功率半导体黄金赛道：技术迭代×能源革命×国产替代的三重奏

——技术迭代×能源革命×国产替代的三重奏功率半导体黄金赛道证券分析师：唐仁杰 S0370524080002证券研究报告电子/行业深度报告2025年5月28日行业评级：增持摘要•基于Omdia数据，功率分立器件、功率模块市场规模由2023年的357亿美元，萎缩至2024年的323亿美元，近十年年复合增长率为7.14%。广义口径下，2024年全球功率器件（含SiC）规模为530.6亿美元，2020-2024年复合增长率为3.55%。随着第三代半导体材料加速渗透，预计2024-2029年间，全球功率器件有望维持8.43%的年复合增长率至795.3亿美元。相对于车规级功率半导体，功率半导体分立器件及模块的集中度偏低且较为分散，CR5占比在50%以下。但仍以外企主导，龙头英飞凌市占率稳定在20%左右，国内替代空间相对较大。•中国作为全球最大的功率半导体消费国，贡献了约40%的功率半导体市场。根据Omdia及中商产业研究院预测，2023年国内功率半导体市场规模约为1519.36亿元，2024年预计规模增长至1752.55亿元。•新能源车打开IGBT、SiC增长空间，国内车规级半导体市占率有待提升：根据S&P Automative Semiconductor Tracker预测，2024年纯电BEV市场为1100万量，预计2030年纯电规模将增长至3200万量，年复合增长率约为20%。受益于高压-高功率化、材料迭代、SDV驱动，英飞凌预测，BEV的半导体单车BOM将从2024年的单车1300美元增长至2030年的1,650美元（高端车型或至2,500美元）。中国新能源车出货量占比持续攀升，占比超过50%。国内车规级功率半导体市占率与新能源车销量产生较大差异，全球车规级半导体市场规模由2019年的372亿美元增长至2024年683.8亿美元。但是，当前车规级用功率半导体集中度远高于功率半导体分立器件及模块。Top3分别为英飞凌、意法半导体、德州仪器，市占率分别为29.20%、20.10%、10.10%。•AI驱动兆瓦级供电需求，800V HVDC依赖于高性能功率半导体材料：全球算力设备能耗随人工智能需求爆发大幅增长。算力设备是能耗和碳排放的重要来源。2024年-2030年，AI芯片将为数据中心IT设备负载带来每年4至9GW的新需求，在数据中心新增的全部IT设备负载约占70%。主流AI训练机柜正从传统的10–15kW 抬升至30kW 以上，高端液冷机柜甚至冲向100kW。一套高密度AI服务器机柜仅功率半导体用料就高达1.2–1.5万美元，包括24只PSU、36块GPU板、18块48V母线转换板、>300 颗保护器件等。•传统功率二极管陷入“高耐压vs低损耗”两难：在功率MOS器件设计中，击穿电压(BV)与特征通态电阻(𝑅𝑜𝑛)的关系非常密切，其基本关系式为𝑅𝑜𝑛 = 5.93 × 10−9（𝐵𝑉）2.5。高耐压下抑制漏电流，必须降低半导体掺杂浓度并增厚漂移区厚度，导致导通电阻和正向压降显著升高。碳化硅（SiC）是一种典型的第三代半导体材料，具有相对于硅（Si）显著更大的带隙、更高的击穿场强和热导率等优势•国内市场碳化硅渗透率更快，增长更为可观：受益于新能源汽车、储能及其他电力领域应用高速增长，国内6英吋外延片由2019年的3.4万片增长至2023年的18.8万片，复合增长率为52.8%，增速高于同期全球6英吋销量的46.1%。弗若斯特沙利文预测，中国8英吋销量预计在2028年达到103万片，2023年至2028年复合增速644.9%，同期全球8英吋碳化硅销量预计为308.1万片，8英吋国内市场需求或占据33.4%的份额，碳化硅外延片整体需求占全球市场份额约40%。•相关公司：我们认为，AI数据中心+高功率车载动力平台有望加速碳化硅快速渗透，国内碳化硅市场份额较大且渗透率高于全球，市场空间及增长可观，建议关注：扬杰科技（300373.SZ)、三安光电（600703.SH)、新洁能（605111.SH）、天岳先进（688234.SH)、士兰微（600460.SH）、华润微（688396.SH）、斯达半导（603290.SH)•风险提示：宽禁带材料主要应用于高压、高功率场景，主要集中于新能源车、智能电网等领域，下游需求景气度存在波动；功率半导体生产前期投入成本较高，需实现一定的规模化；生产设备、材料对外依赖度仍然较高，贸易摩擦或影响产能爬坡；半导体行业周期性下行；政治、政策不确定性因素及其他宏观因素目录一、全球功率半导体市场：第三代半导体材料维持高增长二、全球功率半导体（分立器件及模块）较为分散，但头部企业仍以外企为主风险提示：宽禁带材料主要应用于高压、高功率场景，主要集中于新能源车、智能电网等领域，下游需求景气度存在波动；功率半导体生产前期投入成本较高，需实现一定的规模化；生产设备、材料对外依赖度仍然较高，贸易摩擦或影响产能爬坡；半导体行业周期性下行；政治、政策不确定性因素及其他宏观因素五、储能及AI算力中心建设或成为新型功率半导体“增长曲线”六、传统功率二极管陷入“高耐压vs低损耗”两难三、功率半导体正从“单一器件”向“系统级解决方案”演进四、新能源车打开IGBT、SiC增长空间，国内车规级半导体市占率有待提升七、超结(SJ-MOS)、IGBT推动功率MOS步入高频、耐压、低损耗时代八、IGBT ≈ BJT + 功率MOS，沟槽型IGBT或成为主流趋势九、宽禁带半导体材料成为高压、大功率、高温的理想材料十、SiC衬底的制备过程十一、SiC外延技术十二：相关公司功率半导体研究图谱全球功率半导体市场：第三代半导体材料维持高增长•基于Omdia数据，2023年功率分立器件、功率模块市场规模357亿美元，2024年萎缩至323亿美元，近十年年复合增长率为7.14%。•广义口径下，2024年全球功率器件（含SiC）规模为530.6亿美元：2020-2024年复合增长率为3.55%。随着第三代半导体材料加速渗透，预计2024-2029年间，全球功率器件有望维持8.43%的年复合增长率至795.3亿美元。•第三代半导体材料保持高增长：新型宽禁带材料功率半导体增速较高增速，碳化硅功率器件2020-2024年期间复合增长率为45.4%；根据Omdia，Yole预测，2024-2029年全球碳化硅功率器件市场或将保持39.9%的复合增长率至136亿美元。图：碳化硅功率器件有望维持年复合增长 39.9%至 2029 年的 136 亿美元 数据来源：Yole，金元证券研究所 图：2024 年全球功率半导体分立器件及功率模块市场份额萎缩至 323 亿美元 数据来源：Omdia，金元证券研究所 全球功率半导体（分立器件及模块）较为分散，但头部企业仍以外企为主•2024年全球功率半导体（分立器件及模块）来看，英飞凌市占率为首位，为20.8%；第二名安森美市占率为9.2%；中国企业士兰微市占率为3.3%，较2023年上升0.7pct。比亚迪市占率持续提升，跃居至全球第七位。•相对于车规级功率半导体，功率半导体分立器件及模块的集中度偏低且较为分散，CR5占比在50%以下。但仍以外企主导，龙头英飞凌市占率稳定在20%左右，国内替代空间