本文來自格隆匯專欄：半導體行業觀察

功率半導體伴隨着電力運用而生，是電力控制系統的核心，可以説，有電的地方就有功率半導體芯片。2021年，隨着全球新能源汽車智能化升級需求的爆發，功率半導體開始熱得“發燙”，Yole數據顯示，2026年全球功率半導體器件市場將達262億美元。

圖片來源：omdia

近日，據集微網轉述omdia的數據，全球2021年功率半導體前十強榜單“新鮮出爐”，透過這張表單，我們又能看出什麼？

美日歐統治江湖

整張表看下來，最明顯、最直接的就是全球功率半導體市場依舊被美日歐把控，如同過去的十幾年一樣。由於起步較早，美日歐在功率半導體產業中可以説是一直處於領先地位，日本運營知識產權庫的Astamuse 2021年發佈的數據顯示，在2000年至2017年期間，美國功率半導體相關技術專利達1.3973萬件位於第一位，其次便是日本的1.2872萬件。

數據顯示，憑藉着先進的技術和生產製造工藝，以及領先的品質管理體系，美日歐佔據了全球約60％的市場份額。

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日本

先説日本，雖然此次日本企業在榜單中未能擠入前三，但卻有5家廠商入選前十的榜單，分別是排名第4的三菱電機、第5的富士電機、第6的東芝、第9的瑞薩、以及第10的羅姆。換句話説，日企佔據了2021年功率半導體十強中的半席。

近幾年，日本在世界半導體市場上的優勢地位正在逐漸消失，似乎已成默認的事實，遠不如上世紀80年代那樣威風凜凜，但在功率半導體領域，日本仍擁有着一定的話語權。而日本廠商之所以能夠在功率半導體領域取得成功，一方面是因為日本以產業用途等少量多品種定製需求為主，沒有捲入晶圓大口徑化帶來的設備投資競爭，可以靈活利用現有工廠來滿足需求。

另一方面也離不開下游龐大的工業需求支撐。在1980年代，功率半導體初問世的時候，較多用於工廠和成套設備，到了1990年代後半期，隨着混合動力車的增加，功率半導體開始不斷應用於汽車，而日本作為那時期世界最大的汽車生產國和出口國，功率半導體產業自然也加速發展。據瞭解，富士電機和東芝等廠商通過開發各種配電設備以及電力轉換設備所需的功率半導體，自主發展了功率半導體技術。

圖片來源：日本進口展

目前，富士電機的功率半導體業務有35％是面向汽車，並隨着全球推進汽車電動化，預計到2023年度這一比例將提高至近5成。而羅姆雖然在功率半導體領域起步較晚，但在碳化硅領域屬於先行者，力爭在汽車和可再生能源等領域全方位擴大市場份額。2009年羅姆收購了德國碳化硅晶圓製造企業SiCrystal，實現了從晶圓到器件的自主生產。

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歐洲

在2021年功率半導體十強中，歐洲佔據了3席，除了第一的英飛凌和第三的意法半導體外，還有位於荷蘭的恩智浦。

和日本一樣，歐洲功率半導體的領先優勢也得益於下游龐大的工業需求支撐。作為早期發展半導體產業的地區之一，歐洲將汽車半導體和工業半導體兩個細分市場視為產業重點方向，並以此為基礎，孕育了汽車和工業半導體領域的巨頭。在汽車用功率半導體領域，名列前茅的英飛凌、意法半導體、博世、恩智浦都屬於歐洲企業。

其中，英飛凌脱胎於西門子半導體部門，2019年收購賽普拉斯加強了MCU與互聯技術的實力，如今經過20餘年的發展，已經成長為全球功率半導體的絕對龍頭，其產品滲透到各個細分領域，尤其是其IGBT在新能源汽車、光伏、風電、軌道交通和工控領域佔據着難以撼動的壟斷地位。

意法半導體於1987年成立，是由意大利的SGS微電子公司和法國Thomson半導體公司合併而成，是世界最大的半導體公司之一，也是世界領先的分立功率器件供應商之一。

恩智浦由飛利浦公司創立，2006年宣佈獨立，主攻車載通信和射頻芯片模塊，2015年3月初，以約118億美元併購飛思卡爾，一舉成為MCU領域的全球第一，2019年再次收購Marvell的無線連接業務，開始大力拓展射頻業務。

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美國

再來看美國，此次除了排名第二的安森美外，威世（Vishay Intertechnology）也有上榜，排名第七。除此之外，美國在功率半導體領域還有力特（littelfuse）、達爾（Diodes）、萬國半導體（AOS）等諸多廠商。

功率半導體最早就是由美國貝爾實驗室於1959年研發出並將其應用於集成電路領域，因此美國在這個領域有着獨特優勢也是毋庸置疑的。

目前，安森美已經成為功率半導體領域公認的領軍企業，產品包括汽車工業MOSFET、整流器、IGBT，全面的高能效電源和信號管理、邏輯、分立及定製方案陣容，雖然其採用Fab-lite模式，但卻是為數不多能夠在內部加工晶圓的功率半導體公司。

威世集團成立於1962年，是世界上最重要的功率 MOSFET製造商之一，主要產品包括無源和分立有源電子元件，特別是電阻、電容器、感應器、二極管和晶體管，廣泛應用於計算機、電話、電視、汽車、家用電器、醫療設備、衞星、軍用及航空設備領域。

中國僅有一家入選

相比美日歐強勢的市佔率，中國在此次榜單中僅有一家企業入選，那就是聞泰科技的安世半導體。安世半導體曾為荷蘭企業，於2019年被聞泰科技收購，2021年7月，安世半導體完成了對英國 Newport Wafer Fab 的 100%收購，進一步強化聞泰科技半導體業務車規產能的佈局，並於四季度啟動 Newport 代工產能向 IDM 自有產能的逐步切換。

據瞭解，安世半導體是全球分立器件IDM龍頭廠商之一，在中國功率分立器件公司中排名第一，其產品線中二極管晶體管產品居於全球排名第一，標準邏輯器件產品居於全球排名第二，小型號 MOSFET 居於全球排名第二，車規Mos全球市場排名第二，更是僅次於英飛凌。

目前，安世半導體建立了兩個新的半導體全球研發中心，一個在馬來西亞檳城，另一個位於上海，專注於功率MOSFET。可以説，聞泰科技旗下的安世半導體已成為我國在功率半導體產品佈局最完善的廠商。

除了安世半導體外，我國IDM廠商中有功率半導體營收規模最大的華潤微電子，以及在IGBT領域排名領先的比亞迪半導體；還有以MOSFET 廠商無錫新潔能和 IGBT 模組廠商嘉興斯達等為代表的Fab-less企業。

一直以來，中國作為最大的功率半導體採購國，佔據了全球近4成的需求。尤其近幾年，疫情的發展，居家辦公帶來的遠程服務器的巨量需求，加之雙碳政策推動下，國內電動車的高速發展都在進一步刺激我國對功率半導體的需求。根據Omdia數據，2021年中國功率半導體市場規模將達到159億美元，至2024年有望達到190億美元，複合增長率為6.1%。

雖然行業產業規模增速快於全球，但總的來説，我國功率半導體器件自給率依舊較低，在器件的生產製造和自身消費之間存在巨大供需缺口。更重要的是，我國大部分廠商以低功率半導體器件為主，在高端領域仍依賴進口，與國外企業存在較大差距，而國外半導體公司對先進技術嚴格的封鎖，使得本土企業必須依靠自主研發實現技術突破，在一度程度上阻礙了產業的進步。

日美已抓住未來？

隨着下游市場需求的進一步擴大，佔據主導優勢的日美兩國也在不斷研發相關的新技術。碳化硅作為未來功率半導體的核心材料，由美國一家獨大，Wolfspeed、II-VI等廠商都加快了對碳化硅晶圓的投入。而氧化鎵作為有望幫助純電動汽車減少電力消耗的未來材料，由日本方面不斷髮力。

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Wolfspeed

4月25日，Wolfspeed正式啟用其位於美國紐約州馬西的莫霍克谷碳化硅製造廠。莫霍克谷工廠是世界上第一個和最大的8英寸碳化硅晶圓廠，4月初，該工廠投產了第一批碳化硅晶圓。此外，Wolfspeed還擴大其在美國北卡羅來納州達勒姆的業務，預計在今年晚些時候將建造完成一家新材料工廠。

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II-VI

3月，II-VI將在美國伊斯頓大規模建設近30萬平方英尺的工廠，以擴大其最先進的6英寸和8英寸SiC襯底和外延晶片的生產。到2027年，伊斯頓6英寸和8英寸SiC襯底的產量預計將達到相當於每年100萬塊6英寸襯底的產量，8英寸襯底的比例將隨着時間的推移而增長。

New Ventures & wide bandgap電子技術執行副總裁Sohail Khan説，“伊斯頓工廠將在未來五年內將II-VI的SiC襯底產量提高至少六倍，它也將成為II-VI的8英寸SiC外延晶圓的旗艦製造中心，這是世界上最大的之一。”

而日本近期則在氧化鎵等未來技術方面有了很深入的佈局。資料顯示，日本的功率元件方向的氧化鎵研發始於以下三位：國立研究開發法人--信息通信研究機構（NICT：National Institute of Information and Communications Technology）的東脅正高先生、京都大學的藤田靜雄教授、田村（Tamura）製作所的倉又朗人先生。

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新技術讓氧化鎵成本降至1/100

今年4月，源自東北大學的初創企業C&A與東北大學教授吉川彰的研發團隊開發出一種技術，能以此前1/100的成本製造有助於節能的新一代功率半導體的原材料“氧化鎵”。新技術不需要昂貴的設備，成品率也將提高，計劃在2年內製造出實用化所需的直徑15釐米以上的結晶。

據悉，研發團隊開發出了通過直接加熱原料來製造氧化鎵結晶的設備，製造出了最大約5釐米的結晶，將原料裝入用水冷卻的銅質容器，利用頻率達到此前約100倍的電磁波，使原料熔化。

·世界首次實現氧化鎵功率半導體6英寸成膜 今年3月，日本從事半導體研發的Novel Crystal Technology發消息稱，與日本酸素控股旗下的大陽日酸、東京農工大學一起，成功實現了氧化鎵功率半導體的6英寸成膜。由於可在較大晶圓上成膜，估計可大幅削減晶圓生產成本。

圖片來源：日經中文網

以往的技術只能在最大4英寸晶圓上成膜，NCT在世界上首次實現6英寸的成膜。NCT相關人員表示，有助於削減生產成本，有望把成本降到“碳化硅（SiC）功率半導體的三分之一”。

·全球首次量產100毫米氧化鎵晶圓 2021年6月，由日本電子零部件企業田村製作所和AGC等出資成立的Novel Crystal Technology在全球首次成功量產以新一代功率半導體材料“氧化鎵”製成的100毫米晶圓，並計劃於2023年供應150毫米晶圓。

圖片來源：日經中文網

寫在最後

展望未來，功率半導體市場藴含着巨大的機遇，市場領先者們摩拳擦掌，不斷研發新技術，作為產業的後來者，本土企業面臨的挑戰必然是巨大的。不過，2021年受益於功率半導體器件強勁的需求，多家本土廠商都交出了亮眼財報，政策的傾斜、產業鏈的轉移、以及下游需求的發展都給本土廠商帶來了新機遇。猛烈的市場風勢下，本土廠商能否繼續保持進擊攻勢，我們拭目以待。