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家电变频化趋势为功率半导体带来巨大增量市场

近日，根据台湾电子时报报道称，随着电子行业传统旺季的到来，以及众多客户受疫情影响将新品发布推迟到下半年，使得近期8英寸晶圆产能订单火爆，需求非常紧张，预计2020年下半年8寸晶圆交期延长至3——4个月，价格将较上半年调涨5——10%，20Q4急单价格调涨10%，预计2021年8寸晶圆代工价格将会年增10%左右 。
虽然诸多供应商皆有产能扩充计划，但产能无法短期内大幅增加，2021年供给缺口约达2成左右 。
联电表示，2021年市场需求热络，晶圆代工价格将从过去客户主导，转变为卖方拿回发言权，整体ASP价格可能略微调涨 。
世界先进提出，已有客户陆续预订2021年产能，预期产能吃紧情况会延续到一整年 。
在此背景之下，主要依赖于8英寸产能的IC芯片、功率器件产能也开始吃紧 。特别是需求旺盛的MOSFET，缺货迹象已现 。
由于消费/工控/汽车产品对MOSFET需求持续提升，而新一代CPU、GPU平台，都需要加装MOSFET芯片出货，叠加国内两轮电动车产量攀升趋势不改，MOSFET产品需求极其旺盛 。但是由于芯片设计厂商MOSFET产品在抢占产能时的优先级略低于电源管理IC产品，因此造成缺货迹象尤为明显 。供需紧张的态势将使得部分产品价格开始出现上涨 。

家电变频化趋势为功率半导体带来巨大增量市场
文章插图
据了解，目前8英寸晶圆的加工费已调涨了10%。本周国内两家MOSFET厂齐发涨价函，涨幅接近20% 。由于终端需求旺盛，再加上8英寸晶圆涨价的趋势会进一步传导到MOSFET上，使得功率MOSFET价格有望进一步上涨，而兼具产能优势和成本优势的国内功率IDM企业将最大程度受益 。
一、MOSFET 需求旺盛
中国是全球最大的 MOSFET 市场，对于 MOSFET 有巨大的需求 。在 MOSFET 应用中，汽车电子占比达 20%以上，消费电子占比亦有 20%，工业和通信领域应用约占 20%左右，家电领域应用约占 10%左右 。
1、汽车电子：新能源汽车渗透率提升推动功率半导体量价齐升
传统燃油汽车中，电气系统电源通常来源于 12V 蓄电池，功率管理、转换需求在 10kW 以下，单车功率半导体总成本约在 71 美元左右 。而混合动力/电动车集成了高压动力电池（通常 144V 或336V），电机驱动功率为 20-150kW 。更高的电压、功率需求带动整车功率半导体价值量提升，根据英飞凌的数据，BEV-纯电动车中功率半导体成本达 350 美元，是传统燃油汽车的近 5 倍 。销量方面，根据 GGII 和 EV Sales 的统计和预测，2019 年新能源乘用车的销量为 221 万辆，至 2025年有望达到 1150 万辆，增长 5 倍以上 。量与价的同时大幅度提升使得汽车电子成为未来功率半导体市场增长的主要动能 。
2、消费电子：快充兴起带动 MOSFET 需求提升
快充通过提高电压来达到高电流高功率充电，但高电压存在安全隐患，需要添加同步整流的 MOS管来调整，增加了 MOS 管的用量；后来出现较为安全的“闪充”模式，即通过低电压高电流来实现高速充电，对同步整流 MOS 管提出了更高的要求，发热少、体积小的 GaN-MOS 管成为主流 。BCC Research 预计 2022 年快充占比将达到 21%，整个充电器市场规模将近 130 亿美元，为 MOS管市场带来显著增量 。、
3、家电：家电变频化趋势为功率半导体带来巨大增量市场
变频家电拥有节能、低噪音等优势：变频空调其压缩机不会频繁开启，整体节能达到 15%-30%的效果，变频洗衣机高速脱水时电机啸声可比定频洗衣机减少 10 至 20 分贝，变频冰箱的速冻能力比普通冰箱提高 20% 。因此，变频家电渗透率迅速提升，到 2022 年有望达到 65%，相比 2017 年增长近一倍 。从 MOSFET 等分立器件的用量来看，变频家电功率半导体价值相比普通家电增长 12倍以上 。受益于上述驱动，全球家电功率半导体规模有望从 2017 年的 31.4 亿美元增长至 2022 年 的 68.6 亿美元，5 年 CAGR 近 17% 。
4、工业领域：“中国制造 2025”推动功率半导体用量稳步提升
国务院《中国制造 2025》战略规划，提出了未来发展的十大重点发展领域，其中包括了机器人、数控机床、电力装备等方向，明确了智能制造、工业强基、高端装备创新等五项重大工程，为工业半导体带来持续的增长动能 。根据安森美半导体的数据，人力制造向机器人制造升级将带来单机250 美元的功率半导体增量，交流感应驱动电机向可变频驱动电机升级亦会带来单机 40 美元的功率半导体增量 。
5、5G 建设：5G 建设即将进入高峰期，多方面拉动 MOS 管需求
5G 对 MOSFET 需求的拉动主要来自如下四个部分：
1） 5G 基站相比 4G 更为密集，功率更大，带来更多的电源供应需求 。基站数量方面，5G 通信频谱分布在高频段，信号衰减更快，覆盖能力大幅减弱，相比于 4G，通信信号覆盖相同的区域，5G 基站的数量将大幅增加 。据战新 PCB 产业研究所调查，目前 4G 基站的密度约为 500 米一个，郊区 1.5 公里，农村 5 公里左右 。5G 覆盖城市中心区域大概需要 200-300 米一个 5G基站，郊区大概 500 米-1 公里左右 1 个 5G 基站，农村需要 1.5-2.5 公里一个 5G 基站，总体基站数量需求是 4G 的 2-3 倍 。基站功率方面，根据华为公布的数据显示，5G 基站功率较 4G基站提升幅度达到 68% 。更高的覆盖密度、更大的功率需求都对 MOSFET 等功率半导体器件产生了更大的需求 。
2） Massive MIMO 技术的采用使得基站射频端需要 4 倍于原来的功率半导体 。Massive MIMO指的是发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，信号可以通过发射端与接收端的多个天线发送和接收，在不增加频谱资源和天线发送功率的情况下，提升系统信道容量和信号覆盖范围 。根据英飞凌的统计，传统 MIMO 天线需要的功率半导体价值大约为 25 美元，而过渡为 Massvie MIMO 天线阵列后，所需的 MOSFET 等功率半导体价值增加至 100 美元，达到原来的 4 倍 。
3） 5G 时代数据量大幅增加，云计算中心扩容带动功率半导体用量提升 。一方面，5G 具备更高的速率，其理论上能提供最高 10Gbps 的峰值传输速率，相比于 4G 100Mbps 的峰值速率提升了 100 倍，使得蜂窝网络传输承载的数据量变大 。另一方面，5G 大连接的特性推动了物联网行业的发展，众多物联网终端均是数据的提供者 。数据量的快速提升创造了巨大的数据运算需求，推动了云计算中心的扩容，整体运算功率提升，增加了 MOSFET 等功率半导体的应用需求 。
4） 雾计算中心的出现带来全新增量市场 。与云计算相比，雾计算所采用的架构呈分布式，更接近网络边缘 。雾计算将数据、数据处理和应用程序集中在网络边缘的设备中，数据的存储及处理更依赖本地设备，本地运算设备的增加带动 MOSFET 用量提升 。
以上各领域的应用极大地拉动了 MOSFET 的需求，使得 MOSFET 需求持续旺盛 。根据 IHS 的统计，全球 MOSFET 市场规模将由 2019 年的 76 亿美元增长至 2023 年的 92 亿美元以上 。
二、上游晶圆产能紧张
MOSFET 的生产目前主要用8英寸及6英寸晶圆，6英寸晶圆主要用于平面工艺上的产品，以中压和高压 MOS 管为主，8英寸晶圆用在中低压 MOS 上 。12英寸片方面暂时不适宜 MOSFET 的应用，一方面，12英寸晶圆采用更低线宽的工艺制程，设备折旧成本高，更适合逻辑运算等领域；另一方面12英寸片进行 MOSFET 生产的技术成熟度不如8英寸片 。
8英寸晶圆受多元化需求驱动，供给紧张 。从产品结构来看，除了逻辑器件以外，200mm 晶圆主要用于制造模拟、分立器件、传感器等成熟制程工艺产品 。
受益于 5G 手机、物联网、汽车和工业等下游领域需求的驱动，SEMI 预计从 2019 年到 2022 年，MEMS 和传感器的晶圆需求预计将增长 25％，功率器件晶圆需求将增长 23％ 。从供给端来看，2022 年全球 200mm 晶圆产能相比 2019年预计将提高 70 万片/月，总产能达到 650 万片/月，相比于 2019 年增长 14% 。供需综合来看，未来两年 200mm 晶圆的供给增速将落后于需求增速 。
2020Q2 代工厂 8 寸片产能利用率已达到满载 。面对下游的强劲需求，华虹半导体（8 寸）、联电（8 寸占比 46%）、世界先进（8 寸）、中芯国际（8 寸占比 75%）等厂商 2020Q2 产能利用率已经接近 100% 。
三、国产替代空间巨大，需求持续存在缺口
根据 IHS 的统计，2019 年全球 MOSFET 市场规模为 76 亿美元，国内市场占比达到 39% 。而从MOSFET 分立器件全球市场格局来看，仅闻泰收购的安世半导体在全球占据了 3.8%的市场份额，其他国内厂商市场份额均不足 2%，国内厂商市场份额最多不超过 20% 。因此，国内供需严重不匹配，国产替代空间巨大，未来较长时间内需求持续存在国产品无法满足的缺口 。
加剧的供需紧张态势下，根据电子发烧友网的报道，国内已有两家厂商发布涨价通知，10 月开始MOS 管涨幅将达 20%，国内厂商将迎来量价齐升的机遇 。
【家电变频化趋势为功率半导体带来巨大增量市场】 MOSFET 需求旺盛，上游晶圆供给紧张，国产化趋势进一步加剧了紧张的供需态势，MOSFET 有望掀起提价潮，尤其是中低压 MOSFET，从而带来相关公司盈利的提升 。利好具备制造能力的 IDM厂和功率半导体代工厂 。而功率IDM企业不仅拥有丰富产能，可以最大限度吸收丰富订单，同时在制造端拥有极强的成本优势，将充分受益 。
责任编辑：tzh

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