半导体之功率半导体器件生产端分析

前言

功率半导体器件是电力电子技术及其应用装置的基础，是推动电力电子变换器发展的主要源泉。功率半导体器件处于现代电力电子变换器的心脏地位，它对装置的可靠性、成本和性能起着十分重要的作用。40 年来，普通晶闸管（Thyristor，SCR）、门极关断晶闸管（GTO） 和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）先后成为功率半导体器件的发展平台。能称为“平台”者， 一般是因为它们具备以下几个特点：①长寿性，即产品生命周期长；②渗透性，即应用领域宽；③派生性，即可以派生出多个相关新器件家属。功率半导体分立器件的上下游行业分布面极为广阔，终端产品的更新换代及科技进步引导的新产品面世，都为功率半导体分立器件带来不断增长的市场空间。文章的介绍仅限于精细功率半导体的企业，即功率半导体的生产占公司主营 90%以上的公司介绍，所以可能有个别半导体全能型企业也生产功率半导体本文并未涉及，特此注明，望悉知！

相关概念介绍

以产品维度介绍分立元器件
 

 

图一： 产品维度的半导体产业分类

 
以产品维度角度看：半导体是电子信息产业的核心硬件基础，包括集成电路、光电器件、   分立器件、传感器等四大类。而市场规模占比最大的集成电路（80%以上），可细分模拟芯片、处理器芯片、逻辑芯片、存储器芯片，因此人们平日里谈论的“集成电路”在绝大程度上代表了“半导体”概念。

半导体功率器件是半导体分立器件中的重要组成部分。据中国半导体行业协会统计，半   导体功率器件是带动中国半导体分立器件市场加速增长的主要动力。功率半导体是电子装置   电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电压和频率，或将直流转换为交流，交流转换为   直流等的电力转换。根据 IHSMarkit 预测，预计 2021 年市场规模将增长至 441 亿美元，中国市场规模有望达到 159 亿美元，具有非常广阔的替代空间。

产业链维度认识功率半导体

产业链维度讲，电子信息产业链自上而下包括上游以集成电路为代表的半导体产业、中  游电子零部件及模组产业、下游整机组装及终端应用产业。

（1） 上游以集成电路为代表：由 IC 设计、IC 制造、IC 封测构成的集成电路主产业链。
（主要瓶颈突破依靠点：投研人才）

（2）中游电子零部件产业：模组厂商通过集成众多小零件来生产整块模组，然后供应给下游整机组装厂。（主要瓶颈突破依靠点：细化分工，公司管理模式以及上游合作企业的 优化甄别）

（3）下游整机组装及终端：包括智能手机、个人电脑、工业医疗、汽车电子。（主要瓶颈突破依靠点：市场占领以及中上游合作企业的选择优化甄别）。具体产业链分布详见图   

具体产业链分布图

 

图二：以产业链视角分类的半导体行业
 

产业链即价值分配链，不同产业链占位，代表着不同的分工、不同的价值，明晰产业链占位是分析制造业甚至是大部分公司的首要任务。近年来，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）   等材料为代表的化合物半导体因其宽禁带、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等优异的性能而饱受关注。其中碳化硅功率器件受下游新能源汽车等行业需求拉动，市场规模增长快速。根据 IHS 数据，2018 年碳化硅功率器件市场规模约 3.9 亿美元，受新能源汽车行业庞大的需求驱动，以及光伏风电和充电桩等领域对于效率和功耗要求提升的影响，预计到 2027 年碳化硅功率器件的市场规模将超过 100 亿美元，2018-2027 年的复合增速接近 40%。

MOS、IGBT 等简介

金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管
（field-effect transistor）。

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT(双极型三极管) 和 MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降两方面的优点。IGBT 模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的 IGBT 也指 IGBT 模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见；IGBT 是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”。

主要生产商家介绍

功率半导体，同花顺分类功率半导体上市公司为 12 家，本报告选取财务指标排名靠前五的公司有，斯达半导、新洁能、扬杰科技、捷捷微电、芯导科技，芯导科技是销售为主的，   虽然同样优秀，但是不在我们分析之列，所以以下主要叙述集中在前四家当中。

主营与业务范围对比

（1） 斯达半导：公司主营业务是以 IGBT 为主的功率半导体芯片和模块的设计研发、生产及销售。公司总部位于浙江嘉兴，在上海和欧洲均设有子公司，并在国内和欧洲均设有研   发中心。
（2） 扬杰科技：公司集研发、生产、销售于一体，专业致力于功率半导体芯片及器件制造、集成电路封装测试等中高端领域的产业发展。公司主营产品为各类电力电子器件芯片、MOSFET、IGBT 及碳化硅 JBS、大功率模块、小信号二三极管、功率二极管、整流桥等。
（3） 新洁能：公司的主营业务为 MOSFET、IGBT 等半导体芯片和功率器件的研发设计及销售，销售的产品按照是否封装可以分为芯片和功率器件。公司在沟槽型功率 MOSFET、超结功率MOSFET、屏蔽栅功率MOSFET 以及IGBT 等产品的设计研发方面拥有多项核心技术。
（4） 捷捷微电：公司专业从事功率半导体芯片和器件的研发、设计、生产和销售，具备以先进的芯片技术和封装设计、制程及测试为核心竞争力的 IDM 业务体系为主。公司集功率半导体器件、功率集成电路、新型元件的芯片研发和制造、器件研发和封测、芯片及器   件销售和服务为一体的功率（电力）半导体器件制造商和品牌运营商。
 

 

 主营业务与适用范围对比

由表三可以看出，四家功率半导体企业都在进行功率半导体研发、销售，而对于生产工作，新洁能与其他三家不同，它是委托第三方晶圆代工场进行生产。同时，虽然都是做功率半导体的上游企业，公司的主营业务却不尽相同，各自有各自的特点。其中，斯达半导主营IGBT，扬杰科技、新洁能也有该产品的生产销售；MOSFET，该产品也是扬杰科技、新洁能、   捷捷微电几个公司都在生产销售的产品。对于主营的适用范围，通过主营也可以看出来，他们涵盖的范围是既有交叉，又各自有着各自的特点，其中捷捷微电的适用范围最大，包括消费电子、汽车电子、电子仪器仪表、工业及自动控制、计算机及周边设备、网络通讯、智能穿戴、智能监控、光伏、物联网，斯达半导的总结性是最好的，其陈述的涵盖范围为工业控制和电源、新能源、新能源汽车、白色家电等领域。综合而看，几家半导体企业在主营业务上各有所长，都是集研发、销售于一体的功率半导体产业链的上游企业 。

公司战略与竞争策略对比

功率器件主要生产模式

半导体芯片行业的三种运作模式，分别有 IDM、Fabless 和 Foundry 模式。Fabless 与 IDM 之间的竞争激烈。Fabless 与 IDM 厂商都要直接面对客户，处于同一个竞争层面，二者之间存在激烈的竞争。相对而言，IDM 的品牌优势更为明显，而众多的 Fabless 厂商只能通过捕捉市场热点并迅速推出产品制胜，当然也有少数技术实力强大的 Fabless 可以立足研发，推出自己的差异化产品，成为细分子行业的龙头。

Foundry 与 IDM 之间的合作会更紧密。由于 IC 制造前期投入资金量较大，固定成本较高，如果一条生产线建立后不能进行大量生产则无法收回成本。2002 年以后，由于加工工艺和设备的成本直线上升，许多 IDM 厂商无法通过投资生产线实现收益，而 Foundry 可以通过为多家客户代工同类型产品而获益，在这种情况下，许多 IDM 厂商将制造环节外包给Foundry 厂商。两者的合作不但可以分担研发先进工艺所需的费用及所面临的风险，而且一旦一个新工艺投入量产，IDM 和 Foundry 都能从中获益。
 
第一，IDM（Integrated Device Manufacture）模式主要的特点如下：集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身；早期多数集成电路企业采用的模式；目前   仅有极少数企业能够维持。主要的优势如下：设计、制造等环节协同优化，有助于充分发掘   技术潜力；能有条件率先实验并推行新的半导体技术（如图三）。
 

IDM 模式

 
IDM 模式是指包含芯片设计、晶圆制造、封装测试在内全部或主要业务环节的经营模式。IDM 模式在研发与生产的综合环节长期的积累会更为深厚，有利于技术的积淀和产品群的形成。IDM 企业具有资源的内部整合优势，在 IDM 企业内部，从芯片设计到制造所需的时间较短，不需要进行硅验证，不存在工艺对接问题，从而加快了新产品面世的时间，同时也可以根据客户需求进行高效的特色工艺定制。功率半导体领域由于对设计与制造环节结合的要求更高，采取 IDM 模式更有利于设计和制造工艺的积累，推出新产品速度也会更快，从而在市场上可以获得更强的竞争力。该模式对企业技术、资金和市场份额要求较高。IDM 模式经营的企业在研发与生产各环节的积累会更为深厚，更利于技术的积淀和产品群的形成与升级。相比 Fabless 模式经营的竞争对手，公司能够有更快的产品迭代速度和更强的产线配合能力，更好发挥资源的内部整合优势，提高运营管理效率，能够缩短产品设计到量产时间。
 
（2）Fab less Fabless 是指无工厂模式，就是只做芯片设计和销售，其它环节全都使用外部资源，使用这种模式的有高通、联发科等公司。之前华为也是这种模式，在上下游产业   链配合比较好的条件下，可以使用这种模式，很明显，在美国的打压下，华为逐渐不具备使   用这种模式的条件。
 

Fabless 模式

 
Fabless 经营模式主要一般为：组织研发人员进行芯片设计，形成设计版图；将版图交给晶圆委外加工厂商，委托其加工生产晶圆片；将加工好的晶圆片交给封装测试企业，委托其进行晶圆的切割、封装和测试，得到芯片成品；将芯片成品直接或通过经销商销售给方案商、模组厂或整机厂等下游客户。与其他类型的企业相比，Fabless 的运营模式，有利于其提升新技术和新产品的开发速度，确保企业始终站在行业技术前沿，保持并扩大自身技术优势。由于这种模式下的初始投资规模较小，对企业的资金负担不大，后续也不需要过高的管理成本，因此这种模式也得到了许多轻资产的 IC 设计企业的青睐。芯片本身是一种高精密度的器件，这种模式下虽然可以降低成本，但同样也要承受制造工艺质量、市场问题等风险。
 
（3）Foundry 是指代工厂模式，就是不负责芯片设计，只进行芯片生产的模式。这类厂商处于产业链的下游，根据上游厂商的设计方案进行代工生产，这类公司有台积电、格罗方德、联华电子、中芯国际等。
 

Foundry 模式

 
主要的特点如下：只负责制造、封装或测试的其中一个环节;不负责芯片设计;可以同时为多家设计公司提供服务，但受制于公司间的竞争关系。主要的优势如下：不承担由于市场调研不准、产品设计缺陷等决策风险。主要的劣势如下：投资规模较大，维持生产线正常运作费用较高;需要持续投入维持工艺水平，一旦落后追赶难度较大。这类企业主要有：SMIC、 UMC、Global Foundry。

各公司战略对比
 

公司战略与经营对比

采购模式

公司设置统购部对外部提供的过程、产品和服务进行控制，包含原辅材料、设  备配件等，根据 IATF16949 质量管理体系要求对供应商进行选择、开发、监控、审核等严格控制，并依据对最终产品性能影响的程度将原辅材料按重要性进行分级管理。

生产模式

公司以提升客户满意度为出发点，结合本公司的战略规划、市场预测和客户需求，为各个业务模块制定不同的生产模式。根据外部环境的变化，公司采取“满产满  销”与“以销定产”相结合的生产模式。第二生产根据地的投产与持续扩产，进一步强  化了公司跨不同产地的生产管理的能力，为供应安全提供更强保障。

营销模式

目前，公司实行双品牌营销模式。在欧美市场，公司主推“MCC”品牌，与全球知名通路商进行合作，充分利用其丰富的营销渠道。

研发创新

能 2021 年上半年，公司进一步加大在 12 英寸芯片代工平台上的工艺开发、产品技术开发以及对应封装技术开发的投入力度。在淘汰一些传统型号的基础上，新增产品 200 款左右，其中新增 100 余款的 12 英寸平台产品、10 余款的 IGBT 模块产品、以及近 10 款的驱动 IC 产品。截至目前，公司共计拥有 1500 款左右的产品型号。

生产运营

公司的生产运营工作始终围绕整体经营目标进行。2021 年上半年以来，功率器件市场需求持续旺盛，上游产能日益紧张，公司的运营部门积极协调产能，确保公司供应链稳定供货。同时，公司从芯片代工、封装测试各个环节都做好产销衔接及产能调配工作，与各主要供应商继续保持良好合作关系，为后续进一步加强合作提供了供应保障。

芯片代工业务方面，公司涵盖了华虹宏力、华润上华等国内主要的具备 MOSFET、IGBT 等大尺寸晶圆芯片代工能力的本土芯片代工供应商；尤其是华虹宏力，公司与其建立了长期战略合作关系，在华虹宏力一厂、二厂、三厂、七厂均已实现投产。

市场开发与销售

采购模式
①采购信息的编制和确定；
②采购的执行；
③采购产品的验证

生产模式
①晶闸管和防护器件；
公司根据销售订单要求，制定生产计划，由技术管理部制定工艺卡、作业指导  书和检验规程，交给生产人员在生产中参照执行。公司生产部门分为芯片制造部和  封装制造部。
②MOSFET
公司 MOSFET 主要采用 Fabless+封测的业务模式。公司委托芯片代工厂进行芯片制造，由于产能紧张，芯片一部分用于公司自主封装，另一部分委托外部封测厂  进行封测。除芯片制造由代工厂代工生产外，公司 MOSFET 产品与晶闸管和防护器件产品生产模式一致。

销售模式
 

 

数据来源于公司官网

 
公司要突出自己的产品和服务与竞争对手之间的差异性，主要有五种基本的途径。

一是产品差异化策略。主要因素有特征、工作性能、一致性、耐用性、可靠性、易修理性、   式样和设计，比如 OPPO 手机以“美照”；

二是服务差异化策略。服务差异化主要包括送货、安装、顾客培训、咨询服务等因素，比如海底捞以特色服务出名；

三是技术差异化策略。基于创造和发明独一无二的技术，比如苹果手机、英特尔电脑芯片、海康威视的安防产品和服务等；

四是品牌形象差异化策略。品牌差异化主要包括独一无二的标识、特殊的销售渠道、营销广告投入，无法替代的产品和服务等，比如迪士尼乐园、贵州茅台、耐克运动鞋、张裕葡萄酒、六神花露水、云南白药等；

五是地域差异化策略。地域差异化主要是由于地理位置和特殊风貌带来的竞争优势，比如张家界、黄山、峨眉山等。在上述途径中，除了第五种差异化策略外，其他四种差异化策略均需公司自身的努力。

上述四家功率半导体的战略分别为，斯达半导重设计与销售，对于生产委托第三方晶圆生产机构；扬杰科技，采用垂直整合（IDM）一体化、Fabless 并行的经营模式，集半导体单晶硅片制造、功率半导体芯片设计制造、器件设计封装测试、终端销售与服务等纵向产业链为一体；新洁能也是集研发创新、生产运营、市场开发于一体的战略；捷捷微电，则更详细的陈述了自己的管理战略模式，基本上都有差异化战略模式。扬杰科技，集研发、生产、销售于一体，专业致力于功率半导体芯片及器件制造、集成电路封装测试等中高端领域的产业发展。公司处于产业链的设计生产等位置，代表着公司在行业的话语权以及价值获取权，处于产业链上游而且自身有辐射全国的技术服务站，还有布局东南亚、欧美、西欧等地市场，   就其产业链位置一项指标而言，具有一定的投资价值。捷捷微电，公司集功率半导体器件、   功率集成电路、新型元件的芯片研发和制造、器件研发和封测、芯片及器件销售和服务为一体的功率（电力）半导体器件制造商和品牌运营商。新洁能，公司主要为 Fabless 模式，并向封装测试环节延伸产业链，芯片主要由公司设计方案后交由芯片代工企业进行生产，功率器件主要由公司委托外部封装测试企业和全资子公司电基集成对芯片进行封装测试而成。公司全资子公司电基集成已建设先进封测产线并持续扩充完善，目前已实现部分芯片自主封测并形成特色产品。轻资产公司，重研发。只负责研发销售，生产外包，不同于行业内的其他企业，比如扬杰科技等等。

核心指标对比

公司间的横向对比

核心指标数据来源于wind 数据库

由表五可知，财务呈现的信息，是数字化的行业选择与公司战略的结果呈现。行业选择  是否恰当，与公司的利润、资产直接表现，公司战略是否得当，表现在财务上就是销售、管   理费用占比是否合理，研发费用占比等等。通过以上核心指标的对比，我们应该对四家公司   的对比有一个更深层次的了解，并且得知在功率半导体的生产端，中国的企业已经在逐步的   与世界领先领域拉近距离。综合而言，以上几家财务呈现都有可圈可点之处，是中国乃至世   界的优质功率半导体生产端企业。

总结与展望

功率半导体制造企业无论是纯晶圆制造，还是及研发、生产、销售于一体的企业，其产  业链占位均处于上游，文章通过主营对比、适用范围、公司战略、核心指标的对比对中国功   率半导体头部商家进行了介绍，希望理清功率半导体器件生产端的一些问题，让大家建立一个清楚的认识。对于功率半导体的市场，中国的发展也与世界领先技术逐渐拉近，相信国产   替代的速度会逐渐加快的。