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智东西 国产芯片新突破点！报告揭秘爆发中的第三代半导体材料( 二 )


消费电子市场规模分别受益于快充渗透率与新能源汽车电子化率的提升 。 假设智能手机未来三年GaN快充渗透率为1%、3%、5% ， 可穿戴需求度相对手机端有所降低 ， 三年的渗透率为0.5%、1%、2%；我们预计2020年全球GaN充电器市场规模为24.41亿元 ， 2022年有望达到87.74亿元 。 在新能源车型中 ， 目前混动新能源汽车占新能源汽车总量的80%以上 ， 电机与电控是核心元器件 。 GaN可用于48VDC/DC以及OBC(OnBoardCharger车载充电机) 。 据Yole的预测 ， 2023年该领域的市场规模将达到2500万美元 。 新能源汽车无疑是电力电子设备市场的主要驱动力 ， 也是不同技术路线（Si、SiC和GaN）的主要争夺市场 。
二、受益于下游新兴领域快速发展
功率IC和功率分立器件占功率半导体的绝大部分 。 功率器件是通过控制电子设备中电压、电流、频率以及交流（AC）直流（DC）的转换 ， 从而达到控制元器件的功能 。 功率半导体属于半导体的一个细分领域 ， 是通过变换电能的交直流、电压电流频率大小从而实现对电路控制的核心器件 ， 可以分为功率IC和功率分立器件两大类 。 功率IC是将控制电路和大功率器件集成在同一块芯片上控制的集成电路 ， 主要的应用产品是电源管理 ， 承担变换、分配、检测电压电流频率的功能 ， 由于在电子设备系统中每个模块所需供电电压和电流各不相同 ， 需要电源管理芯片对不同元器件所需电能情况进行转换和调节 。
功率分立器件主要包括有二极管、晶体管及晶闸管 ， 晶体管占有重要的份额 ， 其中MOSFET（金属氧化物半导体场效晶体管）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管）产品性能优越 ， 控制能力及范围有出色的表现 ， 近年来市场规模增长较快 ， 结构占比不断提升 。
智东西 国产芯片新突破点！报告揭秘爆发中的第三代半导体材料
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▲功率半导体主要分类
从细分产品来看 ， 功率半导体因其不同的性能 ， 发挥作用也有所不同 。 二极管具有单向导电性能 ， 即给二极管阳极和阴极加上正向电压时 ， 二极管导通 。 当给阳极和阴极加上反向电压时 ， 二极管截止 。 因此 ， 二极管的导通和截止 ， 则相当于开关的接通与断开 。
晶闸管 。 晶闸管设计用于在高电流和高电压下工作 ， 并且通常用于AC电流到DC电流的整流以及AC电流频率与幅值的调整 。 通常将晶闸管可以分为可控硅整流器（通常称为晶闸管）和栅极关断晶闸管（GTO） ， 以上均属于高功率器件 。
MOSFET属于晶体管的一种 ， 与标准双极晶体管之间的基本区别在于源极–漏极电流由栅极电压控制 ， 使其工作比需要高基极电流导通的双极晶体管更节能 。 此外 ， 它具有快速关闭功能及允许高频率切换 ， 由于工作环境可以承受更高的温度 ， 特别适用于家用电器 ， 汽车和PC电源的电源设计 。
IGBT将双极晶体管的某些特性与单个器件中的MOSFET的特性结合在一起 。 IGBT与MOSFET有显着差异 ， 制造起来更具挑战性 。 IGBT器件可以处理大电流（如双极晶体管）并受电压控制（如MOSFET） ， 使其适用于高能量应用 ， 如变速箱 ， 重型机车 ， 大型船舶螺旋桨等 。
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▲各功率半导体的主要特性及应用场景
全球市场规模平稳增长 ， 国内市场需求有望保持高速增长 。 功率半导体作为电子设备中最基础的元器件 ， 应用领域极其广泛 。 从市场规模来看 ， 根据IHSMarkit数据 ， 2018年全球功率半导体市场规模约为400亿美元 ， 预计到2021年市场规模将增长至441亿美元 ， 年复合增速为4.1% 。 中国是全球最大的功率半导体消费市场 ， 未来有望保持高速发展 ， 根据IHSMarkit数据 ， 2018年国内市场规模达到138亿美元 ， 增速为9.5% ， 占全球需求比例高达35% ， 预计未来中国功率半导体将继续保持较高速度增长 ， 2021年市场规模有望达到159亿美元 ， 年复合增速达4.8% 。 从增量来源来看 ， 由于下游新能源以及汽车电子化程度的提升 ， 功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子拓展至光伏、风电、智能电网、变频家电、新能源汽车等诸多市场 ， 下游新型领域市场的发展情况是功率半导体未来增量的重要保证 。


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