功率半导体行业深度报告：供需错配，盈利释放，持续突破

一、功率半导体应用广泛，国产替代空间广阔

（一）功率半导体是电能处理的核心器件

1. 功率半导体分类及技术原理

功率半导体为半导体重要组成，是进行电能（功率）处理的核心器件，用于改变电子装置中电压和频率、直流 交流转换等。根据产品形态，功率半导体可分为器件、IC 两大类。

从最终下游领域看，根据电子工程世界数据，全球范围内功率半导体下游领域中，汽车需求占比 35%、工业为 27%、消费电子为 13%，三者合计 75%；中国市场则按份额顺序依次为汽车（27%）、消费电子（23%）、工业电源（19%）、 电力（15%）、通信及其他（16%）。

2. 常见功率半导体产品

常见功率器件有二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT 等，这类器件性能不同，使用场景上各有侧重。

二极管：主要有 SBD（肖特基二极管）、FRD（快恢复二极管）等，电压覆盖范围从 1V 到数千伏不等。其中 SBD 利用金属与半导体结合制作而成，常见产品分平面型、沟槽型，适用于小功率场景；FRD 则具有开关特性好、反向 恢复时间短的特点，电压覆盖数百到数千伏不等，适用于较大功率场景。

晶闸管：最基础的为 SCR（可控硅），为半控器件。其次常见的有 GTO（门极可关断晶闸管），实现全控特性。 90 年代出现的 IGCT（集成门极换流晶闸管），在 GTO 基础上采用集成栅极结构，兼具晶闸管通态特性和晶体管开 关特性。晶闸管主要用于高压领域，如工控、UPS（不间断电源）、变频器等。

MOSFET：场效应晶体管，常见类型有平面栅 MOS、沟槽栅 MOS、超结 MOS、屏蔽栅 MOS 等，电压范围覆 盖 -100V-1500V。MOSFET 具有高频、驱动简单、抗击穿性好等特点，可广泛使用在模拟与数字电路中，应用范围广泛，涵盖电源管理、计算机及外设设备、通信、消费电子、汽车电子、工业控制等多个领域。根据 IHS 数据， MOSFET2018 年市场规模占全球功率分立器件的市场份额超过 40%，同年国内 MOSFET 市场空间达28 亿美元。

IGBT：绝缘栅双极型晶体管，结构上为 MOSFET 与 BJT 组合而成，具有较强的正向电流传导密度和低通态压 降，可实现逆变、变频功能。在中低压领域，IGBT 广泛应用于新能源车和消费电子。1700V 以上的高压领域，广泛 应用于轨道交通、清洁发电和智能电网等重要领域，被称为电子行业的“CPU”。据 IHS Markit 的统计，2018 年中 国 IGBT 市场空间为 19 亿美元，为我国 16 个重大技术突破专项中的重点扶持项目。

3. 宽禁带材料带来功率半导体发展新机遇

SiC、GaN 等第三代半导体，有望带来功率半导体发展新机遇。相比于传统半导体材料， SiC 的高耐压、大功 率特性，使其可用于制造 MOSFET、IGBT、SBD 等器件，用于新能源车、智能电网等行业。GaN 具有高临界磁场、 高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点，是超高频器件的极佳选择，适用于 5G 通信、微波射频等领域的应用。 未来随着 SiC 等材料成本下降、制造技术进步，其应用市场有望迎爆发式增长。

（二）功率半导体市场空间广，国产化潜力大

1. 全球功率半导体市场有望超 500 亿美元

功率半导体作为电气社会基础性零组件，应用十分广泛。功率半导体作为电路中进行电能处理的核心器件，几 乎在所有电气、电力及电子设备中均有应用。近年来，新能源汽车、消费电子、工业自动化、家电变频、5G 通信等 领域的发展，带动了功率半导体产品的升级。

全球功率半导体市场有望超 500 亿美元，中国为最大消费国。据 IHS Markit，2019 年全球功率器件市场规模约 为 404 亿美元，而 Omida 预计至 2024 年市场规模将增长至 524 亿美元，年化增速为 5.3%。分地区看，中国是世界 最大功率半导体消费国，2018 年市场需求规模达到 138 亿美元，增速为 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%。

MOSFET 和 IGBT 未来增长强劲，各自市场空间均有望超 60 亿美元，为功率半导体市场主要驱动力之一。据 IC Insights，得益于新能源车、光伏新能源等领域的爆发式需求，各类功率半导体产品中，未来增长最强劲的产品将 是 MOSFET 与 IGBT。据《功率 MOSFET 市场及技术趋势-2017 版》，MOSFET 全球市场空间 2019 年达 85 亿美元， 至 2022 年将接近 75 亿美元；另据博思数据，IGBT2020 年市场空间有望达 60 亿美元，至 2022 年有望达到 67 亿美 元。

2. 海外厂商垄断度高，国产替代空间广阔

全球来看，Top10 功率半导体厂商均为海外企业，其中英飞凌、安森美、意法居前三强。据 Yole 统计，2019 年按功率器件&模组销售额计，英飞凌以近 35 亿美元的营收居于第一，其次为安森美（近 20 亿美元）和意法（近 12 亿美元）。按地区划分，全球 Top15 功率半导体厂商，欧系占 4 席，美国占 5 席，日本占 5 席，中国占 1 席（2019 年闻泰集团收购荷兰安世半导体）。

中国半导体分立器件进口占需求比较高，国产替代空间广阔。据中国半导体协会数据，2015 年中国半导体分立 器件需求规模近 1970 亿元，其中进口规模近 1832 亿元，占比高达 93%。此后，随着国产替代的推进，进口占需求 比例稳步下降，2016-2018 年占比分别降至 83%、77%、70%，但仍有较大的国产替代空间。根据 2017 年半导体发 展战略研讨会披露，2025 年第三代半导体器件将在移动通信、高效电能管理中国产化率占 50%，保守假设届时中国半导体分立器件需求规模在 3000 亿元以上，国产化率达 50%，则国产替代空间在 1500 亿元。

分器件看，主要功率器件国产化率较低。功率器件在内的半导体产业发展于欧美，兴起于日韩和中国台湾，这 些地区已建立先进的半导体工业体系。中国大陆功率半导体整体起步较晚，经过多年政策扶持和国产厂商努力，在 二极管等中低端器件已大部分实现国产化。在 MOSFET、IGBT 及其他中高端产品上，国产化程度较低。据 Yole， 2017 年主要功率器件国产化率均未超过 50%。如 BJT 国产化率在 49%，晶闸管在 36%，IGBT 单管在 43%。

（三）汽车、5G 等领域爆发，驱动行业长期成长

从下游领域看，汽车电子、5G 通信、家电及工业为功率器件主要应用市场。据 Yole，2017 年全球 IGBT、MOSFET 及模组市场合计近 104 亿美元，其中汽车电子相关的新能源车市场需求为 23 亿美元，工业市场为 20 亿美元，消费 电子与计算&存储分别为 14 亿美元、13.5 亿美元。至 2023 年，IGBT 与 MOSFET 整体市场规模有望增长至 132 亿 美元，其中汽车市场成长至 37 亿美元，工业为 25 亿美元、消费电子和计算&存储为 15 亿美元，家电市场则从 7 亿 美元成长至 8 亿美元。

1. 新能源车：单车功率器件价值量增超 10 倍

新能源车采用电力动力系统，进行电能处理的功率半导体器件成为关键器件。新能源车从电池充电到汽车行驶， 过程中涉及：

1）民用 220V 电压到电池输入电压 12-36V 之间的转换，需用到变压器（AC-AC）；

2）充电桩交流电到动力电池直流充电的转换，故车载充电器中需用到整流器（AC-DC）；

3）电力传动的升压变化，以及充电电池向电池储能的稳压变换，需要用到变换器（DC-DC）；

4）充电电池 12V 直流电转换为驱动电机数百伏的交流电，需用到逆变器（DC-AC）。

新能源车电能变换需求发生根本性增长，带来功率器件单车价值量的大幅抬升。据英飞凌统计，传统燃油车单 车功率半导体价值量为 17 美元，而新能源车中，轻混车升至 90 美元，插电混动和纯电动车更分别高至 305 美元、 360 美元。

MOSFET 应用于新能源车中偏中低压的场景，主要使用于车身充电器中的整流器（AC-DC）和变换器（DC-DC）， 以及电动助力转向系统（EPS）。EPS 中的无刷电机驱动电路，其作用是对 MOSFET 实施通断的 PWM（脉宽调制） 控制。

IGBT 则主要用于高压场景，在新能源车电源系统中的整流器（AC-DC）、变换器（DC-DC）和交流电机逆变器 中均有使用。IGBT 是逆变器的核心，负责将动力电池 12V 直流电转换成驱动电机所需的数百伏交流电。以特斯拉 三相交流异步电机为例，该电机每相用到 28 个 IGBT，累计 84 个，加上其他电机 12 个 IGBT，总共用到 96 个 IGBT。

新能源车销量渗透率持续提升，中国市场有望迎来高速增长。据 BloombergNEF，包括混动、电动在内的新能 源车 2019 年销量大约在 260 万辆，占当年全球汽车销量的 2.8%，至 2021 年新能源车销量有望突破 390 万辆，全球 汽车销量占比有望达 4.1%。据中国工商联汽车商会预测，2020 年中国新能源汽车销量近 200 万辆，根据工信部相关 规划，2025 年中国新能源汽车销量目标为 700 万辆，2020-2025 年 CAGR 超 30%。

新能源车市场增长，新能源汽车相关 MOSFET&IGBT 市场空间有望超 300 亿元。据中国产业信息网数据，2016 年全球车用 MOSFET 市场空间大致在 86 亿元，至 2022 年有望达 116 亿元，CAGR 达 5.11%。另据集邦咨询，新能 源汽车中 IGBT 约占其成本的 10%，到 2025 年中国新能源汽车所用 IGBT 市场规模将达到 210 亿人民币。此外， 充电桩为 IGBT 的重要使用领域，IGBT 模块占充电桩成本的 20%左右，预计到 2025 年充电桩用 IGBT 市场空间将 达 100 亿元，与汽车合计达 310 亿元。

2. 5G 通信：基站升级、数据中心降耗拉升功率器件用量

5G 相较于 4G 速度大幅提升，其背后是功率、功耗较大幅度的增长。在基站端，5G 采用大规模天线阵列，提 出了对功率器件性能更高的要求，同时基站电源供应功率加大，增加了对高压功率器件的用量；在接收侧，5G 毫 米波等应用，接收端功率密度对应增大，增加对功率器件升级化的需求；到下游数据中心，则面临降能耗需求，倒 逼 UPS 用逆变器升级，IGBT 为其中必需器件；此外还有雾计算等全新市场，带来功率器件纯增量需求。

（1）基站

5G 基站采用 Massive MIMO（大规模天线阵列）技术，直接导致 AAU 输出功率的增加，同时处理数据量的大 幅增加，提升了中传、回传侧 DU 和 CU 的功率需求，带来 5G 基站功耗的增加。据运营商数据，5G 基站电力功耗 相较 4G 增加在 2 倍左右。由此带来的降耗需求，增加了对 MOSFET 和 IGBT 等低损耗、高热稳定性器件的需求。 据英飞凌统计，Massive MIMO 天线阵列所用功率器件价值量约 100 美元，是传统天线的 4 倍。

5G 频率增加、覆盖能力下降，5G 基站数量较 4G 有望大幅增加。4G 频段在 2.3GHz，主流 5G 频段在 3-5GHz 区间，频段越高波长越短，即覆盖半径越小。故要达到 4G 同等覆盖面积，需要更多的 5G 基站数量。据联通网络技 术研究院专家估计，5G 基站可能达 4G 的 1.5-2 倍，我们保守估计 4G 基站数量在 4G 的 1.5 倍。根据我们对 2019 年 运营商基站数量的汇总，该年我国 4G 基站数量 514 万个，则未来 5G 基站数量有望达 771 万个。

（2）数据中心

数据中心电力成本占比高，降耗成重要需求。据济南云数据中心的数据，电力成本占数据中心运行成本的 70%。 济南数据中心作为华东地区最大的综合型五星级数据中心，其能耗水平具有代表性，降低数据中心电力消耗成为各 地的共同需求。

UPS 降耗是数据中心降耗的关键一环，选用性能更优功率器件有助于降低 UPS 能耗。UPS 系统的损耗是数据 中心能耗的主要组成部分，大约占到数据中心能耗的 6%-10%。据华为数字能源，UPS 满载时的损耗则来自于明显 增大的 IGBT&二极管损耗（由空载时的 6.6%提升至 45.7%），选用性能更优的 IGBT 器件可以降低 UPS 能耗。

5G、万物互联时代到来，数据流量爆发，驱动数据中心扩容。5G、AI、云计算的高速发展，带来下游数据流量 的爆发，与之对应的是超大规模数据中心数量的增加：2018 年全球超大规模数据中心数量为 480 个，到 2020 年有 望达到 600 个，相应产值从 320 亿美元升至 490 亿美元，CAGR 为 23.7%。

数据中心扩容及降耗需求，有望造就超百亿的 UPS 用逆变器市场，IGBT&二极管市场相应水涨船高。数据中 心扩容与降耗需求驱动下，UPS 向高功率、低损耗迈进，一方面增加对 UPS 用功率器件的总体需求，一方面驱动功 率器件向更优性能升级，数据中心用功率器件市场有望随着快速成长。据 Yole，2017 年以数据中心为代表的计算& 存储功率器件市场空间为 13.5 亿美元，至 2023 年有望成长至 15.1 亿美元。

3. 消费电子：快充和家电变频渗透空间大

手机快充兴起，GaN-MOSFET 器件需求大幅增加。在手机电池技术存在限制的情况下，快充成为解决手机续 航的重要方向。近年来，手机充电功率从 18W 一路升至 50W 以上，最新国产手机厂商的超级快充功率突破 100W。 快充的实现思路可分为高压低电流和低压高电流两种，两种方案下均对同步整流 MOS 管提出更高要求。GaN 禁带更宽，更适用于更高频率、更高功率的环境，GaN 开关成为快充的主流方案，其中的核心部件 GaN MOSFET 用量 随快充市场爆发有望实现快速增长。

变频家电是指电源频率可以根据电器工作情况，自动进行调整，以达到节能、提高工作效率的目的。当前变频 家电主要有空调、冰箱、洗衣机等耗电较大的家电。如变频冰箱相较于普通冰箱，可以实现更快制冷、更优节能及 更低噪音；变频空调则具有节能、高效、恒温、低噪声等优点。

家电实现变频的关键部件为 IPM（智能功率模块），该模块为 IGBT、FRD、MOSFET 等器件的集合。IPM 将 IGBT、FRD、MOSFET 等器件高密度贴装，可高能效地驱动电机。以空调为例，IPM 模块高速开关电源，提供更精 密的控制，实现空调高能效地工作。

从传统家电替换到变频家电，功率半导体价值量有 10 倍以上的提升。英飞凌数据显示，非变频家电到变频家电 半导体价值量从 0.79 美元增长至 10.67 美元，绝大部分的增量属于功率器件。

变频家电渗透率仍有较大提升空间，渗透率提升带动功率器件市场高速增长。据产业在线，2018 年三大白电中 变频渗透率从高到底分别为空调（41.9%）、洗衣机（33.4%）、冰箱（22.2%），均有较大提升空间。从 IPM 需求量看， 空调对 IPM 需求量最高，2018 年达 1.3 亿块，冰箱达 2000 多万块，洗衣机为 1600 多万块。至 2022 年，变频家电 整体渗透率有望达 65%，对应的功率半导体市场规模，有望从 2017 年的 31.4 亿美元升至 2022 年的 68.6 亿美元， CAGR 近 17%

二、周期视角：复盘 17-18 年涨价，映证当前周期启动

（一）2017-2018 涨价潮：手机创新周期与新能源车渗透率提升共振下的供给不足

1. 2017-2018 功率半导体全产业链涨价

2017H1，8 寸硅片游材料现涨价潮。据集微网报道，2017-2018 年涨价潮始于 2017 年 H1 出现的 12 寸晶圆供不 应求、逐季涨价。到 2017H2，8 寸晶圆跟涨，累计涨幅近 10%。作为全球最大的晶圆供应商，硅片材料涨价直接反 应在营收和利润的变化上。2017Q1，信越营收同比增 3.7%，扭转 2016Q4 同比降 6.3%的跌势，此外同期利润大增 25%，较 2016Q4 的 12%增速提升 13pct。

2017H2 涨价传导至晶圆代工环节。上游晶圆涨价，叠加当时下游需求回暖，8 寸晶圆代工厂在产能吃紧情况下， 2017Q3 国内晶圆代工厂开始寻求涨价。涨价背景下，主要晶圆代工厂毛利率和产能利用率开始走升。以华虹半导体 为例，2017Q3 毛利率为 32.8%环比升 1.3pct，产能利用率由 Q2 的 99.4%升至 99.8%。

2017-2018 年 8 寸晶圆厂扩产不足，难以缓解产能紧张局面。以 8 寸晶圆主要代工厂之二的华虹半导体和世界先 进为例，两家公司在 2016 年产量的增速分别为 20.6%、14.6%，而至 2017-2018 年产量增速纷纷下降，其中华虹为 7.6%、7.1%，世界先进为 5.0%、11.5%，而 2016-2018 年汽车对 8 寸晶圆需求 CAGR 为 32%，消费电子为 20%，远 高于晶圆产能扩张的速度。

上游吃紧、下游需求旺盛，功率器件交期大幅延长。在上游吃紧、下游需求旺盛的格局下，MOSFET 器件厂商 交期大幅延长。通常，MOSFET 产品交易一般在 8 周，然而由于下游强劲需求，自 2017 年 9 月开始交易延长至 20 周以上。

终端厂商为巩固货源，追价抢货意愿增强，MOSFET 价格高涨。上游交期延长，终端厂商为保证货源，加价进 货意愿增强，交期压力转变为 MOSFET 涨价动力。2017H2，国产厂商如富满电子、华冠半导体等对电源 IC、LED 驱动 IC、MOSFET 等产品进行调价，同期乐山无线、芯电元、新洁能等厂商跟进，均上调出货价格。

上下游高景气，造就 2017-2018 年功率半导体市场高景气。2016年全球功率半导体市场增速为 1.8%，至 2017-2018 年增速分别为 10.6%、5.9%，景气度较 2016 年提升明显。中国市场 2016-2018 年增速分别为 1.8%、12.5%、9.5%， 呈现与全球市场相同的景气上行节奏。

2. 供给：8 寸产能受限

8 寸与 12 寸晶圆应用上各有侧重，功率半导体主要使用 8 寸晶圆生产。在摩尔定律驱动下，晶圆尺寸遵循 6 寸 →8 寸→12 寸的尺寸路径。单片晶圆尺寸越大，可切割出的芯片越多，可同时达到降低成本、提高良率的效果。然 而，在实践中，8 寸晶圆厂在特种晶圆工艺上更为成熟，大部分折旧年限较长、固定成本较低，以及其他生产相关 的综合成本较低，8 寸晶圆与 12 寸晶圆有各自的成本优势领域。通常来说，8 寸晶圆主要用于功率半导体为代表的 特色工艺，主要产品包含各类电源 IC、图像传感器（CIS）、MCU 等器件，下游领域涉及消费电子、通信、工业汽 车等领域。而 12 寸晶圆主要用于存储、计算等高性能芯片的制造，多用于 PC、手机等计算型设备。

6 寸晶圆产能逐步退出，功率半导体代工需求向 8 寸集中。根据 IC Insights 统计，在 2009 至 2017 年的过去 9 年当中，全球共有 92 座晶圆厂关闭或改变用途。以晶圆尺寸来看，6 寸晶圆厂为被关闭的主力，数量占比高达 41%。

（1）原材料受限

全球硅片行业垄断程度较高，日系厂商居于主导地位。硅片行业由于资本开支巨大，规模优势在竞争中尤为重 要。过往 20 年，行业从美国向东亚迁移，与此同时东亚厂商通过并购提升行业地位，最终形成日本、韩国及中国台 湾地区三足鼎立的局面。据 IC insights 的统计数据,2018 年五大硅片供货商的全球市占率达到了 92%,其中日本信越化 学占 28%，日本三菱住友市占率 26%，两家合计占据全球 50%以上的份额。

2017 年 8 寸晶圆涨价，但日系龙头扩产意愿不足。据与非网统计，2017 年 8 寸晶圆在 Q1 开始供给紧张随后启动涨价，全年涨价幅度为 3%，2018Q1 由于持续缺货，价格涨幅升至 10%。然而，8 寸涨价潮下日系龙头涨价意愿 不足：全球超三分之一的 8 寸晶圆产自日本，而从 2016 年开始日本 8 寸晶圆库存水平一路下降，存货比率从最高点 的 90%降至 2017 年底的 44%。

日系龙头扩产意愿不强，主要系两方面原因：

1）8 寸晶圆过往 10 年价格持续下行，长期拖累厂商盈利。2007 年以来 8 寸晶圆价格大幅下行，大部分厂商处 于亏损状态。2007 年 8 寸晶圆价格接近 1.4 美元/平方英寸，至 2017 年涨价启动时，价格已跌近 43%。长期价格下 行势必影响晶圆厂商的盈利状况。在 8 寸晶圆涨价幅度有限的情况下，扩张 8 寸晶圆产能对盈利改善不显著，根据 SEMI 对 2008-2018 年全球各尺寸晶圆出货面积的统计，2008 年 8 寸（200mm）晶圆占全球出货比例超 35%，此后 连年走低，至 2018 年时占比不超过 25%。

2）8 寸晶圆扩产周期较长，难以缓解短期紧缺。以海辰半导体 2018 年 8 寸晶圆厂建设为例，该工程开工时间 为 2018 年 5 月 21 日，清洁室规定完工时间是 2019 年 7 月 30 日，后续进行设备安装调试、办公设施迁入等耗时近 3 个月，工程竣工日期为 2019 年 10 月 20 日，整个周期在 1 年 5 个月——这尚属各方支持下的“中国速度”，海外 厂商若在中国外扩产 8 寸晶圆产能，建设周期或至少在 1 年以上。功率半导体下游市场需求变化快，厂商在难以预 测 1 年后市场行情的情况下，冒险扩产 8 寸晶圆的意愿不强。

（2）8 寸设备受限

除上游原料受限，8 寸晶圆代工设备的供给上也存在多方面限制。

8 寸新设备几近停产，厂商转而寻求二手设备。8 寸晶圆产线密集建设于 20 世纪 90 年代以及 2000 年后，至 2017 年时，12 寸晶圆已成为全球需求的主流，占据市场需求大于 75%的份额。相应地，大部分设备商已经聚焦于 12 寸 设备的生产，8 寸设备几乎停产或仅限于部分零部件的更新生产。根据 VLSI research 公布的数据，截至 2018 年设备 商在 12 寸平台上投入 116 亿美元，是 8 寸平台的 9 倍——在资金有限的情况下，设备商在 8 寸设备上扩产存在资金 限制。8 寸新设备停产，晶圆代工厂商转而寻求二手设备。

然而，二手设备由于以下几方面原因，较难获得：

二手设备库存量小。根据二手设备主要供应商 Surplus Global 的数据，2017 年二手 8 寸晶圆厂设备的需求比现 有库存高 3～5 倍，且 2018 年仍处于短缺状态。2018 年 8 寸晶圆线机台设备总需求量在 2000 台，而当年市场可供 给数量仅 500 台。

二手设备难以一次性组装成完整产线。二手 8 寸设备存在零部件缺失或老化等问题，在二手市场上又难以一次 性采购完整产线，对短时间内形成产能造成阻碍。 二手设备涨价，或让代工厂重新思考其性价比。

二手 8 寸设备供不应求的状态，使得其价格短时间快速上涨。高昂的采购成本，或让晶圆代工厂转而继续挖掘现有产线的潜力，通过维护、更新、改造的方式提高生产效率。

3. 需求：消费电子、汽车和工业需求增长较快

需求侧，消费电子、汽车和工业是拉动 8 寸晶圆需求的三驾马车。8 寸晶圆主要用于电源管理 IC、功率器件、 MCU 等产品的制造。从最终下游领域看，2016 年以来智能手机创新升级、汽车电子化和工业自动化，贡献了 8 寸 晶圆最大的需求。

智能手机：8 寸晶圆主要应用于手机中的指纹识别芯片和图像传感器芯片（CIS）。2017 年屏下指纹开始在高端 手机中普及，并向中低端机型快速渗透。2017-2018 年全球指纹识别芯片需求量将分别达 10 亿、12 亿片，同比增 33%、 20%。CIS 方面，双摄开始加速普及，带来 CIS 芯片需求的高增长。

汽车：汽车电子化使得越来越多的电子器件被用于汽车的电子功能系统，如自动驾驶辅助（ADAS）、车载娱乐， 以及新能源车的电源管理系统中，功率半导体、控制芯片和电源管理芯片被大量使用，增加了对上游 8 寸晶圆的需 求。同时，纯电动车渗透率提升也大大增加了对汽车电子化水平——汽车电子成本占比高达 65%，远高于紧凑型燃 油车的 15%。2017-2018 年新能源车销量增速处于历史高位，分别为 53%、62%。

工业：工业领域的应用主要来自工业控制中对功率半导体的需求。工控领域的交直流电转换、调压变频等场景 均需要用到功率半导体，以实现精密操控。随着工业自动化深入演进，自动化的核心部件工业机器人和伺服机出货 量快速增加，带动 IGBT 等功率器件对上游 8 寸晶圆的需求。

三大下游的共同拉动下，2017 年 8 寸晶圆需求开始超过全球供给产能。据 SUMCO，2016 年 Q4 全球 8 寸晶圆 的需求量在 460 万片/月水位，至 2017Q2 需求增至近 540 万片/月，较 2016Q4 增 12.7%，超出当期全球 525 万片产 能约 15 万片/月。另据 SEMI 报告，至 2021 年全球 8 寸晶圆产能有望提升至超 550 万片/月，较 2017 年涨幅不大。

4. 涨价影响：功率半导体龙头受益于涨价红利，盈利改善

供不应求的局面下，龙头厂商晶圆代工 ASP 显著上涨。据中国半导体行业协会，中国前三大晶圆代工厂商中， 中芯国际集中于逻辑和存储产品，华虹半导体和华润微为中国功率半导体主要的代工方。2017-2018 年，受益于涨价 红利，华虹晶圆代工 ASP 分别增至 7.3%、6.9%，作为比较，2016、2019 年 ASP 增幅分别为-10.0%、1.6%。华润微 方面，2017-2019 年晶圆代工 ASP 增速分别为 10.6%、4.6%、-1.9%。

涨价红利带来龙头厂商盈利能力改善。以华虹半导体为例，该公司 2016、2019 年毛利率均在 30%水位，而在 2017-2018 年毛利率分别为 33.1%、33.4%，较前后年份显著改善，同期华润微毛利率也经历同样的节奏。息税摊销 前利润方面，华虹半导体与华润微 2017-2018 年的盈利规模均高于 2016、2019 年。

（二）2020 年：疫情与 5G 催化需求结构变化，加剧 8 寸晶圆供需失衡

1. 供给：8 寸扩产有限，海外疫情对产能造成一定冲击

面对强劲需求，代工厂开始扩张 8 寸晶圆产能，但增幅有限。2018 年底，台积电时隔 15 年后再度兴建 8 寸晶 圆产能。此外，三星、SK 海力士、世界先进等均在同期公布了 8 寸晶圆扩产计划。全行业来看，SEMI 预计 2019-2022 年全球将会新建 16 座 8 寸晶圆厂，其中量产的有 14 座，月产能增加 70 万片，对应 2019-2022 年 CAGR 仅为 4.5%。

2020 年新冠疫情爆发，影响半导体产品的全球供给。半导体产业链全球分工，环节众多、高度复杂。一条产线 的正常运转，离不开上游原材料、设备维护、配件供应这三方面的配合。从全球产业链分工来看，东南亚为全球 IDM 制造和封测的重镇，据统计全球十大 IDM 和封测企业中，均有 7 家在东南亚设立工厂。2020 年 H1 疫情的爆发，东 南亚各国采取限制生产密度和交通等措施，对半导体产品生产与交期势必造成影响。

2. 需求：新能源车销量复苏，5G 开启新一轮创新周期

需求侧，消费电子原有升级趋势仍在进行。2017 年指纹识别向中低端机型渗透，至 2020 年这一趋势仍在继续。 据 CINNO Research，20Q3 中国手机市场指纹识别渗透率达到 82%；同时指纹识别中屏下指纹占比提升，2020年渗透率达到 40%。同时，手机双摄向三摄、四摄演进，据 Counterpoint，2020Q1 手机单机摄像头数量达到 3.5 个，三 摄、四摄渗透率持续提升。增加的摄像头主要以中低像素的辅助镜头为主，与屏下指纹一道，拉动对 8 寸晶圆生产 的中低像素 CIS 芯片的需求。

与 2017-2018 年不同的是，2020 年需求侧还受到 5G、疫情及中美贸易摩擦的影响。

5G 大规模商用，开启手机快充等新一轮创新周期，带来全新增量市场。5G 信号高功率、高数据吞吐量的特性， 使得 5G 手机电量消耗远高于 4G。据 Tom’s Guide 网站测试，iPhone12 开启 5G 后续航较仅适用 4G 网络减少 2 小时。 在电池大小受限的前提下，通过快充来解决续航问题成为业界的一致方向。BCC Research 预计 2020 年快充占比将达 21%，整体充电器市场空间近 130 亿美元，为 MOSFET 等产品带来显著需求。

5G 同时驱动基站及数据中心升级，打开高压功率半导体增长空间。基站端，5G Massive MIMO 天线技术的采 用，使得单站天线部分的功率器件价值量达 100 美元，为传统基站 4 倍；同时 5G 基站由于更短的覆盖半径，未来 预测建站数要超出 4G 基站近 1 倍。而在数据中心市场，5G 应用带来数据流量爆发，驱动数据中心扩容，数据中心 降耗需求应运而生，UPS 逆变器中 IGBT、SCR 等器件向高功率升级以提升降耗性能，从而带动数通市场功率器件 的量价齐升。

疫情影响下，人们增加了远程办公和短途出行的需求，NB/PAD 和新能源车销量回暖：

疫情让远程办公、在线教育的渗透大大加速，带动对 NB/PAD 类设备的需求。据 Canalys，全球 PC 出货 2020Q2-Q3 保持增长，Q3 全球出货量达 1.245 亿台，同比增 23%，其中可拆卸笔记本、轻薄本出货量增速分别高达 88%、57%。

疫情限制长途出行，利好新能源车市场。海外疫情持续、国内零星案例爆发，人民减少远途出行，周边游需求 上升。以北京、上海为例，中秋国庆期间北京郊区饭店平均出租率同比升 10.9pct，上海国际旅游度假区累计接待人 次同比增加 52.5%。短途出行下，牌照政策友好、续航里程可覆盖近郊的新能源车受到青睐，市场回暖明显。2020 年 7 月，新能源车销量同比增 19.3%，为年初以来首次转正，此后的 9-10 月，销量同比增速均在 65%以上。

美国对华为等中国公司进行制裁，产业链厂商积极构建安全库存，加剧缺货潮。华为制裁事件后，国产厂商担 忧美国限制产品、设备出口，纷纷加大对上游芯片的进口，以构建安全库存。彭博报道，作为中国芯片进口主要入 口之一的香港地区，其 20H1 转运大陆的半导体出口量较 2019 年同期增长 11%，单 6 月份这一转口贸易增长 21%。 上游产能紧张，下游需求迅猛的情况下，短期内的大规模囤货，半导体供需失衡进一步加剧。

（三）展望未来：涨价周期已再度开启，短时间供需状况难改变

8 寸晶圆产能紧缺，台系代工厂率先涨价。远程办公趋势的演进、5G 手机升级趋势下，消费电子产品对显示驱 动芯片、电源管理 IC、MOSFET、屏下指纹和 3D sensing 镜头及感应器的需求大增，中国台湾地区疫情管控良好， 海外 8 寸晶圆代工订单向台系代工厂集中。据 DIGITIMES 报道，20H2 以来台积电 12 寸产能利用率满载，世界先进 和联电 8 寸产能同样供不应求，三大厂商上调代工价格 10-20%。

功率半导体相对代工厂处于弱势，代工产能不足情况下开启涨价周期。各下游领域争夺上游代工产能，MOS 管 和功率 IC 产品由于毛利率相对偏低，在产能争夺中处于偏弱势地位。据核芯产业观察，20Q3 部分中小型功率厂商 陆续发布涨价通知。行业产能紧缺短时间内料难以改善，在需求持续强劲的情况下，功率半导体涨价潮有望持续维 持。

三、相关企业分析（略）

（一）华虹半导体：晶圆代工龙头厂商，“8+12”战略稳步推进

（二）华润微电子：功率半导体龙头厂商，“代工+自有产品”战略驱动公司规模持续扩张

（三）闻泰科技：全球 ODM 龙头企业，收购安世半导体，成就双核驱动体系

（四）新洁能：功率器件设计龙头，高端产品持续突破

（五）斯达半导：“本土需求快速增长+半导体国产化红利”，国产 IGBT 龙头持续扩张

（六）扬杰科技：产品结构持续优化，MOS 业务为公司打开全新成长空间

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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：华创证券）

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