中信证券:涨价潮延续 大科技这一领域机会值得关注

来源:中信证券

这一领域就是:功率半导体。

近一段时间,在市场整体回暖的背景下,大科技也频频走强,其中也包括功率半导体板块

从基本面来看,功率半导体板块在缺货潮带动下,呈现出了较高的景气度,未来行业或迎来快速发展。

那功率半导体行业到底有多大的空间?竞争格局以及国内公司的话语权几何?哪些领域值得重点关注?

今天,我们特邀投资顾问部产业专家就上述问题为大家进行解答,助力投资。

本 期 作 者

01

功率半导体是行业细分赛道,下游应用广泛,市场空间广阔。

功率半导体分为功率IC、功率器件及功率模组,其应用广泛,市场空间广阔。

功率半导体用于对电能进行转换,主要变换形式有整流、变压、逆变和稳压等。功率器件是进行电能(功率)处理的核心器件,是弱电控制与强电运行间的桥梁。

功率IC是电力电子器件技术与微电子技术相结合的产物,将功率器件机器驱动电路、暴露电路、接口电路等外围电路集成在一个或几个芯片上。

功率模块是功率器件按一定的功能组合封装而成的模块。功率半导体应用极其广泛,应用覆盖范围从几W的消费电子产品到几GW的高压直流输电系统。

功率半导体=功率IC+功率分立器件

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

细分领域中,MOSFET、IGBT、功率二极管是功率器件最为重要的三个细分产品。

根据Yole数据,2019 年MOSFET占比最高,达41.2%,市场规模为68.54亿美元;IGBT/功率模块占比30.4%位居其次,对应市场规模为50.64亿美金;功率二极管/整流桥占比24.0%,市场规模为39.93亿美金。

功率半导体细分市场规模

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

02

新能源、光伏等行业渗透率快速提升,功率半导体行业迎来新发展机遇。

❶ 功率半导体行业在2018年迎来发展拐点

近年来,随着网络和技术的发展,功率半导体的应用领域从以往简单的工业控制等拓展到了新能源汽车、云计算、5G电子等新的市场。

根据IHS Markit数据显示,2018年全球功率器件市场规模约为391亿美元,预计2021年将增长至441亿美元。随着半导体产业链的逐步完善,作为全球最大的消费国,中国2018年市场需求规模达到138亿美元,占全球需求比例的35%,2021年有望达到159亿美元,行业发展迎来拐点。

2014-2019中国功率半导体市场规模(亿元)

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

新能源汽车整车及其附带的充电桩建设对功率器件有新增需求

据测算,2025年国内新能源乘用车销量有望达到600万辆,2020-2025 年复合增速约为32%。

传统汽车中单车价值量接近90美金,纯电动车中功率半导体价值量达到330美金,是传统车价值量的3.7倍。其中,IGBT 约占新能源汽车电机驱动系统及车载充电系统成本的40%,折合到整车上约占总成本的 7%~10%。建设一个充电桩的成本在500-1000美金,单个充电站使用的功率半导体器件价值约为200-300美金。

2016-2025年国内

新能源乘用车销量及功率半导体价值量概况

数据来源:Wind,乘联会,中信证券投资顾问部

2017-2025全球充电桩新增量预测(万个)

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

2017-2025充电桩IGBT空间预测(亿元)

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

❸ 光伏发电成为国内第三大电源,功率半导体作为其逆变器中核心器件迎来机遇。

功率半导体是光伏逆变器中的核心器件,受益光伏行业发展。

在国内“碳中和”及全球清洁能源扶持政策的支持之下,未来光伏发电将迎来快速发展期,预计2021/2022 年全球光伏装机需求分别约 160GW、190GW,同比分别为21%/19%, 2025年全球光伏装机需求突破600GWh,5年CAGR为35%。

而功率半导体作为光伏逆变器的核心器件,光伏产业的快速发展也将促进功率半导体的市场发展。

2010-2019年全球光伏新增装机量(GW)

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

全球光伏逆变器市场规模(亿元)

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

03

产业链分析:IDM转型势在必行,国产替代空间巨大

功率半导体上游为制造IC的原材料(如晶圆、光刻板、引线框架)的供应,中游则包括功率半导体制造的设计、制造、封装和测试等环节,下游对接的则是终端应用。

目前功率半导体应用较广的领域主要有工业、通信、消费电子和新能源汽车行业,涉及电源开关和电源转换的应用场景——如逆变器、整流器、牵引器等。

上游设计公司竞争格局相对稳定,行业集中度高,国产替代空间巨大。

功率半导体产业竞争格局以海外厂商为主,中国厂商逐渐崛起,大陆供需缺口带来国产替代空间。

功率半导体厂商以欧美英飞凌、德州仪器、意法半导体等厂商为主,中国厂商起步较晚。整个功率器件的竞争格局相对集中,其中CR5达到42.6%,CR10超过56%。

在细分的MOSFET器件厂商中,CR5达到59.8%,CR10更是高达78.2%,行业集中度更高;IGBT厂商中,CR5高达63.9%,而CR10达到了84.4%。MOSFET和IGBT技术门槛高,因此行业集中度相对更高。

2019年功率器件竞争格局情况

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

2019年MOSFET竞争格局情况

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

2019年IGBT竞争格局情况

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

❷ 功率器件对于设计和制造匹配度要求更高,行业向IDM转型势在必行。

功率半导体属模拟器件领域,而模拟器件在工作需要良好的电流放大特性、小电流特性、频率特性。

在设计模拟器件时常常需要考虑元器件布局的对称结构和元器件参数的彼此匹配形式,因而将设计和制造综合一体化的IDM模式在产品稳定性及创新层面更加有利,海外功率器件龙头厂商如英飞凌、德州仪器、意法半导体等均采用IDM模式,未来国内厂商向IDM转型也势在必行。

04

此次半导体行业缺货潮将加速功率半导体国产替代进程

8寸晶圆产能持续紧缺主因供需错配,行业高景气度预计能维持到下半年。

首先,从需求端来看,8英寸晶圆的下游需求主要来自于消费电子、通信、计算机、工业和汽车等领域,涵盖用途有电源管理芯片(PMIC)、CMOS图像传感芯片、指纹识别芯片等,规模大且需求相对稳定;今年随着发达经济体疫情缓解以及大规模财政刺激政策落地,下游对功率半导体的需求快速增长。

其次,从供给端来看,全球晶圆代工由8寸向12寸的转变已成趋势,8寸晶圆厂投资整体减少。据SEMI数据,2014年全球对8英寸晶圆制造的设备支出为26.82亿美元,此后8寸晶圆制造相关的开支便逐年下降,这也是本轮全球8英寸晶圆产能出现较大缺口的潜在原因;

同时设备供给也在逐步收缩。根据SurplusGlobal测算,目前全球市场约有700台左右的二手8晶圆制造设备(旧设备、翻新和库存)出售,而市场对8英寸晶圆制造设备的需求至少在1000台左右。

2020年位于中国大陆的晶圆代工产能折合8英寸晶圆约150万片/月,而中国芯片设计企业的全部产能需求折合8英寸晶圆达到200万片/月,缺口达到50万片/月;预期8寸晶圆涨价潮将维持至21H2。

❷ 功率半导体国产替代进程将加速。

功率半导体器件直接影响下游电子产品的性能、安全性和寿命,但占下游产品价值量比例较低,因此客户对功率半导体的价格敏感度较低,而对其可靠性要求较高。

过去我国电子产品制造企业在器件原材料选用中往往偏好性能更好、品质更稳定的海外功率器件产品。同时,国内政策行业也注重向12寸产线及先进制程倾斜。

但实际上如电源管理芯片、LDDI(大尺寸显示驱动芯片)等产品在8英寸厂生产却最具成本效益,并无往12英寸产线及先进制程转进的迫切性,而行业8寸厂产能不足却已严重影响国内中游制造业复苏进程。因此我们认为此次半导体行业缺货潮将使国内更加重视8寸产线的建设以及功率半导体的国产替代,功率半导体国产替代进程将加速。

不同尺寸半导体硅片市占率变化及预测

数据来源:Wind,中信证券投资顾问部

风险因素:功率半导体国产替代不及预期;新能源汽车销量不及预期;光伏发展趋势不及预期;政策扶持力度不及预期。

 

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