 年 IPMs 全球前十 大公司市占率 .31 图表 68： 2017 年 IGBT 模组全球竞争格局 .31 图表 69： 2017 年 IGBT 全球前十大公司市占率 .31 图表 70： 2017 年功率半导 体 12英寸制程占比 .32 功率半导体 行业深度研究 - 5 - 敬请参阅最后一页特别声明 一、 新兴需求驱动， 功率半导体淡季不淡 1.1 2019 年 Q1 功率半导体维持高景气 在 新能源（电动汽车、光伏、风电）、变频家电、 IOT 设备等需求 拉动 下 ，功率半导体呈现淡季不淡的良好趋势，根据 富昌电子 2019 年 Q1 市场行情报告 ， Mosfet、 IGBT 的产品交期依然普遍在 30 周以上，且价格有所上调。 高低压 MOSFET、 IGBT 英飞凌货期最长，达到 39-52 周，供给紧缺情况依然严峻。 图表 1： 2019年 Q1 MOSFET 及 IGBT 交期及价格趋势 图表 2： 2019年 Q1 二极管等产品 交期及价格趋势 来源： FUTURE ELECTRONICS， 国金证券研究所 来源： FUTURE ELECTRONICS， 国金证券研究所 晶体管、 二极管 、逻辑器件货期也大都呈现延长的趋势，涨价趋势明显。 图表 3： 2019年 Q1 整流器 等产品交期及价格趋势 图表 4： 2019年 Q1 晶体管等产品 交期及价格趋势 来源： FUTURE ELECTRONICS， 国金证券研究所 来源： FUTURE ELECTRONICS， 国金证券研究所 1.2 2019 年 1 月 中国 电动汽车 销售 同比增长 138% 功率半导体 行业深度研究 - 6 - 敬请参阅最后一页特别声明 中国汽车工业协会（以下简称“中汽协”）发布的 2019 年新一期的产销数据， 2019 年 1 月，新能源汽车产销分别完成 9.1 万辆和 9.6 万辆，比上年同期分别增长 113%和 138%。 其中纯电动汽车产销分别完成 6.7 万辆和 7.5 万辆，比上年同期分别增长141.1%和 179.7%；插电式混合动力汽车产销分别完成 2.4 万辆和 2.1 万辆，比上年同期分别增长 59.9%和 54.6%。 图表 5： 2019年 1 月中国新能源汽车销量（万辆） 图表 6： 2019年 1 月中国新能源汽车销售情况 来源： EV世纪， 国金证券研究所 来源： EV世纪， 国金证券研究所 纯电动依然是新能源市场的主力军，占据着 78%的市场份额。但混合动力自 2018 年起就表现出强大的市场增势，在后补贴时代，综合性能更强的混合动力车型会更具市场竞争力。 图表 7： 2019年 1 月中国新能源汽车销量 构成 来源： EV世纪， 国金证券研究所 我们看好新能源汽车产业的发展， 相对于传统汽车而言， 新能源汽车 单车功率半导体器件使用量成倍增长，汽车电动化进程 将带动功率半导体器件产业快速发展 。 二 、 多点开花， 功率 半导体 器件 稳健成长 2.1 电子装置电能转换与电路控制的核心 功率器件是电子装置电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电压和频率，或将直流转换为交流，交流转换为直流等的电力转换，也可精准的将发动机从低速到高速的循环运转，或用于太阳能电力转送至电站，或给各家电、电器等提供安定的电源，并同时可具有节能的功效。 功率半导体 行业深度研究 - 7 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 8：功率 分立器件 主要作用 来源：富士电机 ， 国金证券研究所 2.2 全球功率 半导体 器件 需求发展稳健 功率器件是半导体的一个重要分支 ， 根据 WSTS 的统计 ， 2017 年全球功率器件产值 同比增长 10.7%， 在半导体 总 产值中占比 5.3%。 功率器件可以分为 电源 管理 IC、功率模组和功率分立器件三大类 ， 其中功率分立器件又可以分为全控制器件、半控制器件和不可控器件。 图表 9： 功率分立器件是半导体行业的重要分支 来源： 中国产业信息网 ， 国金证券研究所 Yole预测 ， 2016 年全球功率器件市场规模约为 292 亿美元 ， 预计至 2022 年市场规模将增长至 364 亿美元 ， 2016-2022 年复合增速为 3.8%。其中 ，2022 年电源管理 IC 市场规模约为 187 亿美元 ， 2016-2022 年复合增速为3.4%；功率模组市场规模约为 50 亿美元 ， 复合增速为 7.0%；功率分立器件市场规模约为 137 亿元 ， 复合增速为 3.1%。 功率半导体 行业深度研究 - 8 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 10： 全球功率 半导体 器件市场规模 来源： Yole， 国金证券研究所 2017 年，功率分立器件市场规模约 154 亿美元，同比增长 12.2%，主要是电动汽车及 IOT 等新兴市场需求，预计到 2023 年将达到 188 亿美元，2016-2023 年年均复合增速 4.4%。 图表 11： 2023年全球 功率 半导体 分立器件 市场增长预测（百万美元） 来源： Yole， 国金证券研究所 功率 半导体 器件可用于几乎所有的电子制造业 ， 其下游 应用非常广泛 ， 包括新能源（风电、光伏、电动汽车）、消费电子、智能电网、轨道交通等 ，根据每个细分产品的 物理 性能不同 （主要是针对高频和高功率两大性能） ，不同的功率 器件 （ MOSFET、 IGBT、 SiC等） 可以应用于不同的领域 。 功率半导体 行业深度研究 - 9 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 12：功率 半导体 器件应用领域 来源： SIMIT， 国金证券研究所 功率 半导体 器件 按照下游应用领域 ， 主要可以分为五大类 ， 包括工业控制（市场占比约为 23%） ， 消费电子（ 20%） ， 计算机（ 20%） ， 汽车电子（ 18%） ， 网络通信（ 15%）。 图表 13：功率 半导体 器件下游应用市场占比 来源：前瞻产业研究院 ， 国金证券研究所 MOSFET、 IGBT、 整流桥 是 功率 半导体 器件中 最为重要的三个细分产品 ，2017 年 MOSFET 在功率器件 中的占比达到 41%，整流桥 21%， 功率模块占比 23%， IGBT 则为 7%。 功率半导体 行业深度研究 - 10 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 14： MOSFET、 TGBT和 BJT 性能对比 图表 15： 2017 年 功率器件 细分 占比 特性 BJT MOSFET IGBT 驱动方法 电流 电压 电压 驱动电路 复杂 简单 简单 输入阻抗 低 高 高 驱动功率 高 低 低 开关速度 慢（ us） 快（ ns） 中 开关频率 低 快（小于1MHz） 中 安全工作区 窄 宽 宽 饱和电压 低 高 低 来源：菱端电子 ， 国金证券研究所 来源： Yole， 国金证券研究所 MOSFET： MOSFET 全称金属氧化物半导体场效应管 ， 是一种可以广泛使用在类比电路与数位电路的场效晶体管 ， 依照其“通道”的极性不同，可分为 n-type与 p-type的 MOSFET。 在普通电子电路中， MOS 管通常被用于放大电路或开关电路， 而在主板上的电源稳压电路中， MOSFET 扮演的角色主要是判别电位 。 MOSFET 器件速度极快 ， 耐冲击性好 ， 故障率低 ， 电导率负温度系数 ， 扩展性好。 大功率应用时成本不敏感，因此低压大电流是 MOSFET的强项。 IGBT： IGBT 全称 绝缘栅双极晶体管，它是由 BJT 和 MOSFET（组成的复合全控型电压驱动式功率器件。 IGBT 是在 VDMOSFET 基础之上演化发展而来的，结构十分相似 ， 主要不同之处是 IGBT 用 P+衬底取代了 VDMOS的 N+衬底 ， 形成 PNPN 四层结构 ， 正向导通时 J1 结正偏 ， 发生一系列反应，产生 PN 结电导调制效应 ， 从而有效降低了导通电阻和导通电压，增大了 IGBT 的流通能力。 IGBT 具有电导调制能力 ， 相对于功率 MOSFET和双极晶体管具有较强的正向电流传导密度和低通态压降。 IGBT 稳定性比MOSFET 稍差 ， 强于 BJT， 但 IGBT 耐压比 MOSFET 容易做高，不易被二次击穿而失效，易于高压应用领域。 图表 16： MOSFET 结构图 图表 17： IGBT 结构 图 来源： 国际电子商情 ， 国金证券研究所 来源： 亨力拓电子， 国金证券研究所 2.3 中国功率器件市场规模全球首位 ， 国产替代空间大 根据赛迪顾问统计 ， 2016 年 ， 中国功率器件 （包括功率 IC和功率模组）的市场规模达到 1494.5 亿元 ， 2017 年市场规模则为 1611.1 亿元 ， 同比增长