基于Omdia数据,功率分立器件、功率模块市场规模由2023年的357亿美元,萎缩至2024年的323亿美元,近十年年复合增长率为7.14%。广义口径下,2024年全球功率器件(含SiC)规模为530.6亿美元,2020-2024年复合增长率为3.55%。随着第三代半导体材料加速渗透,预计2024-2029年间,全球功率器件有望维持8.43%的年复合增长率至795.3亿美元。相对于车规级功率半导体,功率半导体分立器件及模块的集中度偏低且较为分散,CR5占比在50%以下。但仍以外企主导,龙头英飞凌市占率稳定在20%左右,国内替代空间相对较大。
中国作为全球最大的功率半导体消费国,贡献了约40%的功率半导体市场。根据Omdia及中商产业研究院预测,2023年国内功率半导体市场规模约为1519.36亿元,2024年预计规模增长至1752.55亿元。
新能源车打开IGBT、SiC增长空间,国内车规级半导体市占率有待提升:根据S&P Automative Semiconductor Tracker预测,2024年纯电BEV市场为1100万量,预计2030年纯电规模将增长至3200万量,年复合增长率约为20%。受益于高压-高功率化、材料迭代、SDV驱动,英飞凌预测,BEV的半导体单车BOM将从2024年的单车1300美元增长至2030年的1,650美元(高端车型或至2,500美元)。中国新能源车出货量占比持续攀升,占比超过50%。国内车规级功率半导体市占率与新能源车销量产生较大差异,全球车规级半导体市场规模由2019年的372亿美元增长至2024年683.8亿美元。但是,当前车规级用功率半导体集中度远高于功率半导体分立器件及模块。Top3分别为英飞凌、意法半导体、德州仪器,市占率分别为29.20%、20.10%、10.10%。
AI驱动兆瓦级供电需求,800V HVDC依赖于高性能功率半导体材料:全球算力设备能耗随人工智能需求爆发大幅增长。算力设备是能耗和碳排放的重要来源。2024年-2030年,AI芯片将为数据中心IT设备负载带来每年4至9GW的新需求,在数据中心新增的全部IT设备负载约占70%。主流AI训练机柜正从传统的10–15kW抬升至30kW以上,高端液冷机柜甚至冲向100kW。一套高密度AI服务器机柜仅功率半导体用料就高达1.2–1.5万美元,包括24只PSU、36块GPU板、18块48V母线颗保护器件等。
传统功率二极管陷入“高耐压vs低损耗”两难:在功率MOS器件设计中,击穿电压(BV)与特征通态电阻的关系非常密切。高耐压下抑制漏电流,必须降低半导体掺杂浓度并增厚漂移区厚度,导致导通电阻和正向压降显著升高。碳化硅(SiC)是一种典型的第三代半导体材料,具有相对于硅(Si)显著更大的带隙、更高的击穿场强和热导率等优势
国内市场碳化硅渗透率更快,增长更为可观:受益于新能源汽车、储能及其他电力领域应用高速增长,国内6英寸外延片由2019年的3.4万片增长至2023年的18.8万片,复合增长率为52.8%,增速高于同期全球6英寸销量的46.1%。弗若斯特沙利文预测,中国8英寸销量预计在2028年达到103万片,2023年至2028年复合增速644.9%,同期全球8英寸碳化硅销量预计为308.1万片,8英寸国内市场需求或占据33.4%的份额,碳化硅外延片整体需求占全球市场份额约40%。
相关公司:我们认为,AI数据中心+高功率车载动力平台有望加速碳化硅快速渗透,国内碳化硅市场份额较大且渗透率高于全球,市场空间及增长可观,建议关注:扬杰科技(300373.SZ)、三安光电(600703.SH)、新洁能(605111.SH)、天岳先进(688234.SH)、士兰微(600460.SH)、华润微(688396.SH)、斯达半导(603290.SH)
风险提示:宽禁带材料主要应用于高压、高功率场景,主要集中于新能源车、智能电网等领域,下游需求景气度存在波动;功率半导体生产前期投入成本较高,需实现一定的规模化;生产设备、材料对外依赖度仍然较高,贸易摩擦或影响产能爬坡;半导体行业周期性下行;政治、政策不确定性因素及其他宏观因素
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