功率半导体应用领域广泛，下游需求旺盛带动功率半导体市场规模持续增长。新能源车渗透率提升带动功率半导体需求增长，预计 2025 年中国新能源汽车用功率半导体市场规模将达 104 亿元。
配套充电桩数量增长叠加快速充电需求驱动充电桩功率提升，预计 2025 年充电桩用功率半导体市场空间将达 35 亿元。新能源发电市场规模持续扩张，预计 2025 年光伏逆变器用功率半导体市场空间约为 44 亿元。
5G 时代，基站数量扩充且功率提升，叠加云计算、雾计算扩容，加大功率半导体使用需求。家电变频化& 消费电子快充化，驱动功率半导体用量进一步增加。
据 Omdia 预测，全球功率半导体市场规模将从 2020 年的 430 亿美元增至 2024 年的 525 亿美元，复合增速约为 5%。
本期的智能内参，我们推荐民生证券的研究报告《功率半导体量价齐升，国产替代正当时》，揭秘最新功率半导体的国产替代趋势。
功率半导体用途广泛。功率半导体为可起到功率转换、功率放大、功率开关、线路保护和整流等作用，其下游应用十分广泛，几乎用于所有的电子制造行业，传统应用领域包括消费电子、网络通信、电子设备等产业。随着社会经济的快速发展及技术工艺的不断进步，新能源汽车及充电桩、智能装备制造、物联网、新能源发电、轨道交通等新兴应用领域逐渐成为功率半导体的重要应用市场，带动功率半导体需求快速增长。
功率半导体 按类型可分为二极管、晶闸管、晶体管 。1）功率二极管结构简单，有单向导电性，广泛用于消费电子中。2）晶闸管体积小、可靠性高，多用于高压直流输电、轨道交通。4）晶体管可进一步分类为 BJT\MOSFET\IGBT。BJT 有低导通压降特性，有电流放大和开关的作用，常用于家电和开关电路。MOSFET 有易于驱动、频率超高的特点，主要应用于手机充电器、移动电源、车载导航等。
IGBT 兼具 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，开关速度高，易于驱动，频率高，损耗低，常用于 600V 以上的大功率装置，如电动汽车充电桩、逆变器等。
全球及中国功率半导体市场空间广阔 。近年来，受益于社会经济、技术水平的进步以及应用领域的拓宽，功率半导体的市场空间稳步增长。2020 年全球功率半导体市场空间约为 430 亿美元，据 Omdia 预测到 2024 年将进一步增长至约 525 亿美元，未来 4 年 CAGR约为 5%。另据 IHS 数据显示，2018 年中国功率半导体市场空间约为 138 亿美元，占全球市场份额的 35%，预计 2021 年中国功率半导体市场空间将增至 159亿美元，CAGR 约为5%。
汽车电子、工业 电子 、消费电子是功率半导体的主要应用领域。从全球功率半导体的下游应用领域占比来看，2019 年汽车电子占比最多，达 35.4%，工业电子、消费电子的占比分别为 26.8%和 13.2%，是第二、第三大应用领域。从中国功率半导体的下游应用领域来看，2019 年在汽车电子同样占比最多达 27.4%、其次是消费电子、工业和电力，占比分别为 23.1%和 18.6%。
政策、市场双导向，推动新能源汽车景气度上行。政策方面，多国二氧化碳限排政策、新能源汽车补贴政策双管齐下，以应对全球气候变暖压力，汽车电动化路线愈加明显。在欧盟，ACEA 汽车温室气体排放协议规定，到 2030 年以前，汽车二氧化碳排放量需低于每公里 59 克。根据英飞凌测算，欧盟新能源汽车渗透率将在 2030 达到 40%。在中国，《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》提出新能源汽车发展愿景，计划到2025年，国内新能源汽车渗透率达到 20%。
汽车电动化大势所趋，功率半导体面临新的增长机遇。以电力系统作为动力源的新能源汽车，对电子元器件功率管理，功率转换能力提出了更高的要求。在传统汽车中，功率半导体主要应用于车辆启动，发电和安全领域，低压低功率电子元器件即可满足其工作需求。而在新能源汽车中，电池输出的高电压需要进行频繁的电压变换，电流逆变。这些电路大幅提高了汽车对 IGBT 、MOSFET、 、双极晶体管 、二极管的需求，从而提升了单车功率半导体价值。
预计 2025 年中国新能源汽车用功率半导体市场规模将达 104 亿元。乘联会预计 2025年中国汽车销量将达 2400 万辆，若新能源汽车渗透率能够达到规划提出的 20%，则 2025年新能源汽车销量预计将达到 480 万辆。
根据英飞凌最新统计，全电池电动车（BEV）和全插电混合电动车（PHEV）率半导体平均价值约为 330 美元。如果不考虑我国新能源汽车中占比较小的轻混电动车、燃料电池电动车，预计中国新能源汽车功率半导体市场空间将在 2025 年达到 104 亿元人民币。
电动车充电桩需求提升也将带动功率半导体需求增长。未来新能源汽车的普及也必将推动充电桩需求的提升，且随着应用场景的优化，快充将成必然需求，带动充电桩功率提升。而 IGBT 等功率半导体器件在是充电桩电源模块必不可少的部分。随着充电桩数量和功率的提升，相应的功率半导体市场空间将进一步扩大。
IGBT 约占充电桩 20% 的成本，预计 2025 年充电桩 IGBT 市场空间达将达 35 亿元 。我国汽车充电设施的保有量随着新能源汽车市场的发展不断提升。2019 年中国新能源汽车保有量 418.12 万辆，充电桩保有量 122 万座，车桩比约为 3.4：1。其中公共交流电充电桩交 30 万座，公共直流电充电桩 22 万座，私人充电桩 70 万座。由于直流电充电桩功率高，充电速度快，更能够满足消费者需求，在未来有更高的提升空间。
从目前看来，新能源汽车报废周期在 8-10 年之间，按前述测算，2025 年新能源汽车保有量将达到 1847 万辆，随着新基建的推进，假设到 2025 年车桩比提升至 3：1，可推算出 2025 年充电桩保有量约为 615 万个，由于新基建侧重公共充电桩的建设，到 2025年，公共车桩比例有望到达 50%。目前市场上公共直流电充电桩成本约为 4 万元，公共交流电充电桩成本约 0.5 万元，私人交流电充电桩成本约 0.3 万元，IGBT 在充电桩中的成本约为 20％，我们预计充电桩用功率半导体市场空间将在 2025 年达到 35 亿元。
功率半导体是光伏逆变器中的核心器件。光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、和交流/直流负载组成。因为太阳能电池产生的电能为直流电，要将发出来的电回馈给电网，就需要将直流电通过光伏逆变器转换为电网要求的 220V、50HZ 的交流电。
光伏逆变器中，功率半导体模组，分立器件起到提高转换效率、降低系统散热片的尺寸、提高相同电路板上的电流密度作用。
预计 2025 年光伏逆变器用功率半导体市场空间约为 44 亿元。以光伏发电为例，新增装机和逆变器更换都将带来功率半导体的需求增长，根据 Trend Force 预测，2025 年光伏逆变器出货量将达 327GW。
光伏发电设备的逆变器可选择组串式逆变器、集中式逆变器和集散式逆变器，根据 CIPA 测算，2019 年上述三类逆变器的加权平均成本大约为 0.2元/W，2025 年有望降至 0.15 元/W。假设光伏逆变器成本中，功率半导体的占比在 9%左右，预计 2025 年光伏逆变器功率半导体市场空间约为 44 亿元。
场景一 ，受益于 5G 基站数量提升带动功率半导体需求增长。为传输更大量的信息，5G 传输信号所用电磁波比 4G 有更高的频率，这导致电磁波穿透能力降低，信号衰减速度加快。为保证通讯信号畅通，5G 基站的覆盖密度必须高于 4G 基站，因此基站数量将保持上升趋势。截至目前，我国三大运营商 4G 基站数量合计 314 万座，若想达到 4G 一样的信号覆盖范围，5G 基站的数量将会是 4G 的 2 到 3 倍。更多的基站建设为功率半导体的需求带来了更大的空间。
场景二， 毫米波、Massive MIMO 等技术应用提升单个基站功率半导体价值量。为实现大带宽，低延时网络传输，5G 通信使用了毫米波、Massive MIMO 等技术。目前工信部为三大运营商发放的 5G 牌照中，频谱均在 2GHz 以上，随着 5G 商用化程度提升，未来 5G 信号频谱可能将进入毫米波时代，提高基站的发射功率将成为运营商不得不面临的问题。
MIMO 是指通过多个天线发送、接受信号。在固定信号频率和发射功率的条件下，天线数量越多，系统信道容量越高，信号覆盖范围越广。据英飞凌统计，4G 基站中使用的 4T4RMIMO 中，功率半导体价值约为 25 美元，5G 基站中使用的 Massive MIMO 中，功率半导体价值将提升至 100 美元。
场景三：5G 数据爆发式增长，云服务数据中心扩容带来功率半导体需求提升。5G 时代，更高的传输速率伴随着更大的瞬时数据量，蜂窝网络传输承载能力的提升将对手机功率半导体提出更高的要求。此外，物联网的发展将带来更多终端设备，要储存这些设备发送的数据，云服务数据中心必将提高其存储容量、运算速度，这些建设将有效带动 AC/DC，DC/DC 等电源管理模块的需求。
场景四： 雾计算为功率半导体带来增量市场。云计算是装配了大量服务器，存储器的数据中心提供的服务，由于其不能支持高移动性终端设备、不支持地理位置信息等因素，雾计算应运而生。采用分布式架构的雾计算更接近网络边缘，它将数据处理，应用程序集中在例如路由器，机顶盒之类的网络边缘设备中，这些设备的增加将带动功率半导体的用量提升。
手机快充 化提 升 功率半导体 的 需求。随着人们对手机充电效率要求的提高，快充模式成为主要的发展方向。快充的主要原理是提高充电电压或充电电流以达到高功率充电的目的，这一过程中需要 MOSFET 起到同步整流的作用，从而保证高电压充电的安全。GaN基 MOSFET 是目前快充功率半导体的发展趋势，它可以使充电器减少发热，缩小充电器体积。
预计 2022 年全球有线 亿元，快充占比将达到 91.2%，市场空间达 986 亿元。据奥海科技招股书中测算，快速充电器中半导体材料成本占比约为 12%，预计 2022 年全球快充功率半导体市场空间约为 118.32 亿元。
家电变频化，核心器件功率半导体需求增加。家电变频是通过 IGBT，MOSFET，晶闸管等功率半导体改变家电的供电频率 ，从而调节负载，起到降低功耗，减小损耗的作用。以空调为例，相比定频空调，变频空调避免了压缩机的频繁开启，可节约 15%-30%的电量。
得益于节能、高效等属性，变频家电渗透率将在未来得到快速提升，从而带动功率半导体的需求。据 英飞凌测算，定频家电功率半导体价值量约为 0.7 欧元，而在变频家电内价值量约为 9.5 欧元，相比提升超过 12 倍。
预计到 2022 年 年 变频 家电用功率半导体市场空间 将至 增至 462 亿元。根据 IHS 统计，2017 年全球家电销量约为 7.11 亿台，其中可变频家电销量为 2.44 亿台，占比为 34%。预计到 2022 年可变频家电销量将达到 5.85 亿台，占比达到 65%。变频家电 17-22 年销量CAGR 为 19.1%。我们根据以上数据进行测算，预计到 2022 年变频家电用功率半导体市场空间增长至 432 亿元。（备注：按 1 欧元等于 7.78 元人民币汇率测算）。
8 英寸晶圆需求大增。
