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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( 三 )


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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▲全球功率半导体市场规模及增速
从应用范围角度看 ， 任何需要电能转换、电能与信号转换地方都需要功率半导体 。 从应用功率大小来看 ， 可以划分为四大应用场景：
1）消费类电子产品/白色家电 ， 功率范围10W-100W：功率半导体是消费电子产品中控制充电机制、功率输出和能效的核心元器件 。 在白色家电中 ， 优化的感应技术以及变频需求 ， 也使得功率半导体也是白色家电走向智能化的核心 。
2）新能源汽车及数据通信 ， 功率范围100W-10kW：新能源汽车的电气化占比快速提升 ， 目前新能源汽车相比于燃油车电子零部件价值增加5倍以上 ， 新增的功率半导体器件的性能和功率效率是电动汽车运行的关键 ， 功率元件主要用于逆变器、电源控制系统 。
功率半导体保证数据中心不间断供电以及电压稳定方面具有重要作用 ， 主要用于整流 ， 电池充电和DC/AC逆变 。 UPS是IDC的必需设备 ， 极大程度增加了服务器系统中功率半导体元件的使用 ， 未来氮化镓的使用和能量比例计算将继续增加数据中心中功率半导体使用的广度 。
3）可再生能源及交通运输 ， 功率范围10kW-1000kW:可再生能源发电也需要高功率半导体 ， 因为可再生能源不规则 ， 需要高的发电效率才能实现经济可持续发展 。 以每兆瓦时为基础 ， 风电场需要比传统燃煤电站多30倍的功率半导体价值量 。
使用IGBT的变速驱动器越来越多地取代工业应用中的传统电机 ， 因为它们可以显着提高能效 。 功率半导体对于工厂的进一步自动化也至关重要 ， “工业4.0”的革命在很大程度上取决于增加的功率和传感器半导体内容 ， 以驱动工厂的机器人技术 。
4）智能电网和储能 ， 功率范围1000kW以上：可再生能源（特别是风能和太阳能）的消纳对于智能电网的稳定性带来了巨大的挑战 ， 电能的难以存储也为储能带来了更大的难度 。 有效的能量存储对于向可再生能源对总发电的更高贡献的转变至关重要 ， 并且需要再次有效地转换电能 ， 即功率半导体 。
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▲功率半导体按照输出功率分类的应用场景
功率IC与功率分立器件市场份额占比接近各半 ， IGBT、MOSFET在分立器件中占比较大 。 在全球功率半导体市场 ， 功率IC和功率分立器件几乎平分了整个市场份额 。 根据Yole、IHS、Gartner数据汇总分析 ， 2018年 ， 功率IC和功率器件全球市场份额分别为54%和46% 。 其中 ， 在功率分立器件市场中 ， MOSFET和IGBT占比较大 ， 分别为17%和15% ， 功率二极管/整流桥占比稍低 ， 为12% 。
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▲2018年全球IGBT市场格局
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▲2018年全球MOSFET市场格局
在中国功率半导体市场 ， 电源管理IC、MOSFET和IGBT合计占据了95%的市场份额 。 其中 ， 电源管理IC市占率高达61% ， 占比最大 ， MOSFET和IGBT市场份额分别为20%和14% 。 得益于下游消费电子、新能源汽车、通讯行业近几年的快速发展 ， 电源管理IC市场保持稳健增长 ， 截止2018年 ， 中国电源管理IC市场规模已达84.3亿美元 。 同时 ， 未来伴随新能源汽车行业的快速发展 ， MOSFET和IGBT也将迎来广阔的成长空间 。
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▲2018年全球功率半导体产品结构
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▲2018年国内功率半导体产品结构
中国为全球最大的消费国和进口国 ， 随下游新兴领域发展加快 ， 国产替代空间明显 。 由于功率半导体下游应用广泛 ， 市场普遍认为行业增速弹性不大 ， 整体规模保持稳定 。 与之有差异的是 ， 我们认为 ， 未来功率半导体将呈现高性能 ， 高增长 ， 高集中度的发展趋势 ， 主要原因有以下几点：


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