功率半導體器件是電子裝置中實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換與電力控制的核心部件，通過對電流、電壓、頻率、相位、相數(shù)等進行轉(zhuǎn)換和控制，以實現(xiàn)整流、逆變、斬波、開關等功能。

1、晶閘管

晶閘管是一種三端四層的晶體管，通過微小功率對大功率的電流進行控制和轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)整流、無觸點開關等功能，具有體積小、重量輕、耐壓高、容量大、效率高、控制靈敏、使用壽命長等優(yōu)點。晶閘管的誕生使功率半導體技術從弱電領域進入了強電領域，成為家用電器、工業(yè)制造、交通運輸、軍事科研等方面廣泛采用的電子元器件。由于晶閘管的技術成熟、工作可靠性高、性價比優(yōu)勢明顯等優(yōu)勢，在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等應用場合占有重要地位，具有應用廣泛性和不可替代性的特點。

2、功率二極管

功率二極管是一種相對較早誕生的功率半導體器件，主要用于整流、開關、穩(wěn)壓等功能，具有工作可靠的特點。功率二極管產(chǎn)品應用廣泛，主要涉及工業(yè)照明、家用電器、網(wǎng)絡通訊等行業(yè)。其中，碳化硅二極管主要用于光伏和充電樁等領域；快恢復二極管主要應用于不間斷電源、車載充電器等領域；肖特基二極管主要應用于電腦電源、電視電源、適配器電源等領域；標準功率二極管和整流橋主要應用于光伏和工業(yè)電源領域。

產(chǎn)品工藝流程圖

功率半導體行業(yè)概況

功率半導體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等。近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，功率半導體已廣泛地應用于消費電子、工業(yè)制造、電力輸配、交通運輸、航空航天、新能源及軍工等重點領域。功率半導體可以分為功率 IC 和功率分立器件兩大類，其中功率分立器件主要包括功率二極管、晶閘管、晶體管等產(chǎn)品。隨著半導體材料的優(yōu)化突破，新一代以碳化硅為材料的功率半導體分立器件已逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并快速滲透進入應用市場。

近年來，功率半導體的應用領域已從工業(yè)控制和消費電子拓展至新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等諸多市場，市場規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)健增長態(tài)勢。根據(jù) IHSMarkit 預測，2020 年全球功率半導體分立器件市場規(guī)模約為 143 億美元，受疫情影響預計至 2024 年市場規(guī)模將增至 156 億美元。

2、功率半導體分立器件產(chǎn)業(yè)鏈情況

半導體產(chǎn)業(yè)鏈主要包含芯片設計、晶圓制造和封裝測試三大核心環(huán)節(jié)，此外還有為晶圓制造與封裝測試環(huán)節(jié)提供所需材料及專業(yè)設備的支撐產(chǎn)業(yè)鏈。作為資金與技術高度密集行業(yè)，半導體行業(yè)形成了專業(yè)分工深度細化、細分領域高度集中的特點。

（1）芯片設計

芯片設計的本質(zhì)是將具體的產(chǎn)品功能、性能等產(chǎn)品要求轉(zhuǎn)化為物理層面的電路設計版圖，并且通過制造環(huán)節(jié)最終實現(xiàn)產(chǎn)品化。設計環(huán)節(jié)包括結(jié)構(gòu)設計、邏輯設計、電路設計以及物理設計，設計過程環(huán)環(huán)相扣、技術和工藝復雜。芯片設計公司的核心競爭力取決于技術能力、需求響應和定制化能力帶來的產(chǎn)品創(chuàng)新能力。芯片設計行業(yè)已經(jīng)成為國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)中最具發(fā)展活力的領域之一，近年來，中國芯片設計產(chǎn)業(yè)在提升自給率、政策支持、規(guī)格升級與創(chuàng)新應用等要素的驅(qū)動下，保持高速成長的趨勢。根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，芯片設計業(yè)銷售收入從 2013 年的 808.8 億元增長到 2019 年的 3,063.5 億元，年復合增長率為24.85%。

（2）晶圓制造

晶圓制造是半導體產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)之一。晶圓制造是根據(jù)設計出的電路版圖，通過爐管、濕刻、淀積、光刻、干刻、注入、退火等不同工藝流程在半導體晶圓基板上形成元器件和互聯(lián)線，最終輸出能夠完成功能及性能實現(xiàn)的晶圓片。晶圓制造產(chǎn)業(yè)屬于典型的資本和技術密集型產(chǎn)業(yè)。

（3）封裝測試

半導體封裝測試是半導體制造的后道工序，封測主要工序是將芯片封裝在獨立元件中，以增加防護并提供芯片和 PCB 之間的互聯(lián)，同時通過檢測保證其電路和邏輯暢通，符合設計標準。在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中，傳統(tǒng)封裝測試的技術壁壘相對較低，人力成本較為密集。封裝測試產(chǎn)業(yè)規(guī)模的強勁發(fā)展對國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模的擴大起到了顯著的帶動作用，為國內(nèi)芯片設計與晶圓制造業(yè)的迅速發(fā)展提供有力支撐。未來隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能終端等新興領域的迅猛發(fā)展，先進封裝產(chǎn)品的市場需求明顯增強。

3、晶閘管行業(yè)情況

晶閘管是一種基礎型功率半導體分立器件，主要用于電力變換與控制，可以用微小的信號功率對大功率的電流進行控制和變換，具有體積小、重量輕、耐壓高、容量大、效率高、控制靈敏、使用壽命長等優(yōu)點。晶閘管的功用包括整流、無觸點開關、快速接通、切斷電流等。晶閘管推動了半導體技術從弱電領域進入了強電領域，成為工業(yè)、交通運輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面廣泛采用的電子元器件。

晶閘管根據(jù)性能分類主要包括單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管、可關斷晶閘管、快速晶閘管、高頻晶閘管等。晶閘管的設計技術與生產(chǎn)工藝至今仍在繼續(xù)完善，產(chǎn)品性能日益提升。由于晶閘管具有技術成熟、可靠性高、性價比高等優(yōu)勢，在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電的各個應用場合占有重要地位，應用上具有廣泛性和不可替代性。晶閘管作為一種技術相對成熟的產(chǎn)品，其市場成長性趨于穩(wěn)定。根據(jù) IHSMarkit 報告，2019 年晶閘管全球市場規(guī)模約 5 億美元。

中國高端晶閘管的性價比優(yōu)勢更加突出。在產(chǎn)品性能方面，雖然高端晶閘管市場長期被境外企業(yè)占領，但以瑞能半導為代表的我國高端晶閘管性能已完全具備與國際同類產(chǎn)品競爭的實力，帶領我國在高端晶閘管領域的崛起，實現(xiàn)進口替代；在生產(chǎn)成本方面，我國高端晶閘管生產(chǎn)企業(yè)擁有有效的技術成果轉(zhuǎn)化機制，配合新材料應用、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、先進設備投入、人員操作技能提高等多種積極因素的影響，生產(chǎn)成本得到有效控制，單位芯片和器件的成本降低，銷售價格也相對偏低，與國際同類晶閘管產(chǎn)品相比，在國內(nèi)和國際市場上具有更加突出的性價比優(yōu)勢。

4、功率二極管行業(yè)情況

功率二極管是一種相對較早誕生的功率半導體分立器件，具有工作可靠的特點。功率二極管產(chǎn)品應用廣泛，主要涉及電源領域、網(wǎng)絡通訊、家用電器等等。功率二極管是傳統(tǒng)的功率器件，主要用于整流、開關、穩(wěn)壓等。目前市場相對分散，行業(yè)第一的 Vishay 份額超 10%，其余占比均較低。大陸和中國臺灣廠商有望憑借低成本優(yōu)勢以及產(chǎn)業(yè)扶持政策逐步占據(jù)市場，成為功率器件中率先突破的子領域。

5、碳化硅二極管行業(yè)情況

碳化硅是第三代半導體材料，與第一二代半導體材料相比，第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，通常又被稱為寬禁帶半導體材料。目前碳化硅器件主要用于 600 伏及以上的應用領域，特別是一些對能量效率和空間尺寸要求較高的應用，如電動汽車充電裝置、電動汽車動力系統(tǒng)、光伏微型逆變器領域、服務器電源領域、變頻家電領域等應用。根據(jù) Yole Development 預測數(shù)據(jù)，2019 年全球碳化硅功率半導體市場規(guī)模約為 5 億美元，到 2024 年，碳化硅功率半導體市場規(guī)模將增長至 20 億美元，2018年至 2024 年期間的年復合成長約 30%。其中，汽車市場是最重要的驅(qū)動因素，其占碳化硅功率半導體市場比重到 2024 年預計將達 50%。