近日小米發佈了新款手機小米10Pro，同時更引人關注的是發佈了65W氮化鎵的充電器，體積是標配的一半大小，售價149元。終端客戶積極推進，消費級GaN手機電源市場起量。全球首家採用GaN充電器的廠家是OPPO Reno Ace手機搭載的65W快充，在提升充電效率的同時減小體積。在今年的CES2020上，包括Anker在內的30家廠商推出了66款氮化鎵快充產品。現在小米再緊接著推出氮化鎵充電器，將把這個市場需求進一步擴大。未來如果蘋果也開始採用氮化鎵的充電器，氮化鎵充電器的滲透率會加速上升。這並不是孤例，硬件升級的大潮帶動功率半導體上下游景氣度持續上升。
半導體功率器件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。二極管結構簡單，但只能整流使用，不可控制導通、關斷。功率三極管、晶閘管等電流控制型開關器件。MOSFET和IGBT屬於電壓控制型開關器件，具有易於驅動、開關速度快、損耗低等特點。
功率半導體分類
功率半導體是電子裝置中電能轉換與電路控制的核心，主要用於改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉換等。凡是在擁有電流電壓以及相位轉換的電路系統中，都會用到功率器件，MOSFET、IGBT主要作用在於將發電設備產生的電壓和頻率雜亂不一的“粗電”通過一系列的轉換調製變成擁有特定電能參數的“精電”、供給需求不一的用電終端，為電子電力變化裝置的核心器件之一。
功率半導體市場規模
近年來，功率半導體的應用領域已從工業控制和消費電子拓展至新能源、軌道交通、智能電網、變頻家電等諸多市場，市場規模呈現穩健增長態勢。根據IHS Markit預測，2018年全球功率器件市場規模約為391億美元，預計至2021年市場規模將增長至441億美元，年化增速為4.1%。
2014-2021全球功率半導體市場規模
目前國內功率半導體產業鏈正在日趨完善，技術也正在取得突破。同時，中國也是全球最大的功率半導體消費國，2018年市場需求規模達到138億美元，增速為9.5%，佔全球需求比例高達35%。預計未來中國功率半導體將繼續保持較高速度增長，2021年市場規模有望達到159億美元，年化增速達4.8%。
2014-2021年中國功率半導體市場規模及增長預測
市場研究機構IC Insights指出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。
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，特別適合用於電腦、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。
2016年，全球MOSFET市場規模達到62億美元，預計2016年至2022年間MOSFET市場的複合年增長率將達到3.4%；預計到2022年，全球MOSFET市場規模將接近75 億美元。根據IHS Markit的統計，2018年我國MOSFET市場規模為27.92億美元，2016年-2018年複合年均增長率為15.03%。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%的複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，佔總體需求市場的22%。
IGBT是由雙極型三極管（BJT）和 MOSFET 組成的複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，非常適合應用於直流電壓為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。根據中國產業信息網數據，到2020年全球IGBT單管市場空間達到60億美元左右，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。根據中國產業信息網數據，到2018年，國內IGBT市場規模達161.9億元，2010年至2018年複合增長率達到14.77%；但我國 IGBT 起步晚，未來進口替代空間巨大。
二極管、MOS管和IGBT市場空間（億美元）
下游應用市場非常廣闊
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，幾乎用於所有的電子製造業，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、智能裝備製造、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。全球功率半導體市場中，工控佔比34%，汽車23%，消費電子佔比20%，通信佔比23%。
下游應用領域佔比
在消費電子領域，根據美國消費電子協會統計，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，根據2017年3C行業報告，2017年中國消費電子市場將突破2萬億，預計增長7.1%。手機上所有有接口的地方都需要有ESD保護，比如麥克風、聽筒、耳機、揚聲器、SIM卡、Micro SD、NFC天線、GPS天線、WiFi天線、觸屏、2G/3G/4GRF天線、USB接口、鋰電池、電源鍵位置都有ESD保護器件。最多的手機用20多顆，少的用10多顆。
手機上ESD保護器件
隨著人們對充電效率的要求逐步提高，手機充電出現了“快充”模式，即通過提高電壓來達到高電流高功率充電，但高電壓存在安全隱患，需要添加同步整流的MOS管來調整；後來出現較為安全的“閃充”模式，即通過低電壓高電流來實現高速充電，這對同步整流MOS管的要求更高，目前較為普遍的是GaN FET，它可以實現發熱少、體積小的目的。
手機快速充電器
汽車電子領域：汽車電子在汽車中佔據著十分重要的地位，從成本結構來看，對於中高端汽車、電動汽車等其重要性更高。
汽車電子在整車中的成本佔比
從傳統汽車轉變到新能源汽車，價值量增長最大的就是功率半導體。傳統燃油汽車中，功率半導體主要用在啟動、停止和安全等領域，佔比只有20%，按照傳統汽車中半導體單車價值350美元，功率器件價值在70美元。新能源汽車電池動力模塊要用大量的電力設備，電力設備中都含有有功率半導體，混合動力汽車的功率器件佔比40%，純電動汽車的功率器件佔比55%，按照純電動汽車半導體單車價值750美元計算，功率半導體單車價值量在413美元。新能源汽車用功率半導體是傳統汽車的7倍。
各種車型汽車電子佔比
近年來我國新能源汽車產銷量大幅增長，滲透率不斷提高。根據中國乘聯會數據顯示， 我國新能源乘用車銷售量由2014年的10萬輛，快速增長至2018年的125萬輛，年複合增速91%。根據中汽協數據，2019年一季度中國的新能源汽車銷售25萬輛，同比增幅都超過117%，預計今年新能源汽車產量可能會超過160萬輛。
國內新能源汽車銷量（萬輛）
汽車功率半導體市場有望達到80億美元，年複合增速7%。2018年全球汽車銷量9750萬輛，其中新能源汽車200萬輛，假設未來三年傳統燃油汽車銷量年增幅2%，新能源汽車銷量年增幅30%，傳統燃油汽車功率半導體單車價值量56美元，混合動力汽車的功率半導體單車價值240美元，純電動汽車的功率半導體單車價值413美元。由此可以預測，到2022年燃油汽車銷量9920萬輛，新能源汽車銷量580萬輛，汽車功率半導體市場有望達到80億美元，年複合增速7%。
汽車功率半導體市場容量（億美元）
新能源發電：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%；分佈式光伏1,944萬千瓦，同比增長3.7倍。
智能電網的各個環節，整流器、逆變器和特高壓直流輸電中的FACTS柔性輸電技術都需要大量使用IGBT等功率器件。根據中國產業信息網發佈的數據，預計到2021年我國智能電網行業投資規模將達到近23000億元。
電力網絡
行業發展靠技術推動
功率半導體種類眾多，廣泛應用在消費電子、高鐵、汽車和電網等。主要分為單極型和雙極型。雙極型：功率二極管、晶閘管、BJT（雙極性三極管）、電力晶體管（GTR）、IGBT。單極型：MOSFET，肖特基二極管。根據每個細分產品的物理性能不同，不同的功率器件應用於不同的電壓和頻率領域。
功率半導體應用場景
功率二極管是基礎性功率器件 ，結構簡單可靠性強，廣泛應用於工業、電子等各個領域，起到穩壓、整流和開關的作用。二極管分為整流二極管，齊納二極管和高頻二極管。其中整流二極管和齊納二極管屬於功率半導體。整流二極管主要用作整流、開關、變換（肖特基二極管SBD）和逆變（快恢復二極管FRD）作用。
功率半導體應用場景
MOSFET是功率器件的細分產品，即 MOS（Metal OxideSemiconductor 金屬氧化物半導體），FET（Field Effect Transistor 場效應晶體管），即以金屬層（M）的柵極隔著氧化層（O）利用電場的效應來控制半導體（S）的場效應晶體管。功率MOSFET器件是電能轉換和控制的核心半導體器件。功率MOSFET器件工作速度快，故障率低，開關損耗小，擴展性好。適合低壓、大電流的環境，要求的工作頻率高於其他功率器件。
MOSFET應用領域
MOSFET市場主要份額被英飛凌佔據，根據HIS數據，英飛凌市所有產品綜合佔率27%，第二名是安森美13%，瑞薩9%，而在價值量高的高壓MOSFET領域，英飛凌更是以36%的市佔率領先所有對手。
高壓MOS競爭格局
IGBT作為一種新型電力電子器件，是國際上公認的電力電子技術第三次革命最具代表性的產品，是工業控制及自動化領域的核心元器件，其作用類似於人類的心臟，能夠根據工業裝置中的信號指令來調節電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實現精準調控的目的。因此，IGBT被稱為電力電子行業裡的“CPU”，廣泛應用於電機節能、軌道交通、智能電網、航空航天、家用電器、汽車電子、新能源發電、新能源汽車等領域。
2018年全球汽車IGBT市場容量18.4億美元，預計2020年汽車IGBT市場容量20.8億美元。
汽車IGBT市場空間（億美元）
全球IGBT市場中英飛凌，三菱和富士電機處於領先位置，安森美主要集中在低壓的消費電子行業，電壓在600V以下，而中高壓1700V以上領域，主要應用在高鐵，汽車，智能電網等，基本被英飛凌，ABB和三菱壟斷。
全球IGBT競爭格局
功率半導體是必選消費品，機器同樣也需要消耗功率器件，任何和電能轉換有關地方都需要功率半導體。2020年投資機會來自於半導體週期復甦上行3-4年大週期環境中，IDM模式的企業比fabless在成本端上更有優勢，可以挖掘產業相關機會。
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