導語
半導體領域産品種類較爲繁雜(zá),通過系列前四篇文(wén)章我們系統梳理(lǐ)了(le)邏輯、存儲、模拟與微控制單元四種歸屬于集成電路部分的芯片類型。
然而在集成電路部分我國進口依賴較大(dà),國内企業的市占率較低(dī),我國的大(dà)部分半導體企業包括上(shàng)市公司的産品屬于除集成電路外(wài)的另一個半導體分支-分立器件。
什(shén)麽是分立器件
世界半導體貿易統計(jì)組織(WSTS)将所有半導體按照結構功能(néng)劃分爲集成電路、分立器件、光電子器件與傳感器四大(dà)類。
數據來(lái)源:WSTS、大(dà)象研究院整理(lǐ)
要想理(lǐ)解分立器件是什(shén)麽,我們首先需知(zhī)道(dào)分立器件其實出現(xiàn)時(shí)間更早,第一個二極管出現(xiàn)于1947年,比最早的集成電路早大(dà)約10年時(shí)間,集成電路是将大(dà)量電子元件包括分立器件集成于一塊晶片上(shàng)形成的。
通過系列的前幾篇文(wén)章,我們得知(zhī)半導體發展的曆程是集成度不斷提升的過程,半導體廠(chǎng)商采用(yòng)更爲先進的制程工(gōng)藝,将更多電路中所需的PN結(半導體電路最小(xiǎo)基礎單元)集成在一小(xiǎo)塊晶片上(shàng)。
芯片的集成帶來(lái)了(le)更高(gāo)的性能(néng),如邏輯芯片的制程不斷提高(gāo)使得算(suàn)力不斷增強,但(dàn)對(duì)于實現(xiàn)一些(xiē)特定功能(néng),如高(gāo)速開(kāi)關、穩壓等要求的半導體産品,出于集成難度、穩定性與成本的要求,對(duì)制程的追求并不強烈,于是維持最初的形式保留下(xià)來(lái),這(zhè)就是當下(xià)分立器件的由來(lái)。
如果說集成電路是将成千上(shàng)萬個PN結刻到(dào)一塊晶片上(shàng),而分立器件隻在晶片上(shàng)形成一個或少量的PN結,實現(xiàn)一些(xiē)相對(duì)簡單的功能(néng)。
分立器件可細分爲功率器件與小(xiǎo)信号器件,兩者均起到(dào)整流、穩壓、開(kāi)關、變頻等功能(néng),兩者的區(qū)别在于功率的大(dà)小(xiǎo)。小(xiǎo)信号器件市場份額的占比較小(xiǎo),因此大(dà)量資料将分立器件與功率器件等同。
功率器件可進一步根據結構細分爲二極管、晶體管與晶閘管,晶體管則可分爲MOSFET(場效應晶體管)、IGBT(絕緣栅雙極型晶體管)、雙極型晶體管與其它晶體管。二極管、IGBT與MOSFET的市場份額據WSTS統計(jì)占80%以上(shàng)。
近年來(lái)新能(néng)源汽車的發展催生出大(dà)量對(duì)于功率器件的需求。新能(néng)源汽車相比于傳統燃油車新增了(le)電池、電機、電控三電系統,新增大(dà)量電能(néng)轉換需求。電動車中的功率器件尤其是MOSFET與IGBT在驅動控制系統與充電逆變系統中得到(dào)廣泛應用(yòng),功率器件價值占到(dào)電動汽車半導體價值的50%以上(shàng)。
競争格局
由于功率器件相對(duì)集成電路壁壘較低(dī),全球競争格局較爲分散,參與者衆多,市場份額排名前五的廠(chǎng)商爲英飛(fēi)淩、安森美(měi)、意法半導體、三菱與東芝,CR5爲43.1%。
2020年全球功率器件市場競争格局(%)
數據來(lái)源:Infineon
從(cóng)功率器件的細分領域MOSFET的情況看(kàn),由于MOSFET的技術難度相對(duì)高(gāo)于普通二極管,因此競争格局相對(duì)更集中,CR5達到(dào)58.4%。國内廠(chǎng)商華潤微、聞泰科技(安世半導體)、士蘭微均在全球前十大(dà)MOSFET廠(chǎng)商之中,三者總計(jì)占有約10%的市場份額。随着海外(wài)廠(chǎng)商逐步退出中低(dī)端MOSFET市場,國内廠(chǎng)商随着有望承接這(zhè)部分空(kōng)缺,進一步提升自(zì)身的市占率。
2020年全球MOSFET市場競争格局(%)
數據來(lái)源:Infineon
IGBT結合了(le)MOSFET與二極管的雙重優點,能(néng)夠适應高(gāo)電壓+中頻率的工(gōng)作(zuò)環境,被稱爲電力電子行業的CPU。IGBT的設計(jì)難度大(dà)于MOSFET與普通二極管,行業競争格局最爲集中,以IGBT模組爲口徑計(jì)算(suàn)的市場份額,行業龍頭英飛(fēi)淩占有36.5%,行業CR5達到(dào)66.7%,國内IGBT龍頭爲斯達半導體,約占有2.8%的市場份額。
2020年全球IGBT市場競争格局(%)
數據來(lái)源:Infineon
公司主要财務數據
我們挑選了(le)國内具有代表性的斯達半導、華潤微與士蘭微三個廠(chǎng)商做進一步的财務透視(shì)。
2016年-2021年斯達半導、華潤微與士蘭微三者營收與營收增速
數據來(lái)源:公司年報(bào)
從(cóng)三者的營收總量來(lái)看(kàn),華潤微營收較高(gāo),遠大(dà)于斯達半導與士蘭微,華潤微在MOSFET與普通二極管上(shàng)占有國内更多的市場份額,旗下(xià)MOSFET産品相比士蘭微種類更多,覆蓋電壓範圍較大(dà)。斯達半導的産品以IGBT爲主,爲國内最大(dà)的IGBT模組生産商。士蘭微也(yě)有IGBT産品,但(dàn)相比斯達半導的模組産品,公司的産品主要是裸片。
2016年-2021年公司産品毛利率(%)
數據來(lái)源:公司年報(bào)
從(cóng)三者的毛利率水(shuǐ)平上(shàng)看(kàn),斯達半導采取Fabless模式,僅負責設計(jì)環節,制造與封裝環節均外(wài)包專門(mén)廠(chǎng)商,因此毛利率較高(gāo)。士蘭微與華潤微近年來(lái)受益于工(gōng)藝改進與産能(néng)擴張帶來(lái)的規模效應毛利率也(yě)在不斷上(shàng)升縮小(xiǎo)與斯達半導之間的差距。
2016年-2020年公司與集成電路各領域龍頭企業研發支出占營收比例(%)
數據來(lái)源:公司年報(bào)
通過觀察研發支出占營收比例,我們發現(xiàn)分立器件領域企業相比集成電路領域企業研發支出占營收比例相對(duì)較小(xiǎo),約10%。
原因一方面在于集成電路領域企業毛利率相對(duì)較高(gāo),可投入研發的資源更多,另一方面在于分立器件構造相對(duì)簡單,标準化程度高(gāo),發展較爲成熟,叠代速度較慢。
從(cóng)分立器件領域三家龍頭企業的研發支出占營收比例看(kàn),士蘭微的占比更高(gāo),基本維持在10%以上(shàng),2019年達到(dào)13.69%。