在半导体的分类中，功率半导体是一个特别的存在，属于半导体中的一个传统分支，所以在成长性上是慢于集成电路的，这对于所有行业内的公司是一个挑战；但是同时由于其主要依赖于工艺而不依赖于制程的特点决定了国内厂商和国外巨头的差距相比其他的半导体领域是最小的，也是最容易实现弯道超车的一个领域，这对于国内厂商是一个机遇，而且在国内制造升级、节能减排的背景下，是一个尤其值得期待的细分市场。

什么是功率半导体？

功率半导体器件（Power Semiconductor Device） 又称电力电子器件（Power Electronic Device）， 主要用于电力设备的电能变换和电路控制，是进行电能（功率）处理的核心器件，弱电控制与强电运行间的桥梁，属于半导体的一个分支。功率半导体主要包括功率分立器件、功率模组和功率IC，功率分立器件主要包括二极管、晶体三极管和晶闸管，其中晶体三极管又主要包括功率BJT、GTR等双极型晶体管、功率 MOSFET 以及绝缘栅双极型晶体管IGBT （其实上述三种都属于晶体三极管的一个子分类功率三极管，占晶体三极管的很大份额）等。

另外，功率半导体按照是否可控可以分为不可控型、半可控型以及全控型，所谓不可控型是指不能用信号控制电路的通断；半可控型是指可控制导通，不能控制关断；全控型既可控制导通又可控制关断。而在全控型中，又分为电流驱动和电压驱动，三极管BJT属于电流驱动，而MOSFET、IGBT则属于电压驱动。发展历程上也是由单极型向双极型以及复杂型升级、由不可控向半可控以及全控型过渡、从分立器件向功率IC最后功率模块演变、材料工艺上也由原来的Si基器件向现在的新型SiC和GaN等材料发展以突破物理性能限制，完善和提高器件的性能。

典型的功率处理功能包括变频、变压、变流、功率放大和功率管理等，除了保证电路正常运行，节能效果是功率半导体的另一个重要的作用。功率分立器件

如上说述，功率分立器件可以分为二极管、晶体三极管和晶闸管，根据耐压、工作频率不同，各自适用于不同领域。

二极管是只有两级的器件，是一个PN结，最普遍的功能是让电流只有一个方向通过，实现0和1的电路表示，因为工作时也需要偏置电压，所以严格来讲也是有源器件。二极管可以分为小信号二极管、功率二极管和射频二极管。

晶体三极管，是具有三个级的器件，是两个PN结联合，形式为PNP或NPN，其中

两级提供正常的通道，一级来控制工作状态。晶体管通常的作用是电压放大、电流放大。晶体管有3个细分类：小信号三级管、功率三级管和射频三级管。

晶闸管，也称为可控硅整流器，应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变

及变频电路中，是PNPN四层半导体结构。晶闸管包括温控可变电阻、普通晶闸管、双向晶闸管、三端双向晶闸管，门极关断晶闸管、逆向晶闸管等。

表1：三种功率三极管器件的性能对比

功率模块

功率模块是指将多个功率器件芯片以绝缘方式组装到金属基板上进行模块化封装的功率半导体产品，相比于分立器件，功率模块电压和电流规格更高、模块化的封装使得外部电路更加简单、散热好工作更可靠。目前功率模块产品约占整个功率半导体市场的30%左右，市场占比逐年上涨，IGBT 模块是当前最热门的功率模块化产品。

图2：IGBT功率模块结构图

功率分立器件和功率模组主要应用于电力电子变换器。所谓电力电子变换器是进行电力特征形式变换的电力电子电路和装置，主要包括 4 种：直-交（DC/AC）逆变器、交-交（AC/AC）变频器、交-直（AC/DC）整流器和直-直（DC/DC）变换器。功率集成电路（功率IC）

功率IC也常被电源 IC(Power IC)，是电力电子器件技术与微电子技术相结合的产物，即将功率器件及其驱动电路、保护电路、接口电路等外围电路集成在一个或几个芯片上。功率IC下游核心应用产品是电源管理芯片，是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片——电子设备系统中每个模块所需供电电压各不相同，由电池直接供电无法满足各模块要求，因此需要一个高效率电源管理芯片，把电源提供的电压用不同方法按照需要进行转换和调节，达到期望的电压值，以满足各个模块的需要，是电子设备最基本的组成部分。目前主要应用于计算机、网络通信、消费电子和工业控制等领域。

功率 IC 产品约占功率半导体市场 25%左右。按照集成方式与性能特点，功率集成电路一般可以分为：高压集成电路（HVIC）、智能功率集成电路（SPIC）、智能功率模块（IPM）。

表2：三种功率IC性能对比

功率半导体虽然不像集成电路那样依赖制程的升级，但是在高度集成模块化的发展趋势上还是高度一致的，随着科技的不断进步，对功率器件的功率、电压、电流、传输速度、能耗要求等等更高，单纯的分立器件已经展现出了些许劣势，不再能满足电路的需求，相反功率模块和功率IC由于各项的优异性能以及智能化、小型化、简单话的特点得以迅速发展，预计未来几年功率模块和功率IC在整个功率半导体领域将会是发展最迅速的一个细分领域。

电源管理芯片原理图

功率半导体的全球市场功率预测

资料来源：Yole développement 山东神光研究所

整体来看，2015年功率IC和功率模组分别占比为25%和30%，晶体三极管占比在27%—30%左右，而整流器和晶闸管合并占比在17%左右，GTO、SCR等为代表的二极管整体占比非常少只有不到1%左右的市场份额；而且未来的增长率来看，功率IC和功率模组的增长是最迅速的，IGBT增长次之，相对来说MOS器件就比较缓慢。

二、功率半导体的应用领域、市场规模

应用领域

目前功率半导体的应用范围非常广泛，而且已从传统的工业控制、4C产业（计算机、通信、消费类电子产品和汽车）、航天航空以及国防等，扩展到新能源、光伏发电、LED照明、轨道交通、智能电网等新兴领域。从全球看汽车领域的功率半导体占比在40%，工业领域27%，消费电子占比13%；而从国内的市场结构看，计算机和通信领域占比最高，2014年两者合计在50%左右，汽车领域为15%左右，但是汽车特别是新能源汽车以及光伏等是发展最为迅速的领域，未来将趋于全球格局成为最大的单一市场。按功率分类来看：

小功率器件（几W到几kW），多用于如笔记本电脑、冰箱、洗衣机、空调等各种家电、服务器等设备的开关电源，提升电能利用效率；

中功率器件（10kW 到几MW），多用于电气传动、新能源发电等，如用于新能源汽车(EV/HEV)，提高单次充电续航里程；用于太阳能的 PV(光伏)逆变器，提高电源的转换效率；用于重型工业设备的高频电源转换器，带来大功率、高频率的优势；大功率器件（高达几GW），多用于高压直流（HVDC）输电系统等。

功率半导体器件应用领域

全球半功率导体市场结构

市场规模

根据权威机构WSTS的统计，2016年全球分立器件（不考虑光电与传感器）销售额为194亿美元，较2015年增长 4.3%，占 2016 全球半导体行业总产值的5.7%，从 1999 年到 2015 年，全球分立器件行业的低点是 2002 年 125 亿美元，高点是 2011 年214 亿美元；预计2017年、2018年全球分立器件的市场规模分别为200亿美元、207美元，分别占全球半导体的市场规模为5.5%、5.6%（预计全球半导体的市场规模分别为3610美元、3691美元）。从历史数据以及预测来看，分立器件占整个半导体的市场规模整体在5%附近摇摆，与整体的半导体增长保持稳定，未来几年的整体增速在3%—4%左右。

而国内由于整个半导体领域的国产化趋势以及国内对半导体产的扶持，再加上国内整体对节能减排、提高效率的高要求，虽每年增长速度有所起伏，但是整体增长速度是远高于全球的增速的，目前已经全球最大的分立器件市场。2009 年至 2013 年，我国半导体分立器件（包括光学光电子和传感器）的销售额从 883.60 亿元增长到 1,642.50亿元，年复合增长率 16.76%，虽在2010年之后增长速度有所走低，甚至在2012年只是轻微增长，但2013年重回高增长通道，根据2013年数据中国分立器件规模占全球的比例在40%左右，而且近年来又有所提高。

中国分立器件规模及增长速度

关注标的：

闻泰科技（600745）：公司的主要业务为移动终端、智能硬件等产品的研发和制造。闻泰的主要产品包括智能手机、笔记本电脑、其他硬件等，收购安世半导体布局汽车领域。

台基股份（300046）：公司专注于大功率晶闸管及模块的研发，是我国领先的大功率半导体器件供应商。公司股权结构中，第一大股东为襄阳新仪元半导体有限责任公司，持股比例 30.02%。

扬杰科技（300373）：公司的主营业务是功率二极管、整流桥等电子元器件的研发、制造和销售。目前扬杰拥有3、4、5、6 寸晶圆厂，且 8 寸晶圆厂已在规划中。

士兰微（600460）：公司主要从事电子元器件的设计、制造与销售。公司依靠 IDM 模式提升产品品质、加强控制成本，向客户提供差异性的产品与服务，极大地提高了产品的渗透率。

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