化慧博智能投研行业深度研究报告www.hibor.com.cn2024年6月17日功率半导体行业深度：发展历程、竞争格局、产业链及相关公司深度梳理研究报告功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。近年来，功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子拓展至新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多市场，市场规模呈现稳健增长态势。目前国内功率半导体产业链正在日趋完善，技术也正在取得突破。围绕功率半导体行业，下面我们从其分类及发展历程等方面入手，对其产业链及市场现状进行分析，分析其主要产品及应用前景，并通过对国内外竞争格局的分析，了解我国功率半导体相关企业现状及突破方向，并对未来发展趋势及市场前景进行预测，方便读者深入了解这一行业。目录二、发展历程及技术更迭.5三、市场现状及规模。四、竞争格局.…五、产业链梳理..15六、相关公司七、发展趋势八、参考研报..31一、功率半导体概述慧博1.功率半导体功率半导体是电力电子设备实现电力转换和电路控制的核心元器件。功率半导体又称作电力半导体，主要用来对电力进行转换，对电路进行控制，用于改变电压或电流的波形、幅值、相位、频率等参数。功率半导体本质上是一种电力开关，能够在低阻状态下流过从几安培到几千安培的电流，能够在毫秒甚至投微秒时间内对高达数千伏高电压、数千安培的大电流进行控制。功率半导体器件可用于整流（交流转换直流)、逆变（直流转换交流）、转换（直流转直流）、变频（改变交流电频率）、功率控制等。电力设备采用多个功率半导体器件按照一定的拓扑结构进行组合，就能实现负载电力转换需求。1/31【解码行研报告】28万+研报库7x24微信机器人自助查询&下载化慧博智能投研行业深度研究报告www.hibor.com.cn2024年6月17日功率半导体的主要功能整流增幅开关能够将交流电转为直流电增大电信号■二极管■品体管■MOSFET电流流动没有电流流过资料来源：富士电机、招商银行研究院2.分类早期的功率半导体是以分立器件的形式出现的，被称为功率分立器件，率先发展的是功率二极管和三极管，随后晶闸管(Thyristor)快速发展，现在MOSFET和IGBT是主流的功率分立器件。功率模块是由两个或两个以上功率分立器件按一定电路连接并进行模块化封装，实现功率分立器件功能的模块。功率IC是将功率分立器件与其控制电路、外围接口电路及保护电路等功能集成在一体的集成电路，属于集成电路中的模拟IC。功率IC可进一步分为AC/DC、DC/DC、PMIC、驱动IC等，在电力电子设备中负责对电能的变换、分配、检测等。功率半导体的主要类型AD/DC集成电路信号链DC/DC模拟C功率CPMIC子主动元件晶闸管MOSFET被动元件晶体管IGBT件功率器件双极性昂体管碳化硅MOSFET分立器件HEMTMOSFET模块功率模块GBT模块其他器件资料来源：招商银行研究院2/31化慧博智能投研行业深度研究报告www.hibor.com.cn2024年6月17日(2】功率器件按器件结构可分为功率二极管、晶？管、三极管、IGBT、MOSFET等早期的二极管、晶闸管、三极管在结构上都由简单的PN结组成，开关速度慢，常用于低频领域。二极管具有单向导电性，用于整流、检波以及作为开关元件。晶闸管是一种能在高电压、大电流条件下工作的开关元件，被广泛应用于可控整理、交流调压、逆变器和变频器等电路中，是典型的以小电流控制大电流的电子元件。晶体管是电子电路的核心元件，主要包括MOSFET和IGBT,具有高频率、低损耗特点。MOSFET开关频率高，更适用于高频中高压领域：IGBT耐压很高，更适用于高压中低频领域。功率分立器件性能对比器件类型可控性驱动形式电压频率特点应用领城电压较小，仅单向导通，工二极管不可控电流驱动低于1V电子设备、工业作频率低100-3000V.体积小，耐压高，可作为开工业、UPS、变频半控型电压驱动<10kHz关器件，工作频率低器三极管全控型电流驱动20-1700V,耐压较高，导通电阻低，有放大器电路、电动<20kHz线性放大功能，工作频率低机不能放大电压、可作为开关消费电子、通信、20-1200V,MOSFET全控型电压驱动器件、工作频率高、适用于工控、汽车电子、100-1000kHz高频中高压领域可改变电压、可作为开关器600-6500V,轨道交通、工控、IGBT全控型电压驱动件、工作频率高、适用于高<100kHz新能源、汽车电子压中低频领域资料来源：英飞凌、Yole、招商银行研究院(3】功率半导休还可以按功率处理能力、驱动类型、可控性、材底材料等多种方式划分按照功率处理能力，可分为低压小功率器件、中功率器件、大功率器件和高压特大功率器件。按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，可分为电流驱动型和电压驱动型。按照控制电路信号对器件的控制程度，可分为不可控型、半控型和全控型。按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，可分为单极型器件、双极型器件和复合型器件。按照功率器件衬底材料的不同，可分为以锗和硅为代表的第一代半导体材料、以砷化镓(GaAs)和磷化锢(InP)为代表的第二代化合物半导体材料、以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代宽禁带半导体材料。3.主力产品金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管IGBT(nsulated Gate BipolarTransistor)在电路中常用作开关元件。MOSFET由于场效应管的栅极被绝缘层隔离，又称绝缘栅场效应管。MOS℉ET具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性，在电路中，可以用作3/31慧博智能投研行业深度研究报告www.hibor.com.cn2024年6月17日放大器、电子开关等用途。IGBT是由晶体三极管和MOSFET组成的复合型半导体器件。IGBT作为新型电子半导体器件，具有输入阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各种电子电路中获得广泛应用。M0SFET连用于高频应用，而IGBT道用于高压大电流的应用场景ICWISE功率(W)IGCT10GTO10MOSFET10品体管IGBTIPM/PIMMOSFETGaN101BJTHEMT管1010109工作频率(Hz)相似功率容量的IGBT和MOSFET,由于IGBT存在关断拖尾时间，死区时间加长，从而会影响开关频率，开关速度可能也慢于MOSFET。MOSFET优点是高频特性好，可以工作频率可以达到几百kH、甚至上MHZ,但导通电阻大导致高压大电流场景下的功耗较大。IGBT在低频及较大功率场合下表现卓越，其导通电阻小，耐压高。因此IGBT适合应用于如交流电机、变频器、逆变器、牵引传动等高压大电流应用领域，MOSFET适用于开关电源、整流器、高频感应加热、通信电源等高频电源领域。不同MOSFET器件的应用层级类型电压范局限性价格Planar工作频率低、耐压性能好低端（消费电子)Lateral由于要开沟槽，工艺复杂，单元的一致性、玲导的特性Trench导通电阻低、工作频率高MOSFET250V在Trench基础上提升了Super Junction500WAdvanced Trench在Trench基础上提高了MOSFET逆向恢复电流较大(如sGT)高端（汽车出功率高。耐压性能好中等GaNMOSFET300V根据下游场景所需电压进行划分，一般认为应用电压低于3ooV的MOSFET为中低压MOSFET,一般用于消费级应用，主要产品形态为Trench MOSFET,即沟槽型MOSFET(12V-25oV)和SGT(Shielded Gate Transistor,屏敲栅沟槽)MOSFET(低于3ooV):高于5ooV为高压MOSFET,产4/31