2024年功率半導體行業專題報告：行至功率周期底部_靜待下游復蘇云起功率半導體作為電子核心器件，技術不斷迭代功率半導體是電子裝置電能轉換與電路控制的核心功率半導體是電子裝置電能轉換與電路控制的核心，其本質是利用半導體的單向導電性實現電源開關和電力轉換的功能，具體用途包括變壓、逆變、整流、斬波、變頻、變相等，可以提高能量轉換效率，減少功率損失。功率半導體可分為功率器件和功率IC兩大類，其中功率器件主要包括二極管、晶閘管和晶體管，晶體管根據應用領域和制程不同又可分為BJT、MOSFET和IGBT等；功率IC屬于模擬IC，包含電源管理IC、驅動IC、AC/DC和DC/DC等。功率半導體經歷3大技術跨越伴隨著全球半導體產業的技術革命與進步，功率半導體圍繞功率容量、工作頻率和轉換效率經歷了3次大的技術跨越：①從不可控型到半控型再到全控型，促進了傳動技術從直流傳動向交流傳動的進步。②從電流驅動到電壓驅動，實現了數字控制，應用更簡單和智能。③從硅基到寬禁帶器件，系統更加緊湊和輕量化、損耗更低、開關速度更快。MOSFET和IGBT躍升細分市場增長主力功率半導體全球和國內市場穩中向好全球功率半導體市場穩中向好。根據Omdia的數據，全球功率半導體市場規模由2017年的441億美元增長至2022的年481億美元。2020年受影響功率半導體市場規模有所下降，但2021年便恢復至459億美元，預計2023年全球功率半導體市場規模將達到503億美元。中國作為全球功率半導體最大的消費國，2018年以來，國內物聯網、新能源和新一代通信網絡等新興行業大大拉升了對上游功率半導體產品的需求，2019年貿易摩擦干擾整體市場收入略微下降，2020年下半年起，國內功率半導體需求呈現高景氣特征，疊加產能不足因素，供求出現顯著錯配，相關功率龍頭公司逐步提價。2022年中國功率半導體市場規模增長至1368.86億元，同比增長4.4%，預計2023年中國功率半導體市場規模將進一步增長至1519.36億元。MOSFET、IGBT超越二極管、晶閘管、BJT成為增長主力從功率半導體細分產品市場結構來看，功率IC是功率半導體市場主要的出貨產品，占比約50%以上；而功率半導體分立器件中，市場對MOSFET、IGBT以及二極管需求較大。據芯謀研究的數據，MOSFET占功率分立器件市場份額最大，達到42.6%，其次是IGBT和功率二極管，三者占據了90%以上的功率器件市場。由于二極管的行業技術壁壘較低，市場規模比較穩定，我國份額逐漸增加。據華經產業研究院的統計，2022年全球二極管行業市場規模為55.73億美元，與2021年數據基本持平。中國的二極管行業憑借其低成本的優勢，在全球市場中的市場份額占比逐年增加，2022年我國二極管行業市場規模為23.23億美元，與2021年數據基本持平，預計2023年市場規模為19.57億元，較2022年下降15.76%，降速遠小于全球平均水平。晶閘管因其大電流大電壓的處理能力，在大功率應用領域仍有優勢，作為一種技術相對成熟的產品，其市場成長性趨于穩定。根據華經產業研究院的統計和預測，全球晶閘管市場規模由2017年7.18億美元增至2021年8.24億美元，2022年全球晶閘管市場規模達到10.07億美元，2017年到2022年的年均復合增長率達到5.8%。全球晶閘管市場規模將從2023年的8.31億美元增長至2028年的12.42億美元，期間復合增速達5.9%。而中國市場在2021年就以37%的占比成為了全球晶閘管最大的單一市場，從2019年開始，中國晶閘管的市場規模開始穩定的持續增長，2017-2022年的年均復合增長率為7.0%，預計到2023年將增長至27.9億元。BJT作為電流控制型分立器件，在消費類電子、網絡通訊、工業、安防等領域對分立器件功耗和頻率要求愈發嚴格的背景下，其市場空間正逐步被MOSFET等元器件取代。根據的統計，2022年全球BJT市場規模達9.32億美元，同比減少9.07%，預計2023年將下降至7.38億美元。2022年中國BJT市場規模達4.5億美元，同比減少5.46%，預計2023年將下降至3.66億美元。全球MOSFET行業市場規模保持穩定擴張，市場前景廣闊。2022年全球MOSFET市場規模達129.6億美元，同比增長14.49%，預計2023年將達133.9億美元。中國MOSFET行業市場規模也保持穩定擴張趨勢，增速高于全球市場增速。2022年中國MOSFET市場規模約為54.0億美元，同比增長15.88%，預計2023年將達56.6億美元。產能供過于求，中低端內卷聚焦出海上游：硅基晶圓供過于求，SiC晶圓產能急追硅基晶圓產線產能過剩，預計2024年有所改善。功率半導體上行周期時，市場供不應求，許多廠商紛紛擴建產線。以海外IDM巨頭為代表的各大廠商選擇向投入產出比更高的12英寸晶圓轉移。但隨著市場供需關系改善，全球晶圓產能由前兩年的供給不足轉向產能過剩。根據SIA發布的數據，2020年晶圓產能利用率維持在87.5-90%之間。而在2022年Q4，這一數字已經下滑到85%以下。截至2023年底，全球晶圓8英寸利用率為65-70%，12英寸利用率為70-75%，功率半導體所用制程基本在90nm以上，工藝制程更為落后的晶圓廠產能利用率還將走低，許多廠商采取以價換量的策略。2023年晶圓產能預計已到達谷底，2024年將隨著下游訂單的溫和反彈有所改善。海外功率巨頭轉向SiC，國內產業鏈急追。以SiC為代表的第三代半導體材料擁有超越Si基的性能優點，3倍的禁帶寬度可減少漏電并提高工作溫度；10倍的擊穿場強可提高開關速度并減低損耗；4倍的導熱率支持高功率密度并可降低散熱要求。其中襯底技術壁壘和價值量較高，約占47%。海外功率巨頭紛紛發展SiC產線，爭奪發展窗口期，Wolfspeed、Coherent等國外重點襯底廠商產能仍占據市場應用主流，國內以天岳先進及天科合達為代表的領先廠商產能擴張較快，目前仍處于供不應求的狀態。此前中國SiC材料僅占全球約5%的產能，2023年以來中國在SiC產能上急追，樂觀預計2024年中國SiC晶圓在全球的占比有望達到50%，月產能將達到12萬片。中游：海外IDM巨頭占據高端市場，持續加速全球市場的集中度較高，主要被海外IDM巨頭占據。中高端產品生產廠商主要集中在歐美、日本和我國臺灣地區，大部分屬于IDM廠商。全球功率龍頭企業英飛凌市場份額為13.5%，其次為德州儀器、安森美等。其中，MOSFET市場和IGBT市場仍由英飛凌牢牢壟斷龍頭位置，市場份額占比較大，而其他主要參與者也較為集中。細分市場只有個別國產廠商進入前十。在IDM模式下，1）功率廠商的設計和制造環節緊密結合，能針對客戶定制化需求來優化設計與制造環節，產品驗證周期速度快，技術迭代優勢明顯；2）同時自有產線，可自控產能，保障產品交付能力及成本控制，對于部分車企來說，功率廠商能否自控產線、保障交期成為了首要的考慮因素之一；3）具有較強的產業鏈整合能力，在面對市場波動的情況下應對更為靈活，不像Fabless受制于晶圓代工廠，有利于擴展整體市場規模，擠占市場份額。海外的功率IDM巨頭們憑借著這一模式的優勢，在功率市場上不斷擴張自己的份額，尤其在高端功率器件領域，占據技術壁壘更高、利潤空間更大的細分賽道。對于國內功率企業而言，未來的發展道路會慢慢向IDM靠攏。主要原因是：1）功率半導體行業發展較為成熟，技術壁壘較低，產品尤其是國內廠商聚集的中低端器件差異化較小，較容易替代，廠商獲利空間有限，降本增利成為了主要目的，而IDM生產模式能夠有效控制成本；2）下游客戶對自控產線的重視促使企業轉向IDM，不僅國內車企等下游客戶看重產能、交期的保障，海外的下游客戶也格外重視供應的穩定性。Fabless有其自身的優勢所在，中國臺灣地區的功率廠商以Fabless為主，主要得益于臺灣晶圓代工的優越地位。根據2023年晶圓代工的市占數據，臺灣地區占約75%的份額，而大陸地區只占到了11%左右。在晶圓代工方面的不足促使大陸地區的功率廠商更多地考慮IDM模式。行至周期底部，下游庫存出清迎來曙光功率半導體周期底部，上行空間廣闊2016-2018年周期：2016年末，美國功率制造商Diodes晶圓廠發生火災，影響了全球二、三極管的供應，疊加2017年指紋識別芯片訂單旺盛，8寸晶圓廠產能緊缺，適逢新能源汽車風口，供不應求，功率半導體交貨周期大幅拉長。2020-2022年周期：2020年下半年起，受光伏市場影響，國內功率半導體需求呈現高景氣特征，疊加導致產能不足的因素，供求出現顯著錯配。2021年至2022年，功率半導體市場繁榮，相關功率半導體龍頭公司紛紛宣布提價，國內功率廠商順勢而上。2022年以來，由于光伏儲能行業錯判海外預期，階段性產能過剩，功率半導體市場行情回落，供需反轉并大幅降價；加之消費電子市場疲軟大背景下，庫存去化成為功率半導體市場近兩年主旋律。以價換量清庫存，交期縮短趨勢明顯。下行周期各廠商庫存積壓嚴重，以價換量庫存去化策略下整體市場價格持續走低。芯查查的價格指數在1-5月高于100基準線，價格高于2022年同期，除10月小幅回漲外，6-12月價格跌破基準線，價格行情低于2022年同期；交期指數2023年也呈下降趨勢，下降幅度略緩于價格指數，從2023年2月逐步縮短，貨品流通速度快。行業估值觸底，上行空間廣闊。對比分立器件（申萬）指數從2012-2024年的市盈率走勢，從周期低點來看，周期市盈率低點基本徘徊于30倍左右，而功率半導體已于2022年10月觸及低點32倍，目前徘徊于40倍區間，我們可以認為功率半導體行業處于周期底部低位。從周期高點來看，2015年市盈率高點166.94倍對比2012年低點29.01倍增長約475.46%，2020年市盈率高點119.73倍對比2018年低點28.95倍增長約313.58%，反