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2018年中國半導體分立器件產業蓬勃發展,產銷規模快速增長,國內市場需求迅速擴大,進口數量和進口金額均呈現下降趨勢【圖】

    (一)半導體行業基本情況

    1、半導體概況

    (1)半導體的概念

    半導體是一種導電性可受控制,常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。半導體的導電性受控制的范圍為從絕緣體到幾個歐姆之間。半導體具有五大特性:摻雜性(在形成晶體結構的半導體中,人為地摻入特定的雜質元素,導電性能具有可控性)、熱敏性、光敏性(在光照和熱輻射條件下,其導電性有明顯的變化)、負電阻率溫度特性,整流特性。半導體產業為電子元器件產業中最重要的組成部分,在電子、能源行業的眾多細分領域均都有廣泛的應用。

    (2)半導體行業分類

    按照制造技術的不同,半導體產業可劃分為集成電路、分立器件、其他器件等多類產品,其中集成電路是把基本的電路元件如晶體管、二極管、電阻、電容、電感等制作在一個小型晶片上然后封裝起來形成具有多功能的單元,主要實現對信息的處理、存儲和轉換;分立器件是指具有單一功能的電路基本元件,主要實現電能的處理與變換,而半導體功率器件是分立器件的重要部分。分立器件主要包括功率二極管、功率三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等半導體功率器件產品;其中,MOSFET和IGBT屬于電壓控制型開關器件,相比于功率三極管、晶閘管等電流控制型開關器件,具有易于驅動、開關速度快、損耗低等特點。

半導體器件的分類示意圖

數據來源:公開資料整理

    在分立器件發展過程中,20世紀50年代,功率二極管、功率三極管面世并應用于工業和電力系統。20世紀60至70年代,晶閘管等半導體功率器件快速發展。20世紀70年代末,平面型功率MOSFET發展起來;20世紀80年代后期,溝槽型功率MOSFET和IGBT逐步面世,半導體功率器件正式進入電子應用時代。20世紀90年代,超結MOSFET逐步出現,打破傳統“硅限”以滿足大功率和高頻化的應用需求。2008年,英飛凌(Infineon)率先推出屏蔽柵功率MOSFET,半導體功率器件的性能進一步提升。對國內市場而言,功率二極管、功率三極管、晶閘管等分立器件產品大部分已實現國產化,而MOSFET、IGBT等分立器件產品由于其技術及工藝的先進性,還較大程度上依賴進口,未來進口替代空間巨大。

分立器件各代產品特點及市場狀況

基材
代表產品
面世時間
技術特點
系統應用特性
硅基半導體
功率二極管
20世紀50年代
不可控型
結構簡單,但只能整流使用,不可控制導通、關斷
晶閘管
20世紀60年代
半控型器件
開關使用,不易驅動,損耗大,難以實現高頻化變流
功率三極管
20世紀50年代
全控型器件
開關使用或功率放大使用,不易于驅動控制,頻率較低
平面型功率MOSFET
20世紀70年代
易于驅動,工作頻率高,但芯片面積相對較大,損耗較高
溝槽型功率MOSFET
20世紀80年代
易于驅動,工作頻率高,熱穩定性好,損耗低,但耐壓低
IGBT
20世紀80年代
開關速度高,易于驅動,頻率高,損耗很低,具有耐脈沖電流沖擊的能力
超結功率MOSFET
20世紀90年代
易于驅動、頻率超高、損耗極低,最新一代功率器件
屏蔽柵功率MOSFET(SGT)
21世紀
打破了硅限,大幅降低了器件的導通電阻和開關損耗
寬禁帶材料半導體
SiC、GaN半導體功率器件
21世紀
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數據來源:公開資料整理

    2、半導體行業基本情況

    (1)全球半導體行業

    全球半導體行業近二十年來發展迅速,已形成龐大的產業規模。在移動智能互聯終端、PC、平板電視以及工業應用領域等市場需求拉升的強力推動下,全球半導體行業銷售規模從2007年的2,554.85億美元增長到2017年的4,122億美元,行業銷售額年均復合增長率達到4.90%。預計2018年全球半導體銷售額達4,512億美元,較2017年的增長9%。

全球半導體2007年至2017年銷售規模及增幅情況

數據來源:公開資料整理

    從下游市場應用來看,半導體產品主要應用領域集中于通信(含手機)、計算機、消費電子、汽車電子、工業、醫療、政府/軍事等領域。市場研究機構研究表明,半導體產品在通信(含手機)和計算機領域的應用合計占比達到約74.0%,消費電子占比10.7%,汽車電子和工業、醫療領域占比14.4%,政府/軍事占比0.9%1。而且,隨著電子產品的升級,半導體在電子產品中應用將逐步提高,未來在下游電子產品市場需求增長的帶動下,半導體產業將保持較好的增長態勢。

    從全球半導體發展區域分布來看,美國、日本、歐洲、亞太地區(除日本外的西太平洋地區)是半導體產品的主要市場。雖然美國一直保持著半導體技術的行業龍頭地位,但亞太地區已經成為全球半導體銷售的第一大區域,其中中國市場占據重要地位。而且從增速看,2016年歐美地區半導體銷售額呈下滑態勢(其中美國市場下降4.7%,歐洲市場下降4.5%),而亞洲地區呈增長態勢(其中亞太增長3.6%,日本增長3.8%),其中以中國大陸市場的增幅最大,以9.2%領跑其它市場。2017年,受到存儲器單價上漲因素的影響,世界各地半導體銷售額均呈現增長趨勢,其中美洲銷售額年增35.0%;亞太(除日本)年增19.4%;歐洲年增17.1%;日本年增13.3%。

2016年和2017年全球半導體產業區域發展結構情況(單位:億美元)

序號
地區
2017年度
2016年度
銷售額
銷售占比
銷售額
銷售占比
1
亞太區及其他地區
2,488
60.36%
2,084
61.49%
2
美國
885
21.47%
655
19.33%
3
歐洲
383
9.29%
327
9.65%
4
日本
366
8.88%
323
9.53%
合計
4,122
100.00%
3,389
100.00%

數據來源:公開資料整理

    隨著近年來半導體產業技術轉移,半導體產業逐漸從美國向其他發展中國家轉移。中國半導體產業快速發展,有望成為推動半導體行業保持穩定增長的全新動力。

    (2)我國半導體行業

    改革開放以來,伴隨著我國國民經濟的整體迅速發展和工業體系的不斷健全,半導體產業已經成為我國建設信息化社會、實現綠色經濟、確保國防安全的基礎性和戰略性產業。特別是,受益于我國不斷出臺的鼓勵半導體行業發展的產業和財政政策,近年來我國半導體產業發展不斷取得突破。我國半導體行業的固定資產投資的規模和增速均保持較高水平。進入新世紀以來,我國經濟發展不斷轉型升級,新興產業占國民經濟的比重不斷提升,計算機、消費電子、通信等電子產業增長及產品結構持續升級直接拉動了對上游半導體產品需求的迅速增長。市場需求的增長直接催動我國半導體行業的固定投資,近年來,我國半導體行業的固定投資維持較快增速,累計投資規模持續擴大。2016年我國半導體產業完成固定資產投資1,001.13億元,其中半導體分立器件產業完成固定資產投資額121.56億元,同比增長96.4%。我國半導體行業的市場需求不斷擴大。2011年,我國半導體行業的市場需求規模約為9,238.8億元,至2017年市場需求規模達到16,708.6億元,市場需求的年均復合增長率達10.38%,呈現快速增長態勢。隨著國家對半導體產業的相關鼓勵政策持續推出以及下游行業迅速發展等多重利好因素的推動,國內半導體市場將迎來更廣闊的前景,市場需求將保持高速增長。2018年至2020年我國半導體市場需求將有望分別達到18,603.3億元、20,311.5億元和21,933.9億元。

2011-2017年我國半導體市場需求規模情況

數據來源:公開資料整理

    在半導體行業投資規模和半導體下游行業需求均不斷擴大的勢頭的帶動下,我國半導體行業市場銷售規模不斷攀升。從2000年至2015年,我國半導體市場銷售增速領跑全球,達到21.4%,遠高于全球半導體年均增速3.6%。2011年至2017年,我國半導體產業銷售規模擴大了2倍以上,2017年我國半導體產業實現銷售收入7,885.2億元,與2016年的6,573.2億元同比增長20.0%。目前,我國半導體占全球市場份額已超過50%,成為全球半導體的核心市場。

2011-2017年我國半導體產業銷售額增長情況

數據來源:公開資料整理

    此外,我國近年來半導體的自主生產比例不斷提高,進口替代效應顯現。2017年中國半導體分立器件進口金額為281.8億美元,相較于2014年進口額下降了10.20%。在半導體進口主要品種中,集成電路產品和半導體分立器件主要進口品種均同比下降。

    (3)半導體行業整體發展趨勢

    半導體行業發源于歐美。上世紀八十年代以來,日本半導體產業吸收美國技術并整合其工業高質量品控體系,實現半導體產業迅速崛起;九十年代以來,韓國半導體行業開拓高性價比IC產品,帶動了亞洲電子產業鏈崛起;同時期,半導體產業多元化發展,臺灣半導體行業創立Foundry代工模式,強力推動臺灣電子組裝產業向半導體產業集群的產業升級。雖然中國半導體起步晚、追趕難度較大,但隨著半導體產業的轉移,以及新能源汽車/充電樁、節能環保、4G/5G、人工智能、AR/VR等新興領域快速發展,國內半導體廠商有望在產業競爭中獲得更大發展機會。半導體行業的整體發展呈現以下趨勢:

    ①產業的發展動力逐漸從技術驅動轉向應用驅動

    由于新應用領域的出現,使得半導體產業發展的驅動力更多來自于應用及相應功能的開發。目前半導體產業的應用熱點已從最初的計算機、通信拓展至新能源汽車/充電樁、節能環保、4G/5G、人工智能、AR/VR等新興領域。

    ②競爭加劇產業的國際化和扁平化發展

    隨著產業發展的變革,半導體行業已從單一垂直化生產向扁平化結構轉變,國際分工日益明顯。在日益激烈的國際競爭中,世界各地遵循成本效益原則形成了以美國為主導的高端產品設計與關鍵技術制造,以日本、韓國為核心的大眾消費品生產,以及以中國臺灣及大陸地區為主體的封裝加工業共同發展的產業格局。但是大陸地區已經逐步切入到半導體設計、研發以及封裝測試等相關領域。

    ③半導體產業鏈轉移趨勢明顯

    受生產要素成本以及半導體產業自身發展周期性波動的影響,世界半導體產業呈現向具有成本優勢、市場優勢的發展中國家產業鏈轉移的趨勢。作為經濟高速增長的發展主體,我國依托龐大的市場需求及生成要素、成本優勢及人才優勢成為國際半導體產業轉移的主要目的地,以歐美、中國臺灣地區為主的大型半導體制造業通過OEM、并購、合資等多種方式向我國轉移半導體產業。

    (二)半導體分立器件行業的基本情況

    1、半導體分立器件行業發展現狀

    分立器件行業是半導體產業中一個重要分支。近幾年來,分立器件行業規模以上企業主營業務收入占半導體行業規模以上企業主營業務收入的比重維持在22%-25%之間。半導體分立器件是電力電子產品的基礎之一,也是構成電力電子變化裝置的核心器件之一,主要用于電力電子設備的整流、穩壓、開關、混頻等,具有應用范圍廣、用量大等特點,在消費電子、汽車電子、電子儀器儀表、工業及自動控制、計算機及周邊設備、網絡通訊等眾多國民經濟領域均有廣泛的應用。從細分市場來看,半導體分立器件受益于智能制造、電力改造、電子通訊升級、互聯網等普及的趨勢,其市場也逐步向高端推進。近年來,受益于國際電子制造產業的轉移,以及下游行業需求的拉動,我國半導體分立器件行業保持了較快的發展態勢。

    相較于國際半導體行業集中度較高、技術創新能力強等特點,我國半導體分立器件行業起步晚,受制于國際半導體公司嚴密的技術封鎖,大多依靠自主創新。國內半導體分立器件企業通過長期技術積累,一些半導體芯片技術已突破瓶頸,芯片的研發設計能力不斷提高,品牌知名度和市場影響力也日益增強。目前,我國已經成為全球最重要的半導體分立器件制造基地和全球最大的半導體分立器件市場,中國半導體分立器件收入占全球比重上升趨勢明顯。2017年我國半導體分立器件市場規模已達到2,473.9億元。但從技術發展水平看,目前國內半導體分立器件行業整體技術水平仍與國際領先水平存在一定的差距。隨著國家鼓勵政策的大力扶持、半導體分立器件國產化趨勢顯現以及下游應用領域需求增長的拉升,我國半導體分立器件行業蘊含著巨大的發展契機。

    2、半導體分立器件行業市場規模

    (1)行業產銷規模

    改革開放以來,我國電子電氣在下游行業的應用分布越來越廣泛,計算機、消費電子、汽車電子、工業電子等眾多下游行業呈現爆發式增長,直接拉動國內半導體分立器件行業的蓬勃發展,半導體分立器件的產銷規模持續、快速增長。

    2011年,我國半導體分立器件行業的整體銷售規模為1,388.6億元,至2016年銷售規模已達2,237.7億元;2016年以來,隨著國內經濟結構轉型升級,物聯網、新能源、新材料、節能環保和新一代通信網絡等新興行業強力發展,推動了我國電子制造產業快速回升,大大拉升了對上游半導體分立器件產品的需求。2017年,我國半導體分立器件全年銷售規模已達2,473.9億元,較2016年增長10.60%。2011年至2017年,我國半導體分立器件的銷售規模年均復合增長率達到10.10%。

2011-2017年我國半導體分立器件產業銷售額增長狀況

數據來源:公開資料整理

    下游市場需求直接拉動了半導體分立器件的生產規模。改革開放以來,特別是進入21世紀后,我國半導體分立器件行業內企業不斷增加,分立器件的產量隨之攀升;2011年,我國半導體分立器件的整體生產規模為4,134.1億只,至2017年增長至7,301.5億只,年均復合增長率達到9.94%。

2011-2017年我國半導體分立器件生產規模

數據來源:公開資料整理

    (2)行業整體市場需求規模

    我國分立器件市場各應用領域均保持著較高的增長速度,占據我國分立器件市場主要份額的應用領域為計算機、消費電子、汽車電子、工業電子市場等。近年來新能源汽車/充電樁、智能裝備制造、物聯網、光伏新能源等新興應用領域將成為國內半導體分立器件產業的持續增長點,行業呈現良好的發展態勢。國內半導體分立器件行業內企業在技術研發、先進設備方面進行了大量投資,緊跟國際先進企業的技術發展,并向中高端產品領域滲透。從市場需求來看,2011年至2017年國內半導體分立器件市場需求保持了13.11%的年均復合增長;2017年國內半導體分立器件市場需求達到2,458.1億元,同比2016年的2,218.2億元增長率達到10.80%,繼續保持著高速增長趨勢。其中,半導體功率器件仍是帶動中國半導體分立器件市場加速增長的主要動力。

2011-2017年我國半導體分立器件市場需求增長狀況

數據來源:公開資料整理

    技術水平的提升使得分立器件應用領域逐步拓展,并推動了國內半導體分立器件需求的高速增長。新能源汽車/充電樁、智能裝備制造、物聯網、光伏新能源等新興領域的增長點持續火熱,這為我國半導體分立器件的產業發展創造了良好的市場機遇。隨著“中國制造2025”、“互聯網+”等行動指導意見以及“國家大數據戰略”相繼組織實施,國內半導體分立器件市場將迎來更廣闊的前景。預計2018年,在市場需求拉動以及產業政策、資本市場等多重有利因素支持下,國內半導體分立器件將保持高速增長。2018年中國半導體分立器件市場需求將達到2,673.1億元,到2020年分立器件的市場需求將達到3,103.5億元。從中長期來看,國內半導體市場需求仍將呈現較快的增長勢頭。

2018-2020年我國半導體分立器件市場需求發展預測

數據來源:公開資料整理

    (3)半導體分立器件進出口規模

    半導體行業發源于歐美,日韓及中國臺灣在產業轉移中亦建立了先進的半導體工業體系。中國半導體起步晚、追趕難度較大。近年來,我國高度重視半導體行業的發展,不斷出臺多項鼓勵政策大力扶持包括分立器件在內的半導體行業。隨著國內半導體分立器件廠商逐步參與到國際市場的供應體系,以及下游行業大力創新對上游分立器件行業的驅動,我國半導體分立器件行業已獲得長足發展,并逐步形成對國外產品的替代。2010年至2014年中國半導體分立器件產品進口額基本保持增長趨勢,2014年進口額達313.8億美元。2017年中國半導體分立器件進口金額為281.8億美元,相較于2014年進口額下降了10.20%。

我國半導體分立器件產品進口情況

數據來源:公開資料整理

    在國內半導體分立器件市場需求迅速擴大的態勢下,我國對半導體分立器件的進口數量和進口金額均呈現下降趨勢。近年來,我國半導體分立器件行業的產銷規模不斷擴大,對國外產品的進口替代效應不斷凸顯。未來,隨著國內半導體分立器件行業逐步突破高端產品的技術瓶頸,我國半導體分立器件對進口的依賴將會進一步減弱,進口替代效應將顯著增加。

    (4)半導體功率器件市場需求規模

    半導體功率器件是半導體分立器件中的重要組成部分。半導體功率器件是帶動中國半導體分立器件市場加速增長的主要動力。半導體功率器件主要包括功率二極管、功率三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等,幾乎用于所有的電子制造業,包括計算機、網絡通信、消費電子、汽車電子、工業電子等電子產業。此外,新能源汽車/充電樁、智能裝備制造、物聯網、光伏新能源等新興應用領域逐漸成為半導體功率器件的重要應用市場,從而推動其需求增長。

    在各類半導體功率器件組件中,未來增長最強勁的產品將是MOSFET與IGBT模塊。主要的半導體功率器件(MOSFET和IGBT)的市場需求規模如下:

    ①MOSFET

    金屬-氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效晶體管,具有導通電阻小,損耗低,驅動電路簡單,熱阻特性好等優點,特別適合用于電腦、手機、移動電源、車載導航、電動交通工具、UPS電源等電源控制領域。隨著消費電子、汽車電子和工業電子為主的市場銷售穩定增長,2016年MOSFET市場規模持續增長。得益于市場對高效能電子器件的需求增加,預計MOSFET市場未來將繼續穩定增長。2016年,全球MOSFET市場規模達到62億美元,預計2016年至2022年間MOSFET市場的復合年增長率將達到3.4%;預計到2022年,全球MOSFET市場規模將接近75億美元3。特別地,隨著全球新能源汽車規模的增長,2016年至2022年間MOSFET在汽車應用領域的市場需求預計將以5.1%的復合年增長率快速增長;到2022年,其在汽車應用領域的需求將超越計算機和數據存儲領域,占總體需求市場的22%。

    ②IGBT

    絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是由雙極型三極管(BJT)和MOSFET組成的復合全控型電壓驅動式半導體功率器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和雙極型三極管(BJT)的低導通壓降兩方面的優點,IGBT驅動功率小而飽和壓降低,非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統,如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等。IGBT是新能源汽車電控系統和直流充電樁的核心器件,成本占到新能源汽車整車成本的10%,占充電樁成本的20%。由于未來幾年新能源汽車/充電樁等新興市場的快速發展,IGBT等半導體功率器件將迎來黃金發展期。在全球市場上,未來IGBT市場規模的快速增長主要受益于其在節能、能效提升等方面發揮的重要作用。2018年全球IGBT市場總值將達到60億美元,市場空間巨大。預計未來五年我國新能源汽車和充電樁市場將帶動200億元IGBT模塊的國內市場需求。截至2015年,我國IGBT市場規模達到94.8億元,2008年至2015年復合增長率達到13.65%;但我國IGBT起步晚,未來進口替代空間巨大。

    3、半導體分立器件行業發展趨勢

    (1)行業集中度提升,呈現外延式發展趨勢

    全球前十大半導體分立器件廠商均為國外企業,其總體份額占全球市場份額的50%以上且格局較為穩定。相較于國外,我國半導體分立器件行業較為分散,雖然我國規模以上半導體分立器件行業內企業數量眾多,但只有少數企業具備芯片研發、設計、制造等方面的競爭優勢。隨著少數具備競爭優勢的企業通過持續技術積累和自主創新不斷擴大產品知名度和市場占有率,國內半導體分立器件行業的整體集中度將不斷提升。近年來,全球半導體分立器件行業出現收購熱潮,擁有制造能力成為國際龍頭企業的重要戰略發展方向。借鑒其發展經驗,國內行業內企業也將不斷拓展封裝測試甚至芯片代工等方面的制造能力,向制造端延伸的外延式發展將成為未來發展的主流趨勢。

    (2)替代外資同類產品市場空間巨大

    目前全球半導體分立器件中高端產品生產廠商主要集中在歐美、日本和中國臺灣。我國半導體分立器件行業的整體實力與上述地區仍有較大差距,仍需從國外進口大量的特別是高端的半導體分立器件產品。但近幾年來,國內半導體分立器件企業技術水平和供應能力逐步提升,半導體分立器件產業發展迅猛,這為國內半導體分立器件產品替代進口同類產品創造了巨大的空間。2017年中國半導體分立器件進口金額為281.8億美元,相較于2014年進口額下降了10.20%。未來,國內行業內優秀企業將憑借地緣、技術和成本等方面的優勢獲得更多的發展機會,這也將大大增強我國半導體分立器件產品替代外資同類產品的能力。

    (3)模塊化、集成化的行業技術發展趨勢

    半導體分立器件應用于廣泛的產品類別,下游產品對電能轉換效率、穩定性、高壓大功率需求及復雜度提出了更高要求。半導體分立器件的組裝模塊化和集成化能有效滿足上述要求,并有助于增進便利性、優化客戶使用體驗及保障產品配套性和穩定性,將成為行業技術發展的主流趨勢。同時,隨著工藝技術的不斷升級,分立器件能夠實現更高性能、更快速度、更小體積,這為模塊化和集成化創造了技術條件。

    (4)國內半導體材料有望實現突破

    當前半導體分立器件產業正在發生深刻的變革,其中新材料成為產業新的發展重心。以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等材料為代表的新材料半導體因其寬禁帶、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場等優異的性能而受到行業關注,有望成為新型的半導體材料。SiC、GaN等半導體材料屬于新興領域,具有極強的應用戰略性和前瞻性。目前美歐、日韓及臺灣等地區已經實現SiC、GaN等新材料半導體功率器件的量產。國內行業內企業通過多年的技術和資本積累,依托國家產業政策的重點扶持,也已開始布局新型半導體材料領域。由于新型半導體材料屬于新興領域,國內廠商與國際巨頭企業的技術差距不斷縮小,因此有望抓住機遇、實現突破并搶占未來市場。

    (三)半導體分立器件行業的下游需求情況

    隨著國民經濟的快速發展及行業技術工藝的不斷突破,半導體分立器件的應用領域有了很大的擴展。近年來,受益于國家經濟轉型升級以及新能源、新技術的應用,下游最終產品的市場需求保持良好的增長態勢,從而為半導體分立器件行業的發展提供了廣闊的市場空間。半導體分立器件的下游覆蓋消費電子、汽車電子、工業電子等領域,且在上述領域應用基本保持穩定的增長。在國家產業政策的支持下,新能源汽車/充電樁、智能裝備制造、物聯網、光伏新能源等新興產業領域將成為國內分立器件行業新的增長點,特別是該等應用領域將給MOSFET、IGBT等分立器件市場中的主流產品提供巨大的市場機遇。

    (1)消費電子

    MOSFET等半導體功率器件是消費電子產品的重要元器件,消費電子市場也是半導體功率器件產品的主要需求市場之一。中國消費電子產品的普及程度越來越高,而且近年來消費者對消費電子的需求從以往的臺式PC、筆記本電腦為主向平板電腦、智能電視、無人機、智能手機、可穿戴設備等轉移,直接推動消費電子市場的快速發展。消費電子產品更新換代周期短以及新技術的不斷推出,使得消費電子市場需求量進一步上升。2013年中國消費電子市場整體規模達到16,325億元,成為全球最大的消費電子市場,2017年中國消費電子市場將突破2萬億,預計增長7.1%。目前我國筆記本電腦、彩色電視機等眾多消費類電子產品的生產規模已經位居全球第一,同時以智能電視、無人機等為代表的新興消費類電子產品也開始在國內實現量產。智能電視是互聯網快速發展的產物,2016年國內智能電視銷量達4,098萬臺,預計到2018年智能電視銷量將突破5,000萬臺。近年來我國無人機市場規模快速增長,我國航拍無人機的市場規模將由2016年的39萬臺增加到2019年的300萬臺,年均復合增長率高達97.40%。上述消費電子產品市場規模的快速增長,有力地拉動了對上游半導體功率器件的需求。

    (2)汽車電子

    汽車電子為汽車整車的核心部件之一。隨著各類電子技術的發展,汽車電子應用不斷升級,從傳統的娛樂應用(如汽車音響)向動力控制系統、倒車雷達、車載導航等輔助電子設備升級。汽車電子在汽車整車成本中占據十分重要的部分,特別對于中高端汽車、電動汽車等其占比更高。

汽車電子在整車成本中的占比

數據來源:公開資料整理

    汽車電子是全球半導體分立器件主要的應用領域之一,特別是MOSFET等半導體功率器件在汽車電子領域得到了廣泛的應用,是各類汽車電子應用中最常見的半導體功率器件。隨著汽車整車的產銷規模擴大和汽車電子應用形態不斷豐富,汽車電子行業對MOSFET等半導體功率器件的需求亦將穩步增長。中國已成為全球乘用車產量排名第一的國家。國內汽車產銷規模的擴大將持續推動MOSFET等半導體功率器件需求的增加。

    (3)工業電子

    工業電子是研制和生產電子設備及各種電子元件、器件、儀器、儀表的工業,由廣播電視設備、通信導航設備、雷達設備、電子計算機、電子元器件、電子儀器儀表和其他電子專用設備等生產行業組成。20世紀以來,工業電子發展迅速,工業電子由于生產技術的提高和加工工藝的改進,其中使用的半導體差不多每三年就更新一代;光纖通信、數字化通信、衛星通信技術的興起,使工業電子成為一個迅速崛起的高技術產業。工業電子市場的增長速度將領跑到2020年左右,年增速預期為4%。半導體分立器件廣泛應用于工業電子領域,工業電子的快速發展離不開半導體功率器件的生產應用和技術升級,反之亦然。

    (4)新能源汽車/充電樁

    電控系統是新能源汽車三大核心部件之一,占整車成本約20%,而電控系統需要運用大量的MOSFET和IGBT等半導體功率器件。因此,新能源汽車產銷規模擴大將拉動對MOSFET、IGBT等半導體功率器件的需求。鑒于新能源汽車對于半導體功率器件的巨大需求,未來半導體功率器件市場規模有望快速增長。

    2017年我國新能源汽車生產79.4萬輛、銷售77.7萬輛,比上年同期分別增長53.8%和53.3%。根據國務院頒布的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》,到2020年我國純電動汽車和插電式混合動力汽車生產能力達200萬輛、累計產銷量超過500萬輛。未來隨著新能源汽車進入爆發期,半導體功率器件行業將進一步受益,預計未來五年內新能源汽車將帶動MOSFET、IGBT等的巨大的需求。

    充電樁是新能源汽車產業的重要配套設施,其中直流充電樁的核心是以MOSFET、IGBT為控制單元的充電模塊。作為新能源汽車必不可少的基礎配套設施,國家陸續出臺了多項有關充電樁的鼓勵政策。根據國家發改委印發的《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015-2020)》規劃中指出,2020年國內充換電站數量將達到1.2萬個,分散式充電樁超過480萬個。未來五年,國內新能源汽車充電樁(站)的直接市場規模有望達到1,320億元。充電樁市場的快速發展將推動MOSFET、IGBT等半導體功率器件的需求高速增長。

    (5)智能裝備

    智能裝備是指具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備,是高端裝備的核心,其中,關鍵的傳感和控制功能的實現需要大量MOSFET和IGBT等半導體功率器件。隨著中國制造2025、智能制造“十三五”發展規劃等政策的出臺,未來,我國智能制造裝備行業將高速發展。“十三五”期間,智能裝備行業的銷售收入年復合增長率將達到27.23%,預計到2022年,智能裝備行業的銷售收入將超過3.8萬億元。智能裝備行業的快速發展,將有力擴大MOSFET和IGBT等半導體功率器件的市場需求。

    (6)物聯網

    物聯網即通過信息傳感設備,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。其產業鏈包括四個環節:感知層、網絡層、平臺層、應用層。其中,感知層主要為芯片及傳感器,其生產制造過程需要使用大量MOSFET等功率器件。2017年,工信部下發《關于全面推進移動物聯網(NB-IoT)建設發展的通知》和《信息通信行業發展規劃物聯網分冊(2016-2020年)》,明確提出目標,到2020年我國NB-IoT網絡基站規模要達到150萬,NB-IoT連接總數超過6億,物聯網產業規模將突破1.5萬億元。物聯網產業的快速發展,將有效帶動MOSFET等半導體功率器件市場需求的提升。

    (7)太陽能光伏等新能源

    新型可再生能源的接入和管理需要大量半導體功率器件來實現控制。半導體功率器件為太陽能光伏發電等新能源電力轉換組件中的核心部件。MOSFET、IGBT等半導體功率器件在太陽能光伏發電過程中大量使用。截至2017年底,我國光伏發電新增裝機5,306萬千瓦,累計裝機容量1.3億千瓦,新增和累計裝機容量均為全球第一,其中光伏電站3,362萬千瓦,同比增加11%;分布式光伏1,944萬千瓦,同比增長3.7倍。太陽能光伏等新能源的快速發展,將有效提升對半導體功率器件的市場需求。

    (四)半導體分立器件行業競爭格局

    經過多年的發展,國內廠商在中低端分立器件產品的技術水平、生產工藝和產品品質上已有很大提升,但在部分高端產品領域仍與國外廠商有較大的差距。由于國外公司控制著核心技術、關鍵元器件、關鍵設備、品牌和銷售渠道,國內銷售的高端半導體功率器件仍舊依賴海外進口。面對廣闊的市場前景,國內廠商在技術水平和市場份額的提升上仍有較大的開拓空間。我國半導體分立器件行業起步較晚,近年來在國家產業政策的鼓勵和行業技術水平不斷提升等多重利好因素推動下,行業內部分企業以國外先進技術發展為導向,逐步形成了以自主創新、突破技術壟斷、替代進口為特點的發展模式。半導體分立器件行業內,新潔能等部分企業掌握了MOSFET、IGBT等產品的核心技術,通過產品的高性價比不斷提高市場占有率,在與國外廠商的競爭中逐步形成了自身的競爭優勢。

    (五)半導體分立器件行業的經營模式及其他特征

    1、行業特有的經營模式

    半導體分立器件行業產業鏈包括芯片設計、芯片制造、封裝測試、對外銷售等環節。根據是否擁有產業鏈各個環節,行業內企業的經營模式可以分為垂直一體化模式和垂直分工模式。

    (1)垂直一體化模式

    垂直一體化的模式即IDM模式,是指半導體企業除進行半導體設計外,業務范圍還包括芯片制造、封裝和測試等所有環節。因此,采用IDM模式的半導體企業,不僅自身擁有強大的研發設計團隊,還需自建芯片制造、封裝和測試生產線,在完成半導體的設計、芯片制造、封裝測試等環節后銷售給下游客戶。因為自建芯片制造和封裝測試生產線需要巨額的資金投入,因此采用IDM模式的企業往往除了擁有強大的研發技術實力外,還必須擁有雄厚的資本實力。

IDM模式下企業的經營業務流程

數據來源:公開資料整理

    采用IDM模式的企業擁有強大的研發能力,掌握了先進技術,能夠充分整合內部資源,獲取產業鏈較高的附加值,但IDM模式下需要高額資本投入和產業鏈各環節專業人才。行業內采用IDM模式的企業包括英特爾(Intel)、德州儀器(TexasInstruments)、三星半導體(Samsung)、英飛凌(Infineon)、意法半導體(STMicroelectronics)等。

    (2)垂直分工模式

    垂直分工模式來源于半導體產業的專業化分工。隨著半導體產業的專業化發展和受垂直一體化模式下的高資本投入影響,半導體行業內企業按照產業鏈環節進行專業化分工,從事具體某一環節的業務。按照從事的產業鏈環節不同,垂直分工模式可主要分為Fabless模式和Foundry模式。

    ○1Fabless模式

    Fabless模式屬于垂直分工模式的一種,即無芯片制造和封裝測試生產線,僅從事半導體的設計和銷售,而將芯片制造、封裝測試等環節委托給芯片代工企業、封裝測試企業代工完成。采用Fabless模式的企業專注于半導體的設計和銷售環節,往往具有較強的設計能力并能快速捕捉市場熱點并迅速推出產品,該模式下企業具有“輕資產、專業強”的特點。

    行業內采用Fabless模式的企業包括高通(Qualcomm)、蘋果公司(Apple)、聯發科、華為海思、展訊通信等。采用Fabless模式的企業在發展到一定規模后,擁有了較為強大的技術研發實力和龐大的市場客戶群體。而且,因客戶不同的產品設計需求,該模式下的企業對不同產品封裝測試特點有所掌握,在運營過程中能夠積累封裝測試相關技術和工藝,從而往往繼續向產業鏈的上游延伸,以滿足研發需求、保障產品質量、提高供貨及時性并獲取產業鏈更多的附加值。

    ②Foundry模式

    Foundry模式屬于另一種形式的垂直分工模式。采用Foundry模式的企業只專注于芯片代工環節,為Fabless模式企業和IDM模式企業的部分訂單提供代工服務,并收取代工費。因芯片代工需要在技術、設備、人才及營運等方面進行巨額投入才能保證產品的良率和性能等,且需形成規模效應才能實現持續盈利,因此芯片代工行業呈現大者恒大趨勢,行業高度集中。中國大陸地區規模較大的本土芯片代工廠只有中芯國際、華虹宏力和華潤上華等,其中在2017年全球前十大芯片代工業者排名中,中芯國際和華虹宏力分別名列第五和第九。

    2、行業的周期性、區域性及季節性特征

    (1)行業周期性

    半導體分立器件作為基礎性的功能元器件,應用涵蓋了消費電子、汽車電子、工業電子、新能源汽車/充電樁、智能裝備制造、物聯網、光伏新能源等領域。隨著半導體分立器件行業新技術的發展,其應用領域將不斷擴大。由于半導體分立器件應用領域廣泛,受下游單一行業周期性變化影響不顯著,但與整體宏觀經濟景氣度具有一定的關聯性。

    (2)行業區域性

    國內半導體分立器件企業主要集中在經濟較發達、工業基礎配套完善以及技術人才聚集的電子信息產業制造區域。經過多年的發展,我國已形成了三大電子信息產業集聚帶。即以上海、江蘇、浙江為中心的長江三角洲地區,以廣州、深圳為龍頭的珠江三角洲以及以北京、天津為軸線的環渤海灣地區。受產業集群的影響,行業企業主要分布在上述區域,半導體分立器件行業呈現出一定的區域性特征。

    (3)行業季節性

    半導體分立器件應用領域廣泛,下游客戶季節性需求呈現此消彼長的動態均衡關系,行業的季節性特征不明顯。

    相關報告:智研咨詢網發布的《2018-2024年中國半導體分立器件行業市場專項調研及投資前景評估報告》 

本文采編:CY331
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