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2018年中国半导体分立器件产业蓬勃发展,产销规模快速增长,国内市场需求迅速扩大,进口数量和进口金额均呈现下降趋势【图】

2019年01月11日 13:33:51字号:T|T

    (一)半导体行业基本情况

    1、半导体概况

    (1)半导体的概念

    半导体是一种导电性可受控制,常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体的导电性受控制的范围为从绝缘体到几个欧姆之间。半导体具有五大特性:掺杂性(在形成晶体结构的半导体中,人为地掺入特定的杂质元素,导电性能具有可控性)、热敏性、光敏性(在光照和热辐射条件下,其导电性有明显的变化)、负电阻率温度特性,整流特性。半导体产业为电子元器件产业中最重要的组成部分,在电子、能源行业的众多细分领域均都有广泛的应用。

    (2)半导体行业分类

    按照制造技术的不同,半导体产业可划分为集成电路、分立器件、其他器件等多类产品,其中集成电路是把基本的电路元件如晶体管、二极管、电阻、电容、电感等制作在一个小型晶片上然后封装起来形成具有多功能的单元,主要实现对信息的处理、存储和转换;分立器件是指具有单一功能的电路基本元件,主要实现电能的处理与变换,而半导体功率器件是分立器件的重要部分。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。

半导体器件的分类示意图

数据来源:公开资料整理

    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

基材
代表产品
面世时间
技术特点
系统应用特性
硅基半导体
功率二极管
20世纪50年代
不可控型
结构简单,但只能整流使用,不可控制导通、关断
晶闸管
20世纪60年代
半控型器件
开关使用,不易驱动,损耗大,难以实现高频化变流
功率三极管
20世纪50年代
全控型器件
开关使用或功率放大使用,不易于驱动控制,频率较低
平面型功率MOSFET
20世纪70年代
易于驱动,工作频率高,但芯片面积相对较大,损耗较高
沟槽型功率MOSFET
20世纪80年代
易于驱动,工作频率高,热稳定性好,损耗低,但耐压低
IGBT
20世纪80年代
开关速度高,易于驱动,频率高,损耗很低,具有耐脉冲电流冲击的能力
超结功率MOSFET
20世纪90年代
易于驱动、频率超高、损耗极低,最新一代功率器件
屏蔽栅功率MOSFET(SGT)
21世纪
打破了硅限,大幅降低了器件的导通电阻和开关损耗
宽禁带材料半导体
SiC、GaN半导体功率器件
21世纪
/
/

数据来源:公开资料整理

    2、半导体行业基本情况

    (1)全球半导体行业

    全球半导体行业近二十年来发展迅速,已形成庞大的产业规模。在移动智能互联终端、PC、平板电视以及工业应用领域等市场需求拉升的强力推动下,全球半导体行业销售规模从2007年的2,554.85亿美元增长到2017年的4,122亿美元,行业销售额年均复合增长率达到4.90%。预计2018年全球半导体销售额达4,512亿美元,较2017年的增长9%。

全球半导体2007年至2017年销售规模及增幅情况

数据来源:公开资料整理

    从下游市场应用来看,半导体产品主要应用领域集中于通信(含手机)、计算机、消费电子、汽车电子、工业、医疗、政府/军事等领域。市场研究机构研究表明,半导体产品在通信(含手机)和计算机领域的应用合计占比达到约74.0%,消费电子占比10.7%,汽车电子和工业、医疗领域占比14.4%,政府/军事占比0.9%1。而且,随着电子产品的升级,半导体在电子产品中应用将逐步提高,未来在下游电子产品市场需求增长的带动下,半导体产业将保持较好的增长态势。

    从全球半导体发展区域分布来看,美国、日本、欧洲、亚太地区(除日本外的西太平洋地区)是半导体产品的主要市场。虽然美国一直保持着半导体技术的行业龙头地位,但亚太地区已经成为全球半导体销售的第一大区域,其中中国市场占据重要地位。而且从增速看,2016年欧美地区半导体销售额呈下滑态势(其中美国市场下降4.7%,欧洲市场下降4.5%),而亚洲地区呈增长态势(其中亚太增长3.6%,日本增长3.8%),其中以中国大陆市场的增幅最大,以9.2%领跑其它市场。2017年,受到存储器单价上涨因素的影响,世界各地半导体销售额均呈现增长趋势,其中美洲销售额年增35.0%;亚太(除日本)年增19.4%;欧洲年增17.1%;日本年增13.3%。

2016年和2017年全球半导体产业区域发展结构情况(单位:亿美元)

序号
地区
2017年度
2016年度
销售额
销售占比
销售额
销售占比
1
亚太区及其他地区
2,488
60.36%
2,084
61.49%
2
美国
885
21.47%
655
19.33%
3
欧洲
383
9.29%
327
9.65%
4
日本
366
8.88%
323
9.53%
合计
4,122
100.00%
3,389
100.00%

数据来源:公开资料整理

    随着近年来半导体产业技术转移,半导体产业逐渐从美国向其他发展中国家转移。中国半导体产业快速发展,有望成为推动半导体行业保持稳定增长的全新动力。

    (2)我国半导体行业

    改革开放以来,伴随着我国国民经济的整体迅速发展和工业体系的不断健全,半导体产业已经成为我国建设信息化社会、实现绿色经济、确保国防安全的基础性和战略性产业。特别是,受益于我国不断出台的鼓励半导体行业发展的产业和财政政策,近年来我国半导体产业发展不断取得突破。我国半导体行业的固定资产投资的规模和增速均保持较高水平。进入新世纪以来,我国经济发展不断转型升级,新兴产业占国民经济的比重不断提升,计算机、消费电子、通信等电子产业增长及产品结构持续升级直接拉动了对上游半导体产品需求的迅速增长。市场需求的增长直接催动我国半导体行业的固定投资,近年来,我国半导体行业的固定投资维持较快增速,累计投资规模持续扩大。2016年我国半导体产业完成固定资产投资1,001.13亿元,其中半导体分立器件产业完成固定资产投资额121.56亿元,同比增长96.4%。我国半导体行业的市场需求不断扩大。2011年,我国半导体行业的市场需求规模约为9,238.8亿元,至2017年市场需求规模达到16,708.6亿元,市场需求的年均复合增长率达10.38%,呈现快速增长态势。随着国家对半导体产业的相关鼓励政策持续推出以及下游行业迅速发展等多重利好因素的推动,国内半导体市场将迎来更广阔的前景,市场需求将保持高速增长。2018年至2020年我国半导体市场需求将有望分别达到18,603.3亿元、20,311.5亿元和21,933.9亿元。

2011-2017年我国半导体市场需求规模情况

数据来源:公开资料整理

    在半导体行业投资规模和半导体下游行业需求均不断扩大的势头的带动下,我国半导体行业市场销售规模不断攀升。从2000年至2015年,我国半导体市场销售增速领跑全球,达到21.4%,远高于全球半导体年均增速3.6%。2011年至2017年,我国半导体产业销售规模扩大了2倍以上,2017年我国半导体产业实现销售收入7,885.2亿元,与2016年的6,573.2亿元同比增长20.0%。目前,我国半导体占全球市场份额已超过50%,成为全球半导体的核心市场。

2011-2017年我国半导体产业销售额增长情况

数据来源:公开资料整理

    此外,我国近年来半导体的自主生产比例不断提高,进口替代效应显现。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%。在半导体进口主要品种中,集成电路产品和半导体分立器件主要进口品种均同比下降。

    (3)半导体行业整体发展趋势

    半导体行业发源于欧美。上世纪八十年代以来,日本半导体产业吸收美国技术并整合其工业高质量品控体系,实现半导体产业迅速崛起;九十年代以来,韩国半导体行业开拓高性价比IC产品,带动了亚洲电子产业链崛起;同时期,半导体产业多元化发展,台湾半导体行业创立Foundry代工模式,强力推动台湾电子组装产业向半导体产业集群的产业升级。虽然中国半导体起步晚、追赶难度较大,但随着半导体产业的转移,以及新能源汽车/充电桩、节能环保、4G/5G、人工智能、AR/VR等新兴领域快速发展,国内半导体厂商有望在产业竞争中获得更大发展机会。半导体行业的整体发展呈现以下趋势:

    ①产业的发展动力逐渐从技术驱动转向应用驱动

    由于新应用领域的出现,使得半导体产业发展的驱动力更多来自于应用及相应功能的开发。目前半导体产业的应用热点已从最初的计算机、通信拓展至新能源汽车/充电桩、节能环保、4G/5G、人工智能、AR/VR等新兴领域。

    ②竞争加剧产业的国际化和扁平化发展

    随着产业发展的变革,半导体行业已从单一垂直化生产向扁平化结构转变,国际分工日益明显。在日益激烈的国际竞争中,世界各地遵循成本效益原则形成了以美国为主导的高端产品设计与关键技术制造,以日本、韩国为核心的大众消费品生产,以及以中国台湾及大陆地区为主体的封装加工业共同发展的产业格局。但是大陆地区已经逐步切入到半导体设计、研发以及封装测试等相关领域。

    ③半导体产业链转移趋势明显

    受生产要素成本以及半导体产业自身发展周期性波动的影响,世界半导体产业呈现向具有成本优势、市场优势的发展中国家产业链转移的趋势。作为经济高速增长的发展主体,我国依托庞大的市场需求及生成要素、成本优势及人才优势成为国际半导体产业转移的主要目的地,以欧美、中国台湾地区为主的大型半导体制造业通过OEM、并购、合资等多种方式向我国转移半导体产业。

    (二)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。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。半导体分立器件是电力电子产品的基础之一,也是构成电力电子变化装置的核心器件之一,主要用于电力电子设备的整流、稳压、开关、混频等,具有应用范围广、用量大等特点,在消费电子、汽车电子、电子仪器仪表、工业及自动控制、计算机及周边设备、网络通讯等众多国民经济领域均有广泛的应用。从细分市场来看,半导体分立器件受益于智能制造、电力改造、电子通讯升级、互联网等普及的趋势,其市场也逐步向高端推进。近年来,受益于国际电子制造产业的转移,以及下游行业需求的拉动,我国半导体分立器件行业保持了较快的发展态势。

    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。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%。

2011-2017年我国半导体分立器件产业销售额增长状况

数据来源:公开资料整理

    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%。

2011-2017年我国半导体分立器件生产规模

数据来源:公开资料整理

    (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。

2011-2017年我国半导体分立器件市场需求增长状况

数据来源:公开资料整理

    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九五至尊3、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。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。

2018-2020年我国半导体分立器件市场需求发展预测

数据来源:公开资料整理

    (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。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%。

我国半导体分立器件产品进口情况

数据来源:公开资料整理

    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。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。

    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:

    ①MOSFET

    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%。

    ②IGBT

    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。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。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。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,依托国家九五至尊3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。

    (三)半导体分立器件行业的下游需求情况

    随着国民经济的快速发展及行业技术工艺的不断突破,半导体分立器件的应用领域有了很大的扩展。近年来,受益于国家经济转型升级以及新能源、新技术的应用,下游最终产品的市场需求保持良好的增长态势,从而为半导体分立器件行业的发展提供了广阔的市场空间。半导体分立器件的下游覆盖消费电子、汽车电子、工业电子等领域,且在上述领域应用基本保持稳定的增长。在国家九五至尊3的支持下,新能源汽车/充电桩、智能装备制造、物联网、光伏新能源等新兴产业领域将成为国内分立器件行业新的增长点,特别是该等应用领域将给MOSFET、IGBT等分立器件市场中的主流产品提供巨大的市场机遇。

    (1)消费电子

    MOSFET等半导体功率器件是消费电子产品的重要元器件,消费电子市场也是半导体功率器件产品的主要需求市场之一。中国消费电子产品的普及程度越来越高,而且近年来消费者对消费电子的需求从以往的台式PC、笔记本电脑为主向平板电脑、智能电视、无人机、智能手机、可穿戴设备等转移,直接推动消费电子市场的快速发展。消费电子产品更新换代周期短以及新技术的不断推出,使得消费电子市场需求量进一步上升。2013年中国消费电子市场整体规模达到16,325亿元,成为全球最大的消费电子市场,2017年中国消费电子市场将突破2万亿,预计增长7.1%。目前我国笔记本电脑、彩色电视机等众多消费类电子产品的生产规模已经位居全球第一,同时以智能电视、无人机等为代表的新兴消费类电子产品也开始在国内实现量产。智能电视是互联网快速发展的产物,2016年国内智能电视销量达4,098万台,预计到2018年智能电视销量将突破5,000万台。近年来我国无人机市场规模快速增长,我国航拍无人机的市场规模将由2016年的39万台增加到2019年的300万台,年均复合增长率高达97.40%。上述消费电子产品市场规模的快速增长,有力地拉动了对上游半导体功率器件的需求。

    (2)汽车电子

    汽车电子为汽车整车的核心部件之一。随着各类电子技术的发展,汽车电子应用不断升级,从传统的娱乐应用(如汽车音响)向动力控制系统、倒车雷达、车载导航等辅助电子设备升级。汽车电子在汽车整车成本中占据十分重要的部分,特别对于中高端汽车、电动汽车等其占比更高。

汽车电子在整车成本中的占比

数据来源:公开资料整理

    汽车电子是全球半导体分立器件主要的应用领域之一,特别是MOSFET等半导体功率器件在汽车电子领域得到了广泛的应用,是各类汽车电子应用中最常见的半导体功率器件。随着汽车整车的产销规模扩大和汽车电子应用形态不断丰富,汽车电子行业对MOSFET等半导体功率器件的需求亦将稳步增长。中国已成为全球乘用车产量排名第一的国家。国内汽车产销规模的扩大将持续推动MOSFET等半导体功率器件需求的增加。

    (3)工业电子

    工业电子是研制和生产电子设备及各种电子元件、器件、仪器、仪表的工业,由广播电视设备、通信导航设备、雷达设备、电子计算机、电子元器件、电子仪器仪表和其他电子专用设备等生产行业组成。20世纪以来,工业电子发展迅速,工业电子由于生产技术的提高和加工工艺的改进,其中使用的半导体差不多每三年就更新一代;光纤通信、数字化通信、卫星通信技术的兴起,使工业电子成为一个迅速崛起的高技术产业。工业电子市场的增长速度将领跑到2020年左右,年增速预期为4%。半导体分立器件广泛应用于工业电子领域,工业电子的快速发展离不开半导体功率器件的生产应用和技术升级,反之亦然。

    (4)新能源汽车/充电桩

    电控系统是新能源汽车三大核心部件之一,占整车成本约20%,而电控系统需要运用大量的MOSFET和IGBT等半导体功率器件。因此,新能源汽车产销规模扩大将拉动对MOSFET、IGBT等半导体功率器件的需求。鉴于新能源汽车对于半导体功率器件的巨大需求,未来半导体功率器件市场规模有望快速增长。

    2017年我国新能源汽车生产79.4万辆、销售77.7万辆,比上年同期分别增长53.8%和53.3%。根据国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,到2020年我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。未来随着新能源汽车进入爆发期,半导体功率器件行业将进一步受益,预计未来五年内新能源汽车将带动MOSFET、IGBT等的巨大的需求。

    充电桩是新能源汽车产业的重要配套设施,其中直流充电桩的核心是以MOSFET、IGBT为控制单元的充电模块。作为新能源汽车必不可少的基础配套设施,国家陆续出台了多项有关充电桩的鼓励政策。根据国家发改委印发的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》规划中指出,2020年国内充换电站数量将达到1.2万个,分散式充电桩超过480万个。未来五年,国内新能源汽车充电桩(站)的直接市场规模有望达到1,320亿元。充电桩市场的快速发展将推动MOSFET、IGBT等半导体功率器件的需求高速增长。

    (5)智能装备

    智能装备是指具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备,是高端装备的核心,其中,关键的传感和控制功能的实现需要大量MOSFET和IGBT等半导体功率器件。随着中国制造2025、智能制造“十三五”发展规划等政策的出台,未来,我国智能制造装备行业将高速发展。“十三五”期间,智能装备行业的销售收入年复合增长率将达到27.23%,预计到2022年,智能装备行业的销售收入将超过3.8万亿元。智能装备行业的快速发展,将有力扩大MOSFET和IGBT等半导体功率器件的市场需求。

    (6)物联网

    物联网即通过信息传感设备,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其产业链包括四个环节:感知层、网络层、平台层、应用层。其中,感知层主要为芯片及传感器,其生产制造过程需要使用大量MOSFET等功率器件。2017年,工信部下发《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》和《信息通信行业发展规划物联网分册(2016-2020年)》,明确提出目标,到2020年我国NB-IoT网络基站规模要达到150万,NB-IoT连接总数超过6亿,物联网产业规模将突破1.5万亿元。物联网产业的快速发展,将有效带动MOSFET等半导体功率器件市场需求的提升。

    (7)太阳能光伏等新能源

    新型可再生能源的接入和管理需要大量半导体功率器件来实现控制。半导体功率器件为太阳能光伏发电等新能源电力转换组件中的核心部件。MOSFET、IGBT等半导体功率器件在太阳能光伏发电过程中大量使用。截至2017年底,我国光伏发电新增装机5,306万千瓦,累计装机容量1.3亿千瓦,新增和累计装机容量均为全球第一,其中光伏电站3,362万千瓦,同比增加11%;分布式光伏1,944万千瓦,同比增长3.7倍。太阳能光伏等新能源的快速发展,将有效提升对半导体功率器件的市场需求。

    (四)半导体分立器件行业竞争格局

    经过多年的发展,国内厂商在中低端分立器件产品的技术水平、生产工艺和产品品质上已有很大提升,但在部分高端产品领域仍与国外厂商有较大的差距。由于国外公司控制着核心技术、关键元器件、关键设备、品牌和销售渠道,国内销售的高端半导体功率器件仍旧依赖海外进口。面对广阔的市场前景,国内厂商在技术水平和市场份额的提升上仍有较大的开拓空间。我国半导体分立器件行业起步较晚,近年来在国家九五至尊3的鼓励和行业技术水平不断提升等多重利好因素推动下,行业内部分企业以国外先进技术发展为导向,逐步形成了以自主创新、突破技术垄断、替代进口为特点的发展模式。半导体分立器件行业内,新洁能等部分企业掌握了MOSFET、IGBT等产品的核心技术,通过产品的高性价比不断提高市场占有率,在与国外厂商的竞争中逐步形成了自身的竞争优势。

    (五)半导体分立器件行业的经营模式及其他特征

    1、行业特有的经营模式

    半导体分立器件行业产业链包括芯片设计、芯片制造、封装测试、对外销售等环节。根据是否拥有产业链各个环节,行业内企业的经营模式可以分为垂直一体化模式和垂直分工模式。

    (1)垂直一体化模式

    垂直一体化的模式即IDM模式,是指半导体企业除进行半导体设计外,业务范围还包括芯片制造、封装和测试等所有环节。因此,采用IDM模式的半导体企业,不仅自身拥有强大的研发设计团队,还需自建芯片制造、封装和测试生产线,在完成半导体的设计、芯片制造、封装测试等环节后销售给下游客户。因为自建芯片制造和封装测试生产线需要巨额的资金投入,因此采用IDM模式的企业往往除了拥有强大的研发技术实力外,还必须拥有雄厚的资本实力。

IDM模式下企业的经营业务流程

数据来源:公开资料整理

    采用IDM模式的企业拥有强大的研发能力,掌握了先进技术,能够充分整合内部资源,获取产业链较高的附加值,但IDM模式下需要高额资本投入和产业链各环节专业人才。行业内采用IDM模式的企业包括英特尔(Intel)、德州仪器(TexasInstruments)、三星半导体(Samsung)、英飞凌(Infineon)、意法半导体(STMicroelectronics)等。

    (2)垂直分工模式

    垂直分工模式来源于半导体产业的专业化分工。随着半导体产业的专业化发展和受垂直一体化模式下的高资本投入影响,半导体行业内企业按照产业链环节进行专业化分工,从事具体某一环节的业务。按照从事的产业链环节不同,垂直分工模式可主要分为Fabless模式和Foundry模式。

    ○1Fabless模式

    Fabless模式属于垂直分工模式的一种,即无芯片制造和封装测试生产线,仅从事半导体的设计和销售,而将芯片制造、封装测试等环节委托给芯片代工企业、封装测试企业代工完成。采用Fabless模式的企业专注于半导体的设计和销售环节,往往具有较强的设计能力并能快速捕捉市场热点并迅速推出产品,该模式下企业具有“轻资产、专业强”的特点。

    行业内采用Fabless模式的企业包括高通(Qualcomm)、苹果公司(Apple)、联发科、华为海思、展讯通信等。采用Fabless模式的企业在发展到一定规模后,拥有了较为强大的技术研发实力和庞大的市场客户群体。而且,因客户不同的产品设计需求,该模式下的企业对不同产品封装测试特点有所掌握,在运营过程中能够积累封装测试相关技术和工艺,从而往往继续向产业链的上游延伸,以满足研发需求、保障产品质量、提高供货及时性并获取产业链更多的附加值。

    ②Foundry模式

    Foundry模式属于另一种形式的垂直分工模式。采用Foundry模式的企业只专注于芯片代工环节,为Fabless模式企业和IDM模式企业的部分订单提供代工服务,并收取代工费。因芯片代工需要在技术、设备、人才及营运等方面进行巨额投入才能保证产品的良率和性能等,且需形成规模效应才能实现持续盈利,因此芯片代工行业呈现大者恒大趋势,行业高度集中。中国大陆地区规模较大的本土芯片代工厂只有中芯国际、华虹宏力和华润上华等,其中在2017年全球前十大芯片代工业者排名中,中芯国际和华虹宏力分别名列第五和第九。

    2、行业的周期性、区域性及季节性特征

    (1)行业周期性

    半导体分立器件作为基础性的功能元器件,应用涵盖了消费电子、汽车电子、工业电子、新能源汽车/充电桩、智能装备制造、物联网、光伏新能源等领域。随着半导体分立器件行业新技术的发展,其应用领域将不断扩大。由于半导体分立器件应用领域广泛,受下游单一行业周期性变化影响不显著,但与整体宏观经济景气度具有一定的关联性。

    (2)行业区域性

    国内半导体分立器件企业主要集中在经济较发达、工业基础配套完善以及技术人才聚集的电子信息产业制造区域。经过多年的发展,我国已形成了三大电子信息产业集聚带。即以上海、江苏、浙江为中心的长江三角洲地区,以广州、深圳为龙头的珠江三角洲以及以北京、天津为轴线的环渤海湾地区。受产业集群的影响,行业企业主要分布在上述区域,半导体分立器件行业呈现出一定的区域性特征。

    (3)行业季节性

    半导体分立器件应用领域广泛,下游客户季节性需求呈现此消彼长的动态均衡关系,行业的季节性特征不明显。

    相关报告:智研咨询网发布的《2018-2024年中国半导体分立器件行业市场专项调研及投资前景评估报告》 

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