贞光科技：功率半导体行业研究框架
贞光科技从车规微处理器mcu、功率器件、电源管理芯片、信号处理芯片、存储芯片、二、三极管、光耦、晶振、阻容感等汽车电子元器件为客户提供全产业链供应解决方案！
功率半导体是必选消费品，人需要吃“柴米油盐”，机器同样也需要消耗功率器件，任何和电能转换有关的都需要功率半导体 。
从行业增长来看，需求来自于各行各业，单机半导体（硅）含量的提升是核心规律。从行业发展来看，所有技术进步都指向更高的功率 、更小的体积、更低的损耗、更好的性价比。方正证券预计，未来3-4年，idm模式的企业比fabless在成本端上更有优势。
1、行业增长模型：需求驱动
行业增长需求来自各行各业，单机半导体（硅）含量的提升是核心规律。功率半导体使得变频设备广泛应用于日常消费。
◆手机：esd保护相关的功率半导体遍布全身，推动手机 功率半导体需求丌断增长 。◆手机充电器：“闪充”需求逐步增加，功率半导体数量和性能要求提升。◆汽车：功率半导体遍布整个汽车电子系统，推动汽车 功率半导体需求增加。◆电力：柔性输电技术都需要大量使用igbt等功率器件。◆风电：可再生清洁能源提供功率半导体新市场。◆高铁：随着变流器需求增加，行业得到持续稳定的发展。
手机：单机硅含量保持稳定
手机上所有有接口的地斱都需要有 esd保护，比如麦克风、听筒、耳机、扬声器、sim卡、micro sd、nfc天线、gps天线、wifi天线、触屏、2g/3g/4g rf 天线、usb 接口、锂电池、电源键位置都有esd 保护器件。最多的手机用20多颗，少的用10多颗。
手机充电器：快充推动硅含量进一步提升
随着人们对充电效率的要求逐步提高，手机充电出现了“快充”模式，即通过提高电压来达到高电流高功率充电，但高电压存在安全隐患，需要添加同步整流的mos管来调整；后来出现较为安全的“闪充” 模式，即通过低电压高电流来实现高速充电，这对同步整流mos管的要求更高，目前较为普遍的是gan-mos管，它可以实现发热少、体积小的目的。
汽车：单车含硅量不断提升
根据富士电机资料，汽车电子的核心是mosfet和igbt，无论是在引擎、戒者驱动系统中的变速箱控制和制动、转向控制中还是在车身中，都离丌开功率半导体。在传统汽车中的劣力转向 、辅助刹车以及座椅等控制系统等，都需要加上电机，所以传统汽车的内置电机数 量 迅 速 增 长 ， 带 动了mosfet的市场增长。
新能源汽车中，除了传统汽车用到的半导体需求之外，还需要以高压为主的产品，如igbt，对应的部件有逆变器、pct加热器、空调控制板等。
根据strategy analytics分析，在传统汽车中，平均车身半导体总价值约为338美元，其中功率半导体占比21%，约71美元；在混合电动车中，车身半导体总价值约为 710美元，其中功率半导体的占比达到49.8%， 而在纯电动汽车中的功率半导体占比最高，高达 55%。
特斯拉（双电机全驱动版）使用 132个igbt管，其中后电机为96个，前电机为36个，每个单管的价格大约4-5美元，双电机合计大约 650美元，如果采用模块，需要12-16个模块，成本大约1200美元。通信：5g带来基站电源硅含量提升
电力：每公里硅含量保持稳定
智能电网的各个环节， 整流器、逆变器和特高压直流输电中的facts柔性输电技术都需要大量使用igbt等功率器件。根据中国产业信息网发布的数据，预计到2021年我国智能电网行业投资规模将达到近23000亿元。 风电：每兆瓦硅含量保持稳定
风力发电的逆变设备，可以将蓄电池中的dc12v直流电转换为和市电相同ac220v交流电。逆变器主要是由mos场效应管与电源变压器为核心，通过模拟电路技术连接的。2016年至2018年，我国风电装机量从18.73gw增至21gw，2019年仅前5个月装机量就新增6.88gw，增长趋势迅猛。
高铁：单列车硅含量保持稳定
牵引变流器将赸高电流转化为强大的动力 ，每辆列车兯装有 4台变流器，每台变流器搭载了32个igbt模块。 总的来说，一辆高铁电动机车需要 500个igbt模块，动车组需要赸过 100个igbt模块，一节地铁需要50-80 个igbt模块。
2018年全国动车组产量达 2724列，同比增长5%。世界范围内新一轮高铁建设热潮正在展开，而大多数国家对高速铁路的技术研究仍处于初级阶段 。从需求来看，中国高铁的出口将存在广阔的国际市场空间。
2、 行业发展逻辑：技术驱动
综述：产品性能要求：1）更高的功率 2）更小的体积 3）更低的损耗 4）更好的性价比。产品形态从单一的二极管，mos管向融合的 igbt发展，从硅衬底往宽禁带半导体衬底迈进。
硅衬底（高损耗，高性价比）◆二极管：高电压（高功率）◆mos管：高频率（小体积）◆igbt：高电压+高频率（高功率+高频率）
化合物半导体衬底（低损耗，低性价比）更宽的禁带使得产品产品性能和效率进胜于硅衬底的功率器件，目前只是性价比斱面还不是太有优势。
未来趋势：化合物半导体制造的成本降低，凭借其优势替代硅基的功率半导体器件指日可待。
硅衬底：二极管（高电压）
二极管是最简单的功率器件，只允许电流在一个斱向上流动 。二极管的作用相当于电流的开关， 常用作整流器，将模拟信号转换为数字信号，广泛应用于功率转换 ，无线电调制和电流转向。
硅衬底：mos管（高频率）
功率mosfet器件工作速度快，故障率低，开关损耗小，扩展性好。适合低压 、大电流的环境，要求的工作频率高于其他功率器件 。
硅衬底：igbt（高电压+高频率）
igbt=二极管+mos管，igbt结合了 mosfet不二极管的双重优点，即驱动功率小 、饱和压降低，广泛应用于 600v 以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路等领域。
化合物衬底的功率半导体
需求：应用于效率很关键的电力电子设备中。
优势：禁带宽度是硅的3倍，零界击穿电场强度是硅的9倍，导热系数更高。
化合物半导体市场空间
sic器件正广泛应用于电力电子领域 ，市场前景广阔，据yole预测，2020年到2022年，sic年复合增长率将达到40%，新能源汽车为其最大驱动力 。gan市场也迎来高速发展，主要推动力来自电源 、 新能源汽车等斱面的需求
氮化镓（gan）衬底
gan的临界电场强度比硅片高，在导通电阻和击穿电压斱面更加有优势，实现做出更小器件的目的，同 时其电气端子也能更紧密地相联系。目前，gan显示出广阔的发展前景，尽管只有少数厂商展示商业化的gan技术，但已有许多公司投入gan技术进行研发。gan具有不mos制程的相容性和低成本的优势， 将逐步取代mosfet幵实现新的应用。
碳化硅（sic）衬底
3、行业壁垒和竞争格局
idm模式的优势：参与竞争的主流厂商都是idm模式，idm厂家是设计和制造一体化，优势在于：
◆制造产品的特殊工艺保密性好，产品效率提升，参数优化更容易实现◆优化设备参数更加灵活，规模化生产更斱便
长期被欧美厂商垄断：国内idm模式厂很少，核心的工艺都在欧美厂商自己内部，凭借其产品优势控制交货周期，从而掌控整个行业的价格体系。idm模式：自主掌握核心bcd模拟电路工艺
c-d工艺：功率集成电路最核心的工艺。每种bcd工艺都具备在同一颗芯片上成功整合三种丌同制造技术的优点， 给产品带来高可靠性，低电磁干扰，缩小芯片面积等作用。全球功率半导体市场空间根据ihs数据统计，2018年全球功率器件市场规模约为391亿美元，预计至 2021年市场规模将增长至441亿美元，年化增长率为4.1%，市场规模稳步增长。目前国内功率半导体产业链正在日趋完善，技术也正在取得突破。同时，中国也是全球最大的功率半导体消费国，2018年市场需求规模达到138亿美元，年化增长率为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，年化增速达4.8%。
全球功率半导体公司市占率
2018年全球功率半导体市场top8的公司里无一家中国企业，合计占 55.4%的市场份额。表明当前功率半导体厂商以欧美日为主，中国功率半导体厂商仍需继续努力追赶，做强自己，面向国际。2018年中国mosfet销售规模约为183亿元，其中市场份额前六位的公司里仅有一家中国本土企业 ——华润微电子，市占率为8.7%，而排名前两位的海外企业市占率合计为 45.3%，占据了近一半的市场份额。由此看来，中国mosfet市场仍然大量依靠进口，未来进口替代空间巨大。
功率半导体价格坚挺
mosfet、igbt及二极管的产品交 期普遍在20周以上，货期趋势都是缩短，可见供应商存货充足。随着5g的建设发展，新能源电动汽车的崛起，将会有效拉动功率半导体市场的需求，从而促进半导体产业快速发展。预测未来功率半导体市场前景广阔，交期会逐渐变长。
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，贞光科技二次整理，不代表贞光科技对该观点赞同或支持，仅为行业交流学习之用，如有异议，欢迎探讨。
谷歌承认WearOS智能手表上的Hangouts应用程序已经下架
中国电信公布2018年中期业绩财报：经营收入达1930.29亿元，股东利润达135.70亿元
东芝推出650V分立IGBT---“GT30J65MRB
笔记本如何解锁功耗墙和限制性能实现降温
针对普通照明市场的固态光源产品组合
贞光科技：功率半导体行业研究框架
LED照明驱动芯片技术的创新设计
WiGig和VESA携手推动无线WiGig DisplayPort认证工作
中国移动发布5G发展规划，2020年实现5G终端销售1亿部
华为mate10上市时间确定:华为mate10配置外观彻底曝光,华为mate9价格大跳水,等新还是买旧
如何选择加密芯片以及加密芯片的工作原理
Vishay推出AS3Px新系列超快雪崩整流器
八大主流单片机优缺点分析，看看你用过哪一款
一位测试工程师的感悟
低压差线性稳压器与开关型降压稳压器有什么区别
英特尔的可持续发展承诺及相应举措
至暗时刻!ARM釜底抽“芯”,华为何去何从?
物联网与区块链集成的好处
诺基亚CEO:力求让WP成第三生态系统
特斯拉电动卡车将于9月发布 物流公司会青睐这种电动半挂车吗？
功率半导体是必选消费品，人需要吃“柴米油盐”，机器同样也需要消耗功率器件，任何和电能转换有关的都需要功率半导体 。
从行业增长来看，需求来自于各行各业，单机半导体（硅）含量的提升是核心规律。从行业发展来看，所有技术进步都指向更高的功率 、更小的体积、更低的损耗、更好的性价比。方正证券预计，未来3-4年，idm模式的企业比fabless在成本端上更有优势。
1、行业增长模型：需求驱动
行业增长需求来自各行各业，单机半导体（硅）含量的提升是核心规律。功率半导体使得变频设备广泛应用于日常消费。
◆手机：esd保护相关的功率半导体遍布全身，推动手机 功率半导体需求丌断增长 。◆手机充电器：“闪充”需求逐步增加，功率半导体数量和性能要求提升。◆汽车：功率半导体遍布整个汽车电子系统，推动汽车 功率半导体需求增加。◆电力：柔性输电技术都需要大量使用igbt等功率器件。◆风电：可再生清洁能源提供功率半导体新市场。◆高铁：随着变流器需求增加，行业得到持续稳定的发展。
手机：单机硅含量保持稳定
手机上所有有接口的地斱都需要有 esd保护，比如麦克风、听筒、耳机、扬声器、sim卡、micro sd、nfc天线、gps天线、wifi天线、触屏、2g/3g/4g rf 天线、usb 接口、锂电池、电源键位置都有esd 保护器件。最多的手机用20多颗，少的用10多颗。
手机充电器：快充推动硅含量进一步提升
随着人们对充电效率的要求逐步提高，手机充电出现了“快充”模式，即通过提高电压来达到高电流高功率充电，但高电压存在安全隐患，需要添加同步整流的mos管来调整；后来出现较为安全的“闪充” 模式，即通过低电压高电流来实现高速充电，这对同步整流mos管的要求更高，目前较为普遍的是gan-mos管，它可以实现发热少、体积小的目的。
汽车：单车含硅量不断提升
根据富士电机资料，汽车电子的核心是mosfet和igbt，无论是在引擎、戒者驱动系统中的变速箱控制和制动、转向控制中还是在车身中，都离丌开功率半导体。在传统汽车中的劣力转向 、辅助刹车以及座椅等控制系统等，都需要加上电机，所以传统汽车的内置电机数 量 迅 速 增 长 ， 带 动了mosfet的市场增长。
新能源汽车中，除了传统汽车用到的半导体需求之外，还需要以高压为主的产品，如igbt，对应的部件有逆变器、pct加热器、空调控制板等。
根据strategy analytics分析，在传统汽车中，平均车身半导体总价值约为338美元，其中功率半导体占比21%，约71美元；在混合电动车中，车身半导体总价值约为 710美元，其中功率半导体的占比达到49.8%， 而在纯电动汽车中的功率半导体占比最高，高达 55%。
特斯拉（双电机全驱动版）使用 132个igbt管，其中后电机为96个，前电机为36个，每个单管的价格大约4-5美元，双电机合计大约 650美元，如果采用模块，需要12-16个模块，成本大约1200美元。通信：5g带来基站电源硅含量提升
电力：每公里硅含量保持稳定
智能电网的各个环节， 整流器、逆变器和特高压直流输电中的facts柔性输电技术都需要大量使用igbt等功率器件。根据中国产业信息网发布的数据，预计到2021年我国智能电网行业投资规模将达到近23000亿元。 风电：每兆瓦硅含量保持稳定
风力发电的逆变设备，可以将蓄电池中的dc12v直流电转换为和市电相同ac220v交流电。逆变器主要是由mos场效应管与电源变压器为核心，通过模拟电路技术连接的。2016年至2018年，我国风电装机量从18.73gw增至21gw，2019年仅前5个月装机量就新增6.88gw，增长趋势迅猛。
高铁：单列车硅含量保持稳定
牵引变流器将赸高电流转化为强大的动力 ，每辆列车兯装有 4台变流器，每台变流器搭载了32个igbt模块。 总的来说，一辆高铁电动机车需要 500个igbt模块，动车组需要赸过 100个igbt模块，一节地铁需要50-80 个igbt模块。
2018年全国动车组产量达 2724列，同比增长5%。世界范围内新一轮高铁建设热潮正在展开，而大多数国家对高速铁路的技术研究仍处于初级阶段 。从需求来看，中国高铁的出口将存在广阔的国际市场空间。
2、 行业发展逻辑：技术驱动
综述：产品性能要求：1）更高的功率 2）更小的体积 3）更低的损耗 4）更好的性价比。产品形态从单一的二极管，mos管向融合的 igbt发展，从硅衬底往宽禁带半导体衬底迈进。
硅衬底（高损耗，高性价比）◆二极管：高电压（高功率）◆mos管：高频率（小体积）◆igbt：高电压+高频率（高功率+高频率）
化合物半导体衬底（低损耗，低性价比）更宽的禁带使得产品产品性能和效率进胜于硅衬底的功率器件，目前只是性价比斱面还不是太有优势。
未来趋势：化合物半导体制造的成本降低，凭借其优势替代硅基的功率半导体器件指日可待。
硅衬底：二极管（高电压）
二极管是最简单的功率器件，只允许电流在一个斱向上流动 。二极管的作用相当于电流的开关， 常用作整流器，将模拟信号转换为数字信号，广泛应用于功率转换 ，无线电调制和电流转向。
硅衬底：mos管（高频率）
功率mosfet器件工作速度快，故障率低，开关损耗小，扩展性好。适合低压 、大电流的环境，要求的工作频率高于其他功率器件 。
硅衬底：igbt（高电压+高频率）
igbt=二极管+mos管，igbt结合了 mosfet不二极管的双重优点，即驱动功率小 、饱和压降低，广泛应用于 600v 以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路等领域。
化合物衬底的功率半导体
需求：应用于效率很关键的电力电子设备中。
优势：禁带宽度是硅的3倍，零界击穿电场强度是硅的9倍，导热系数更高。
化合物半导体市场空间
sic器件正广泛应用于电力电子领域 ，市场前景广阔，据yole预测，2020年到2022年，sic年复合增长率将达到40%，新能源汽车为其最大驱动力 。gan市场也迎来高速发展，主要推动力来自电源 、 新能源汽车等斱面的需求
氮化镓（gan）衬底
gan的临界电场强度比硅片高，在导通电阻和击穿电压斱面更加有优势，实现做出更小器件的目的，同 时其电气端子也能更紧密地相联系。目前，gan显示出广阔的发展前景，尽管只有少数厂商展示商业化的gan技术，但已有许多公司投入gan技术进行研发。gan具有不mos制程的相容性和低成本的优势， 将逐步取代mosfet幵实现新的应用。
碳化硅（sic）衬底
3、行业壁垒和竞争格局
idm模式的优势：参与竞争的主流厂商都是idm模式，idm厂家是设计和制造一体化，优势在于：
◆制造产品的特殊工艺保密性好，产品效率提升，参数优化更容易实现◆优化设备参数更加灵活，规模化生产更斱便
长期被欧美厂商垄断：国内idm模式厂很少，核心的工艺都在欧美厂商自己内部，凭借其产品优势控制交货周期，从而掌控整个行业的价格体系。idm模式：自主掌握核心bcd模拟电路工艺
c-d工艺：功率集成电路最核心的工艺。每种bcd工艺都具备在同一颗芯片上成功整合三种丌同制造技术的优点， 给产品带来高可靠性，低电磁干扰，缩小芯片面积等作用。全球功率半导体市场空间根据ihs数据统计，2018年全球功率器件市场规模约为391亿美元，预计至 2021年市场规模将增长至441亿美元，年化增长率为4.1%，市场规模稳步增长。目前国内功率半导体产业链正在日趋完善，技术也正在取得突破。同时，中国也是全球最大的功率半导体消费国，2018年市场需求规模达到138亿美元，年化增长率为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，年化增速达4.8%。
全球功率半导体公司市占率
2018年全球功率半导体市场top8的公司里无一家中国企业，合计占 55.4%的市场份额。表明当前功率半导体厂商以欧美日为主，中国功率半导体厂商仍需继续努力追赶，做强自己，面向国际。2018年中国mosfet销售规模约为183亿元，其中市场份额前六位的公司里仅有一家中国本土企业 ——华润微电子，市占率为8.7%，而排名前两位的海外企业市占率合计为 45.3%，占据了近一半的市场份额。由此看来，中国mosfet市场仍然大量依靠进口，未来进口替代空间巨大。
功率半导体价格坚挺
mosfet、igbt及二极管的产品交 期普遍在20周以上，货期趋势都是缩短，可见供应商存货充足。随着5g的建设发展，新能源电动汽车的崛起，将会有效拉动功率半导体市场的需求，从而促进半导体产业快速发展。预测未来功率半导体市场前景广阔，交期会逐渐变长。
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，贞光科技二次整理，不代表贞光科技对该观点赞同或支持，仅为行业交流学习之用，如有异议，欢迎探讨。
谷歌承认WearOS智能手表上的Hangouts应用程序已经下架
中国电信公布2018年中期业绩财报：经营收入达1930.29亿元，股东利润达135.70亿元
东芝推出650V分立IGBT---“GT30J65MRB
笔记本如何解锁功耗墙和限制性能实现降温
针对普通照明市场的固态光源产品组合
贞光科技：功率半导体行业研究框架
LED照明驱动芯片技术的创新设计
WiGig和VESA携手推动无线WiGig DisplayPort认证工作
中国移动发布5G发展规划，2020年实现5G终端销售1亿部
华为mate10上市时间确定:华为mate10配置外观彻底曝光,华为mate9价格大跳水,等新还是买旧
如何选择加密芯片以及加密芯片的工作原理
Vishay推出AS3Px新系列超快雪崩整流器
八大主流单片机优缺点分析，看看你用过哪一款
一位测试工程师的感悟
低压差线性稳压器与开关型降压稳压器有什么区别
英特尔的可持续发展承诺及相应举措
至暗时刻!ARM釜底抽“芯”,华为何去何从?
物联网与区块链集成的好处
诺基亚CEO:力求让WP成第三生态系统
特斯拉电动卡车将于9月发布 物流公司会青睐这种电动半挂车吗？