半导体逆全球化发展趋势明显,成熟制程芯片国产替代迎来难得的窗口期。又逢能源改革和国产电动汽车产业飞速发展的历史机遇,以MOSFET为代表的功率器件将率先开启国产替代加速的进程。预计至2026年MOSFET国产替代比例将超过60%。
功率器件的发展比较成熟,已经多年没有理论创新,国内企业与国际头部企业之间的差距正在逐渐缩小。MOSFET器件尤其明显,技术和结构相对已经固化,国内企业也深耕了多年,经验积累充足。因此,未来几年以MOSFET为代表的功率器件国产化率将大幅提升,提升幅度领先于大多数半导体产品。
终端市场及趋势
2021年全球MOSFET市场规模首次突破100亿美元,达到113.2亿美元,增长速度达到33.6%;同期国内市场为46.6亿美元,增长速度达到37.9%,高于全球水平,主要原因是国内新能源汽车产业飞速发展带来了新的产品应用场景。
未来几年(2022-2026年),全球MOSFET市场还将持续增长,2023年增长率回落到3.3%之后缓慢反弹,至2026年市场规模将达到160.6亿美元。同期,国内MOSFET市场增长将略高于全球,至2026年国内市场规模达到69.5亿美元。随着国内MOSFET市场的持续快速增长,中国市场在全球市场的占比也将持续提升,从2021年的41.2%提升至43.3%。
汽车(含充电桩)、工业、消费(含家电)和通信市场是MOSFET最主要的四个应用细分市场。2021年受缺芯和涨价影响,各个细分市场涨幅均超过25%,其中汽车类MOSFET市场增长达到56.7%。
未来几年,汽车市场在四个细分市场中增速会长期处于领跑位置,主要是受国内新能源汽车产业快速发展带动。
细分产品市场及趋势
2021年平面型、沟槽型和超结型市场份额分别为44.6%、40.8%和14.6%。从市场规模看,平面型、沟槽型和超结型MOSFET市场都将持续增长。主要原因是受互联网和电子信息产业发展影响,更多产品向电子终端发展,最典型案例是汽车走向电动化、网联化和智能化,成为单体使用芯片最多的终端之一。
从在MOSFET市场中的比重看,在双碳经济和交流变直流的需求变化趋势下,市场对高压MOSFET需求将持续增加,平面型和超结型市场将受益,市场份额将持续增加。受消费电子市场低迷拖累,沟槽型MOSFET市场涨幅不及平面型和超结型,导致市场份额由2021年的40.8%逐渐下降至2026年的35.7%。
2021年中低压、高压和超高压市场份额分别为63.1%、26.4%和10.5%,中低压市场占据较大市场份额。从市场规模看,未来几年中低压、高压和超高压MOSFET市场都将持续增长。
从在MOSFET市场中的比重看,市场对高压、超高压MOSFET需求将持续增加,两者份额将持续提升。中低压MOSFET涨幅不及高压和超高压,导致市场份额由2021年的63.1%逐渐下降至2026年的53.8%。
前面提到平面型MOSFET是参数易调节并且应用较为广泛的一类产品,工作电压可以覆盖中低压、高压和超高压。2021年,在平面型MOSFET市场中,中低压产品市场占比50%,高压和超高压分别占比34.6%和15.7%。从占比发展趋势看,中低压市场的份额在下降,高压和超高压市场份额在上升,与MOSFET整体市场一致。
不同电压段各个结构市场份额
2021年,中低压段、高压段和超高压段不同结构之间的产品比例如图。这一比例在未来几年基本保持不变。
国产化替代进程
2021年,中国MOSFET市场规模达到46.6亿美元,国产化率达到30.5%。预计随着国产替代加速,至2026年MOSFET的国产化率将达到64.5%。
从结构上看,平面型和沟槽型的国产化率高于超结型,至2026年三者的国产化率分别达到68.7%、66.6%和47.9%,相比2021年均提升了30%左右。
从电压段看,中低压段的国产替代领先于高压和超高压市场,至2026年三者分别达到82.7%、46.2%和21.5%,其中中低压、高压的国产化率相比2021年提升较大,分别提升46.9%、23.3%,而超高压国产化率仅提升了6.3%。
2021年平面型MOSFET市场,中低压、高压和超高压的国产化率分别达到42.2%、29.9%和18.2%。预计到2026年,中低压、高压和超高压的国产化率将分别提升至85%,67.4%和44.4%。
国产替代痛点
1.国内企业平面MOSFET以VDMOS为主,缺乏高元胞密度的低功耗功率产品。
2.国内厂商在高压、超高压MOSFET的效率、性能、可靠性、高低压兼容性方面与英飞凌等头部企业还有较大差距。
3.国内缺少真正意义上的车规级的MOSFET器件,导致这一现状的其中一个原因是车企不验证、不支持、只想直接使用通过验证的芯片。
4.国内大多数MOSFET企业的规模都比较小,参与全球化竞争不充分,抗市场波动能力弱。
主要企业
目前国内MOSFET市场中,英飞凌依靠全面的产品布局,依然占据着20%以上的市场。在前十大厂商中,已有4家国内企业上榜,基本形成破局之势。
国内知名MOSFET器件厂商有近百家,其中亿元规模以上企业有21家。从电压段来看,21家企业基本都有中低压MOSFET,而具有1000V以上超高压MOSFET技术的公司较少,并且高压产品种类都比较少。
晶圆产能是芯片企业生存与发展的根基。国内目前具有功率器件代工的晶圆产线主要有华虹宏力半导体、上海积塔半导体、绍兴中芯等8条产线,总的现有产能约36.75万片/月(折合8吋),总的规划产能超过54.66万片/月(折合8吋)。同时晶圆厂产能还会根据实际需求进行调整,因此产能方面基本可以满足国内Fabless未来几年的需求。
三大增长动力
(1)中国“新基建”将推动功率半导体产业长期成长
2020年3月,中央政治局常委会会议决定,国家将大力推进“新型基础设施建设”(即新基建),主要包括5G基建、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等7大领域。
(2)能源革命和电动汽车产业将引领功率市场快速增长
近年来全球电动汽车市场高速发展,尤其是我国电动汽车市场2021年销售650万辆,相比2020年增长100%。预计至2026年我国新销售新能源车将达到2400万辆,市场渗透率将超过85%,2021-2026年复合增长率超过40%。电动汽车将从车用功率芯片、充电头、充电桩、电能需求增长等多个方面刺激功率芯片市场快速增长。
(3)国际局势将推动功率器件国产替代加速
2019年5月16日,美国制裁华为事件以来,半导体的全球化、分工化和合作化发展方式受到巨大冲击。国产替代被提上企业发展日程。
随着2022年8月9日,美国《芯片与科学法案》通过,半导体将向多区域化、多生态化、竞争化格局发展。由此,我国未来几年以MOSFET功率器件为代表的成熟制程的半导体芯片国产化率将快速提升。
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