1、新能源车推动芯片需求骤升
功率半导体行业下游较为分散,但也可以理解为下游应用场景覆盖面较广。其中MOSFET行业下游主要为汽车电子、工业、消费电子、通信等中低压应用,IGBT行业下游主要为工控、轨交、新能源汽车等中高压应用。
在2020下半年以来新能源车爆发推动IGBT需求攀升背景下,全球各大晶圆厂纷纷扩产,试图保障全球各个细分领域芯片供应。
但新能源车是一只巨大的蝴蝶,不仅直接导致功率半导体缺口增大,还因为新能源车更加注重的零部件电子化,增加更多人机交互系统及电控装置,推动驱动存储器、显示面板、摄像头等相关消费电子芯片产品的需求进一步扩大,进一步吞噬手机、平板、PC\笔记本电脑等疫情推动需求提升领域的芯片产能。
虽然各大晶圆代工厂纷纷扩产试图解决这一问题,但是扩产难以迅速落地转换成产品,所以2021年存在将消费电子领域的产能调整一部分至新能源车领域,但这种“拆东墙补西墙的”办法无法从根本上解决问题,因为功率半导体短期供应缺口极大,在供需持续恶化的背景下,晶圆代工厂涨价已经无法避免。
1.1、智能驾驶利好不断释放
2020年初,我国推出《智能汽车创新发展战略》,明确智能网联汽车中长期发展规划,将智能汽车的发展上升到国家发展战略。战略中指出,我国到2025年,标准智能汽车的技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监管和网络安全体系基本形成。
2035到2050年,我国标准智能汽车体系全面建成。国家将出台促进道路交通自动驾驶发展的政策,利用多种资金渠道,支持智能汽车基础共性关键技术研发和产业化、智能交通及智慧城市基础设施重大工程建设等。
为将《智能汽车创新发展战略》快速落地,我国各地相继出台智能网联汽车产业扶持政策和规划细则:设立自动驾驶示范区,在半封闭特定场景进行智能驾驶应用示范,北京、上海、长沙等部分城市已经试点开放自动驾驶出租车服务;打造智能驾驶产业生态,培育5G通信、人工智能、互联网等协同产业。
回顾汽车市场,现阶段商业化落地的整车车型主要集中在L1-L2级别的辅助驾驶,为用户提供例如自适应巡航(ACC)、车道保持辅助(LKA)和自动紧急制动(AEB)等辅助驾驶功能,不仅提升了驾驶安全性、也在一定程度上分担驾驶员的工作,提供良好的用户体验。在此背景下,需求端愈加个性化的需求得以满足。
因为依照购车主力来看,90后2020年正式步入“30”时代,尤其是其中的95后,伴随“互联网”成长,其对整车智能化、个性化需求更加多样,能通过OTA升级的智能车型将会极大吸引这部分人群的注意力及购买意愿。
1.2、智能汽车具有确定性增量市场
根据智能网联汽车发展目标可知,2025年L2、L3级渗透率达50%、C-V2X渗透率50%。
去年11月,国汽智联首席科学家李克强教授在会上发布《智能网联汽车技术路线图2.0》,提出了中国智能网联汽车产业在2020-2025年处于发展期、2025-2030年推广期和2031-2050年进入成熟期的发展目标,2025年L2、L3级新车销量占比达50%、C-V2X达50%;2030年L2、L3级新车销量占比达70%、L4级达20%、C-V2X基本普及,2025年前后实现智能驾驶的规模化应用。
具体而言,L1对应辅助驾驶;L2对应部分自动驾驶;L3对应有条件自动驾驶;L4对应高度自动驾驶;L5对应完全自动驾驶。即经历从自适应巡航、车道辅助保持,到自动停车辅助,再到拥堵、高速路段自动驾驶,再到驾驶员随机选择时机接管车辆,直到最后车辆可以实现全天候、全场景自动驾驶。
在此背景下,汽车车载芯片需要搭载MCU、AI智能芯片,AI智能芯片还包括GPU、FPGA、ASIC。现阶段L2级别自动驾驶计算量已达10TOPS,L3级别需要60TOPS,L4级别算力将超过100TOPS(1TOPS=1万亿次计算每秒)。
实际上,在算力以TOPS为单位计算时,MCU芯片需要适配升级,但是目前市场主流的32位MCU的工作频率最高只达到350MHZ,虽然64位MCU拥有更高的算力,但也无法满足自动驾驶汽车数亿行代码的运算需求,这就需要算力远高于MCU的AI芯片来满足智能驾驶的算力需求。未来芯片市场景气度也将受益智能驾驶确定性增量市场,实现共振增长。
1.3、全球功率半导体市场规模
据IHS数据,2019年全球功率半导体市场规模达到403亿美元,同比2018年增长3.3%,预计2021年市场规模将达到441亿美元。
前十大厂商占据全球60%的市场份额,且全部为海外厂商,国产替代空间广阔。需求端来说,我国功率半导体市场占全球的36%,为单一最大市场,国产厂商有望深度受益国产替代进程。
据WSTS数据,MOSFET和IGBT分别占据全球功率半导体分立器件和模组市场41%和30%的市场份额,为价值量最大的两个品种,全球市场仍为海外厂商所占据。据Omdia数据,2019年全球IGBT模块市场前十大厂商中有9家为海外厂商,国内仅斯达半导进入前十,市占率为2.5%。
MOSFET分立器件市场中则仅有华润微(688396)进入前十,市占率为3.0%。相对Omdia2018年统计无国内企业进入IGBT模块和MOSFET器件市场前十,国内功率厂商在销售规模上已有明显进步,但从绝对价值量和占比来说,国产替代空间仍巨大,功率半导体的国产替代将是长期趋势。
工业领域方面,功率半导体的应用涵盖发电、输变电、工业用电的各个环节。在发电端,功率器件将受益新能源发电市场的快速发展。高压功率器件用于将光伏、风力等产生的电能转换为市电频率的交流电。
据IHSMarkit预测,2020年,全球新增太阳能光伏装机将达到142GW,同比增长14%,未来十年全球太阳能安装量将继续保持两位数的增长率。
据全球风能理事会(GWEC)预测,2020-2024年随着全球越来越多的国家开拓风电事业以及风电成本持续下滑,全球风能产业将保持快速发展态势,预计到2024年全球风电装机容量将同比2019年增长54%,利好功率器件,尤其是高压IGBT市场发展。