功率半导体各品类及下游应用市场空间分析

  在功率半导体发展过程中，20世纪50年代，功率二极管、功率三极管面世并应用于工业和电力系统。20 世纪60-70年代，晶闸管等半导体功率器件加快速度进行发展。20 世纪70 年代末，平面型功率 MOSFET 发展起来。20世纪80年代后期，沟槽型功率 MOSFET 和 IGBT 逐步面世，半导体功率器件郑重进入电子应用时代。20世纪90 年代，超级结 MOSFET 逐步出现，打破了传统硅基产品的性能限制以满足大功率和高频化的应用需求。进入21世纪，以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料逐渐崭露头角，它们具有高耐压、高温工作、低损耗等显著优点。

  前文笔者对国内12家功率半导体公司进行了对比分析，本文侧重分析行业整体规模，各类细分产品MOSFET、IGBT、 SiC/GaN 等的市场规模，以及下游应用中增长较快的领域如新能源汽车及充电桩、光伏及逆变器、AI服务器等市场规模，以便对产业未来发展前途有更深层次的了解。

  功率半导体按器件集成度可大致分为分立器件（含模块）、功率模块和功率 IC 三大类。本文侧重分析功率半导体分立器件，按照器件结构划分，可分为二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT、 SiC/GaN 等，其中以 MOSFET、IGBT、SiC MOSFET 为代表的功率器件需求旺盛。

  根据世界半导体贸易统计（WSTS）组织预测，2024 年全球半导体销售额将增长 13.1%。功率半导体的市场规模在全球半导体行业的占比在 8%—10%之间，结构占比保持稳定。

  根据 Omdia 预测，2023年全球功率半导体市场规模达到503亿美元，预计至2024 年市场规模将增长至 522亿美元，2019-2024的年化复合增长率为2.4%。预计2027年市场规模将达到596亿美元，其中功率IC市场占 54.8%，功率分立器件占30.1%， 功率模块占15.1%。

  2022年中国功率半导体市场规模约为1368.86亿元，同比增长4.4%。中商产业研究院预测，2023年中国功率半导体市场规模增长至1519.36亿元，2024年将达1752.55亿元。中国功率半导体的市场规模占全球市场约为 38%，功率半导体作为实现我国电气化系统自主可控以及节能环保的核心零部件，在智能电网、新能源汽车等领域需求量大幅提升。

  IGBT被称为电力电子行业里的“CPU”，大范围的应用于电机节能、轨道交通、新能源汽车等领域。目前在轨道交通领域已经实现技术突破，在新能源汽车领域，IGBT是电控系统和直流充电桩的核心器件，我国IGBT产量迅速增加。IGBT 从穿通、 非穿通、场截止和平面栅、沟槽栅两条路径升级，器件结构升级带来耐压、降低损耗和导通电阻性能不断提升。

  中商产业研究院报告数据显示，2022年中国IGBT产量达3058万只，同比增长26.5%，2023年产量约为3573万只。中商产业研究院预测，2024年中国IGBT产量将达到3900万只。

  根据WSTS多个方面数据显示，2023年全球IGBT市场规模达到90亿美元，预计2026年将达到121亿美元；中国是全球IGBT最大的消费市场，2023年中国IGBT市场规模达32亿美元，预计到2026年中国IGBT市场规模将达到42亿美元。

  而根据YOLE多个方面数据显示，2022年全球IGBT的市场规模约为68亿美元，受益于新能源汽车、新能源、工业控制等领域的需求大幅度的增加，预计2026年全球IGBT市场规模将达到84亿美元。中国是全球最大的IGBT市场，约占全球IGBT市场规模的40%，预计到2025年中国IGBT市场规模将达到522亿元。

  MOSFET具有开关速度快、输入阻抗高、耐热性好等特性，应用于包括通信、消费电子、汽车电子、工业控制在内的众多领域。从功率半导体器件结构来看，MOSFET 从平面型、沟槽型、超级结、屏蔽栅器件结构一直在升级，器件耐压性和开关频率性能大幅提升。

  根据中金企信数据，全球MOSFET行业市场规模保持稳定扩张，未来市场发展的潜力广阔。2022年全球MOSFET市场规模达129.6亿美元，同比增长14.49%，2023年达133.9亿美元。

  中国MOSFET行业市场规模也保持稳定扩张趋势，增速高于全球市场增速。2022年中国MOSFET市场规模约为54.0亿美元，同比增长15.88%，2023年达56.6亿美元。预计2025年中国MOSFET市场规模将增长至64.7亿美元，年化复合增长率为8.5%，增速高于全球市场增速。

  中商产业研究院报告数据显示，2023年全球SiC功率半导体市场规模为21.2亿美元，受益于新能源汽车及光伏领域需求量的快速地增长，预计2024年全球SiC功率半导体市场规模预计将达26.6亿美元。

  当前我国已将碳化硅半导体纳入重点支持领域，随国家“新基建”战略的实施，碳化硅半导体将在5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心等新基建领域发挥及其重要的作用。从下游应用市场占比情况去看，新能源汽车应用占比最大，达到38%；其次是消费类电源，占比为22%；光伏逆变器占据着15%的份额。

  随着新能源汽车的发展，对功率器件需求量日益增加，成为功率半导体器件新的增长点。碳化硅器件在新能源汽车产业中主要使用在在电机控制器（电驱）、车载充电机OBC、DC/DC变换器以及充电桩，碳化硅器件相比硅基器件有更优越的物理性能，体积小，性能优越，节能性强，同时缓解了续航问题，更适应新能源汽车增加续航里程、缩短充电时长、提高电池容量、降低车身自重的需求。

  氮化镓是功率半导体行业传统硅材料的替代和升级材料，其解决了硅材料在频率、功率、功耗、热管理和器件尺寸方面的限制。氮化镓功率半导体产品具有高频、低损耗和性价比高等特点，被广泛采纳于智能设备快充、车规级充电应用和数据中心等多种应用场景。2023年，全球氮化镓功率半导体市场规模为17.6亿元。

  由于二极管的行业技术壁垒较低，市场规模较为稳定，我国份额逐渐增加。据华经产业研究院的统计，2022年全球二极管行业市场规模为55.73亿美元，与2021年数据基本持平。中国的二极管行业凭借其低成本的优势，在全球市场中的市场占有率占比逐年增加，2022年我国二极管行业市场规模为23.23亿美元，与2021年数据基本持平，预计2023年市场规模为19.57亿元，较2022年下降15.76%，降速远小于全球平均水平。

  晶闸管因其大电流大电压的解决能力，在大功率应用领域仍有优势，作为一种技术相对成熟的产品，其市场成长性趋于稳定。根据华经产业研究院的统计和预测，全球晶闸管市场规模由2017年7.18亿美元增至2021 年8.24亿美元，2022年全球晶闸管市场规模达到10.07亿美元，2017年到 2022年的年均复合增长率达到5.8%。全球晶闸管市场规模将从2023年的 8.31亿美元增长至2028年的12.42亿美元，期间复合增速达5.9%。而中国市场在2021年就以37%的占比成为了全球晶闸管最大的单一市场，从 2019年开始，中国晶闸管的市场规模开始稳定的持续增长，2017-2022 年的年均复合增长率为7.0%，预计到2023年将增长至27.9亿元。

  BJT作为电流控制型分立器件，在消费类电子、网络通讯、工业、安防等领域对分立器件功耗和频率要求愈发严格的背景下，其市场空间正逐步被 MOSFET等元器件取代。根据中商产业研究院的统计，2022年全球BJT市场规模达9.32亿美元，同比减少9.07%，预计2023年将下降至7.38亿美元。2022年中国BJT市场规模达4.5亿美元，同比减少5.46%，预计2023年将下降至3.66亿美元。