
半導體逆全球化發展趨勢明顯,成熟制程晶片國產替代迎來難得的窗口期。又逢能源改革和國產電動汽車產業飛速發展的歷史機遇,以MOSFET為代表的功率器件將率先開啟國產替代加速的進程。預計至2026年MOSFET國產替代比例將超過60%。
功率器件的發展比較成熟,已經多年沒有理論創新,國內企業與國際頭部企業之間的差距正在逐漸縮小。MOSFET器件尤其明顯,技術和結構相對已經固化,國內企業也深耕了多年,經驗積累充足。因此,未來幾年以MOSFET為代表的功率器件國產化率將大幅提升,提升幅度領先於大多數半導體產品。
終端市場及趨勢
2021年全球MOSFET市場規模首次突破100億美元,達到113.2億美元,增長速度達到33.6%;同期國內市場為46.6億美元,增長速度達到37.9%,高於全球水準,主要原因是國內新能源汽車產業飛速發展帶來了新的產品應用場景。
未來幾年(2022-2026年),全球MOSFET市場還將持續增長,2023年增長率回落到3.3%之後緩慢反彈,至2026年市場規模將達到160.6億美元。同期,國內MOSFET市場增長將略高於全球,至2026年國內市場規模達到69.5億美元。隨著國內MOSFET市場的持續快速增長,中國市場在全球市場的占比也將持續提升,從2021年的41.2%提升至43.3%。
汽車(含充電樁)、工業、消費(含家電)和通信市場是MOSFET最主要的四個應用細分市場。2021年受缺芯和漲價影響,各個細分市場漲幅均超過25%,其中汽車類MOSFET市場增長達到56.7%。
未來幾年,汽車市場在四個細分市場中增速會長期處於領跑位置,主要是受國內新能源汽車產業快速發展帶動。
細分產品市場及趨勢
2021年平面型、溝槽型和超結型市場份額分別為44.6%、40.8%和14.6%。從市場規模看,平面型、溝槽型和超結型MOSFET市場都將持續增長。主要原因是受互聯網和電子資訊產業發展影響,更多產品向電子終端發展,最典型案例是汽車走向電動化、網聯化和智能化,成為單體使用晶片最多的終端之一。
從在MOSFET市場中的比重看,在雙碳經濟和交流變直流的需求變化趨勢下,市場對高壓MOSFET需求將持續增加,平面型和超結型市場將受益,市場份額將持續增加。受消費電子市場低迷拖累,溝槽型MOSFET市場漲幅不及平面型和超結型,導致市場份額由2021年的40.8%逐漸下降至2026年的35.7%。
2021年中低壓、高壓和超高壓市場份額分別為63.1%、26.4%和10.5%,中低壓市場佔據較大市場份額。從市場規模看,未來幾年中低壓、高壓和超高壓MOSFET市場都將持續增長。
從在MOSFET市場中的比重看,市場對高壓、超高壓MOSFET需求將持續增加,兩者份額將持續提升。中低壓MOSFET漲幅不及高壓和超高壓,導致市場份額由2021年的63.1%逐漸下降至2026年的53.8%。
前面提到平面型MOSFET是參數易調節並且應用較為廣泛的一類產品,工作電壓可以覆蓋中低壓、高壓和超高壓。2021年,在平面型MOSFET市場中,中低壓產品市場占比50%,高壓和超高壓分別占比34.6%和15.7%。從占比發展趨勢看,中低壓市場的份額在下降,高壓和超高壓市場份額在上升,與MOSFET整體市場一致。
不同電壓段各個結構市場份額
2021年,中低壓段、高壓段和超高壓段不同結構之間的產品比例如圖。這一比例在未來幾年基本保持不變。
國產化替代進程
2021年,中國MOSFET市場規模達到46.6億美元,國產化率達到30.5%。預計隨著國產替代加速,至2026年MOSFET的國產化率將達到64.5%。
從結構上看,平面型和溝槽型的國產化率高於超結型,至2026年三者的國產化率分別達到68.7%、66.6%和47.9%,相比2021年均提升了30%左右。
從電壓段看,中低壓段的國產替代領先於高壓和超高壓市場,至2026年三者分別達到82.7%、46.2%和21.5%,其中中低壓、高壓的國產化率相比2021年提升較大,分別提升46.9%、23.3%,而超高壓國產化率僅提升了6.3%。
2021年平面型MOSFET市場,中低壓、高壓和超高壓的國產化率分別達到42.2%、29.9%和18.2%。預計到2026年,中低壓、高壓和超高壓的國產化率將分別提升至85%,67.4%和44.4%。
國產替代痛點
1.國內企業平面MOSFET以VDMOS為主,缺乏高元胞密度的低功耗功率產品。
2.國內廠商在高壓、超高壓MOSFET的效率、性能、可靠性、高低壓相容性方面與英飛淩等頭部企業還有較大差距。
3.國內缺少真正意義上的車規級的MOSFET器件,導致這一現狀的其中一個原因是車企不驗證、不支持、只想直接使用通過驗證的晶片。
4.國內大多數MOSFET企業的規模都比較小,參與全球化競爭不充分,抗市場波動能力弱。
主要企業
目前國內MOSFET市場中,英飛淩依靠全面的產品佈局,依然佔據著20%以上的市場。在前十大廠商中,已有4家國內企業上榜,基本形成破局之勢。
國內知名MOSFET器件廠商有近百家,其中億元規模以上企業有21家。從電壓段來看,21家企業基本都有中低壓MOSFET,而具有1000V以上超高壓MOSFET技術的公司較少,並且高壓產品種類都比較少。
晶圓產能是晶片企業生存與發展的根基。國內目前具有功率器件代工的晶圓產線主要有華虹宏力半導體、上海積塔半導體、紹興中芯等8條產線,總的現有產能約36.75萬片/月(折合8吋),總的規劃產能超過54.66萬片/月(折合8吋)。同時晶圓廠產能還會根據實際需求進行調整,因此產能方面基本可以滿足國內Fabless未來幾年的需求。
三大增長動力
(1)中國“新基建”將推動功率半導體產業長期成長
2020年3月,中央政治局常委會會議決定,國家將大力推進“新型基礎設施建設”(即新基建),主要包括5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智慧、工業互聯網等7大領域。
(2)能源革命和電動汽車產業將引領功率市場快速增長
近年來全球電動汽車市場高速發展,尤其是我國電動汽車市場2021年銷售650萬輛,相比2020年增長100%。預計至2026年我國新銷售新能源車將達到2400萬輛,市場滲透率將超過85%,2021-2026年複合增長率超過40%。電動汽車將從車用功率晶片、充電頭、充電樁、電能需求增長等多個方面刺激功率晶片市場快速增長。
(3)國際局勢將推動功率器件國產替代加速
2019年5月16日,美國制裁華為事件以來,半導體的全球化、分工化和合作化發展方式受到巨大衝擊。國產替代被提上企業發展日程。
隨著2022年8月9日,美國《晶片與科學法案》通過,半導體將向多區域化、多生態化、競爭化格局發展。由此,我國未來幾年以MOSFET功率器件為代表的成熟制程的半導體晶片國產化率將快速提升。
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