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球王会网页版:东微半导2023年半年度董事会经营评述

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  公司是一家以高性能功率器件研发与销售为主的技术驱动型半导体企业,根据中华人民共和国国家统计局发布

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  公司是一家以高性能功率器件研发与销售为主的技术驱动型半导体企业,根据中华人民共和国国家统计局发布的《国民经济行业分类(GB/T4754-2017)》,公司所处行业为“计算机、通信和其他电子设备制造业”(C39),所处行业属于半导体行业中的功率半导体细分领域。

  在功率半导体发展过程中,20世纪50年代,功率二极管、功率三极管面世并应用于工业和电力系统。20世纪60至70年代,晶闸管等半导体功率器件快速发展。20世纪70年代末,平面型功率MOSFET发展起来。20世纪80年代后期,沟槽型功率MOSFET和IGBT逐步面世,半导体功率器件正式进入电子应用时代。20世纪90年代,超级结MOSFET逐步出现,打破了传统硅基产品的性能限制以满足大功率和高频化的应用需求。对国内市场而言,功率二极管、功率三极管、晶闸管等分立器件产品大部分已实现国产化,而功率MOSFET特别是超级结MOSFET、IGBT等高端分立器件产品由于其技术及工艺的复杂度,还较大程度上依赖进口,未来进口替代空间巨大。根据Omdia预测,2022年全球功率半导体市场规模约为295.35亿美元,预计至2026年市场规模将增长至358.65亿美元,2019-2026的年化复合增长率为5.8%。

  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。同时,中国也是全球最大的功率半导体消费国。根据Omdia预测:2022年中国功率半导体市场规模达到114.77亿美元,预计至2026年市场规模将增长至131.76亿美元,2019-2026的年化复合增长率为4.7%,占全球市场比例接近37%。

  以光伏逆变及储能、新能源汽车为代表的产业飞速发展,驱动高端MOSFET市场稳定增长。根据Omdia数据:2022年全球MOSFET市场为95亿美金,2018-2025年间市场有望维持4.2%的复合增速。2022年中国功率MOSFET器件市场规模为44.80亿美元,功率MOSFET特别是超级结MOSFET等高端分立器件产品由于其技术及工艺的复杂度,还较大程度上依赖进口,未来进口替代空间巨大。

  相较于普通硅基MOSFET功率器件,高压超级结MOSFET功率器件系更先进、更适用于大电流环境下的高性能功率器件。尽管未来在第三代半导体材料成熟后会有相应器件的推出,但是由于高压超级结MOSFET的产品特性、生产成本等方面对于新能源等成长性应用领域的需求较为契合,行业生态不断向更高性能的产品演进。

  国家在“十四五”期间将坚持清洁低碳战略方向,加快化石能源清洁高效利用,大力推动非化石能源发展,持续扩大清洁能源消费占比,推动能源绿色低碳转型,为如期实现碳中和目标创造基础。光伏发电作为绿色环保的发电方式,符合国家能源改革以质量效益为主的发展方向,国内光伏行业面临广阔的发展前景。汽车电动化、网联化、智能化发展趋势带动汽车半导体需求大幅度增长。IGBT除了光伏发电、新能源汽车也常被用于风电、工控、家电、轨交等领域,受益于碳中和趋势推动,IGBT迎来广阔的成长空间。

  面对国际社会在半导体领域的巨额投入、联合发展和技术产业封锁,国内各级政府从产业政策、发展规划、技术研发、平台建设、应用推广、税收优惠等各方面对半导体产业进行全面支持,在政策驱动及应用需求升级带动下,国内第三代半导体产业取得积极进展。根据Yole,2027年全球导电型碳化硅功率器件市场规模将由2021年的10.90亿美元增至62.97亿美元,2021-2027年每年以34%年均复合增长率快速增长。汽车应用主导SiC市场,占整个功率SiC器件市场的75%以上。根据TrendForce集邦咨询《2023GaN功率半导体市场分析报告-Part1》显示,全球GaN功率元件市场规模将从2022年的1.8亿美金成长到2026年的13.3亿美金,复合增长率高达65%。

  功率半导体器件属于特色工艺产品,不同于集成电路产品依赖尺寸,在制程方面不追求极致的线宽,不遵守摩尔定律。功率半导体器件的性能演进呈现平缓的趋势,目前制程基本稳定在90nm-0.35μm之间。功率器件发展的关键点主要包括技术创新、制造工艺升级、封装技术及基础材料的迭代。

  目前,半导体企业采用的经营模式可以分为IDM模式和Fabless模式。IDM模式为垂直整合元件制造模式,系早期半导体企业广泛采用的模式,采用该模式的企业可以独立完成芯片设计、晶圆制造、封装和测试等各垂直的生产环节。Fabless模式指无晶圆厂模式,采用该模式的企业专注于芯片的研发设计与销售,将晶圆制造、封装、测试等生产环节外包给第三方晶圆制造和封装测试企业完成。IDM模式具有技术的内部整合优势,有利于积累工艺经验,形成核心竞争力。随着芯片终端产品和应用的日益繁杂,芯片设计难度快速提升,研发所需的资源和成本持续增加,促使全球半导体产业分工细化,Fabless模式已成为芯片设计企业的主流经营模式之一。另外由于半导体行业的周期性,IDM公司极容易受制于原有固定产能,陷入被动局面。因此,行业整体呈现IDM模式与Fabless模式共存的局面,同时也是功率半导体企业商业模式未来的发展方向,既能随市场波动及时扩大或减少产能,也可以就近满足区域性市场需求。

  新能源汽车尚处于发展初期,新机遇正在不断涌现,以车载电子、光伏逆变及储能为代表的多细分应用场景需求趋于多元化。功率半导体企业从主营产品系列具体到料号、规格、电压、电流、面积、导通电阻、封装、技术特点及应用领域,可交叉组合形成数千种产品型号。功率半导体产品由于根据客户定制要求所产生的细分需求多样化,因而企业想要在行业内获得足够的市场竞争力,对于特色化工艺平台的定制化能力要求极高。

  功率半导体器件的研发、设计需要企业研发团队综合掌握器件结构、晶圆制造工艺、封装测试等多领域的技术。在功率半导体器件中,超级结MOSFET、高性能IGBT、高性能SGT MOSFET、SiC MOSFET及GaN HEMT的技术门槛较高。上述这些功率器件中,器件的性能一方面可以通过改进核心器件结构的设计来提升性能,另一方面可以通过改进制造工艺或材料来达到目的。作为Fabless设计企业,研发设计人员一方面需持续跟踪掌握国际先进技术理论、先进工艺方法,另一方面还需不断提出创新的器件结构来实现性能上的大幅提升。

  功率器件不仅要保持在不同电流、电压、频率等应用环境下稳定工作,还需保持开关损耗、导通损耗、抗冲击能力、耐压、效率等性能上进行平衡,这些性能均需经过大量的仿真设计和流片验证。此外,下游客户不仅对功率半导体的性能和成本提出了差异化的要求,还对产品在各种应用环境下的耐久可靠性提出较高的要求,因此研发设计人员还需掌握不同应用的电路拓扑及可靠性改进方法。因此,企业研发及工程团队需要拥有丰富的技术工艺经验、持续技术创新能力、芯片产业化等能力,才能持续保持市场竞争优势地位。新进入者若缺乏上述的条件,则难以实现持续的业务增长和保持技术上的领先。

  基于多年的技术优势积累、产业链深度结合能力以及优秀的客户创新服务能力,公司已成为国内领先的高性能功率半导体厂商之一。

  在超级结MOSFET领域,公司在高压超级结技术领域积累了包括优化电荷平衡技术、优化栅极设计及缓变电容核心原胞结构等行业领先的专利技术,产品的关键技术指标达到了与国际领先厂商可比的水平。

  在中低压屏蔽栅MOSFET领域,公司亦积累了包括优化电荷平衡、自对准加工等核心技术,产品的关键技术指标达到了国内领先水平。

  在IGBT领域,公司的TGBT产品是基于新型的Trident Gate Bipolar Transistor(简称Tri-gate IGBT)器件结构的重大原始创新,基于此基础器件专利,具备了赶超目前国际最为先进的第七代IGBT芯片的技术实力。

  在SiC领域,公司基于自主知识产权的Si2C MOSFET产品克服了传统SiC MOSFET成本高和Vth飘移的缺点,实现了高栅氧可靠性。同时还实现了接近SiC MOSFET的优秀的反向恢复能力,能够取代一部分SiC MOSFET的应用。

  公司的功率器件产品包含了具有高技术含量的高压超级结MOSFET产品、极具竞争力的中低压屏蔽栅MOSFET以及独创结构、产品的关键技术指标达到了与国际领先厂商可比水平的TGBT产品。公司基于自主知识产权的Si2C MOSFET产品在2023年上半年持续出货,可以实现对传统SiC MOSFET的互相替代,已经通过客户的验证并小批量供货。其中,由于高压超级结MOSFET产品应用广泛且国外厂商仍占据了较大的市场份额,公司在此领域内拥有广阔的进口替代空间,发展空间巨大。

  公司产品以车规级、工业级应用为主,报告期内上述领域营业收入占比逾81%。应用领域包括光伏逆变及储能、新能源汽车车载充电机、新能源汽车直流充电桩、5G基站电源及通信电源、数据中心服务器电源和工业照明电源等。由于车规级、工业级应用对功率半导体产品的性能和可靠性要求普遍高于消费级应用,其产品平均单价也较消费级应用的产品平均单价更高。

  采用新型器件结构的高性能MOSFET功率器件可以实现更好的性能,从而导致采用传统技术的功率器件的市场空间被升级替代。造成该等趋势的主要原因是高性能功率器件的生产工艺不断进行技术演进,当采用新技术的高性能MOSFET功率器件生产工艺演进到成熟稳定的阶段时,就会对现有的功率MOSFET进行替代。同时,随着各个应用领域对性能和效率的要求不断提升,也需要采用更高性能的功率器件以实现产品升级。因此,高性能MOSFET功率器件会不断扩大其应用范围,实现市场的普及。未来的5年中会出现新技术不断扩大市场应用领域的趋势。具体而言,沟槽MOSFET将替代部分平面MOSFET;屏蔽栅MOSFET将进一步替代沟槽MOSFET;超级结MOSFET将在高压领域替代更多传统的VDMOS。

  第三代半导体材料主要为碳化硅和氮化镓,具有禁带宽度大、电子迁移率高、热导率高的特点,在高温、高压、高功率和高频的领域有机会取代部分硅材料。首先,由于新能源汽车、光伏逆变及储能、5G等新技术的应用及需求迅速增加,第三代半导体的产业化变得更加迫切。得益于SiC MOSFET在高温下更好的表现,SiC MOSFET在汽车电控中将逐步对硅基IGBT模块进行替代。

  除了功率器件在结构及工艺方面的优化外,终端领域的高功率密度需求也带动了功率器件的模块化和集成化。在中大功率应用场景中,客户更倾向于使用大功率模块。由于大功率模块需要多元件电气互联,同时要考虑高温失效和散热问题,其封装工艺和结构更复杂;在小功率应用场景中,功率器件被封装到嵌入式封装模块中来提高集成度从而减小整体方案的体积。目前,工业领域、新能源汽车仍是功率模块的主要应用领域。而芯片技术的提升可有效提高模块的集成度和综合性能,降低成本,是模块技术提升的重要因素。

  受益于光伏逆变及储能、新能源汽车、直流充电桩、基站以及数据中心电源等市场对于高性能功率器件的需求将不断增加,以高压超级结MOSFET为代表的高性能产品在功率器件领域的市场份额以及重要性将不断提升。

  随着环保意识的加强,能源结构改革的迫切需求,可再生资源对传统能源的替代趋势日益明显,光伏行业的高景气度可长期延续。根据CPIA、国家能源局数据:2020年以来,在政策利好的背景下,国内光伏新增装机容量同比大幅增加,2021年实现新增装机54.88GW,同比上升13.9%,创历史新高。截至2021年末,全球累计光伏装机容量超过940GW,其中国内为308GW,占比由2013年末的不足15%提升至2021年末的超过30%,规模优势不断增强。2022年,光伏产业仍保持旺盛的景气态。