（报告出品方/作者：长城证券，唐泓翼）
功率半导体趋势：围绕性能升级，向更高频高压领域进发
功率半导体分类：功率分立器件+功率模块+功率IC
功率半导体是电力电子装置实现电能转换、电路控制的核心器件，其主要用途包括变频、整流、变压、 功率放大、功率控制等。 按器件集成度划分，功率半导体可以分为功率分立器件、功率模块和功率IC三大类。
早期二极管 VS 晶闸管 VS 三极管：开关速度慢，常用于低频领域
早期开发的功率分立器件 二极管、三 极管、晶闸管，在结构上都由简单的 PN结组成，开关速度慢，常用于低频 领域。
二极管：仅单向导通，是最常见的功 率分立器件；晶闸管：可正向触发导通， 具备开关特性；三极管：依靠小电流控 制开关通断，有线性放大功能。
主流功率器件MOSFET VS IGBT：向更高频领域 VS 更高压领域
目前主流功率器件为MOSFET和IGBT，MOSFET开关频率高，更适用于高频中高压领域（100-1000KHz, 20-1200V），IGBT耐压很高，更适用于高压中低频领域（＜100KHz, 600-6500V）。
MOSFET具有开关速度快的优点，但高耐压下导通电阻会很高。IGBT作为MOSFET+BJT结构的复合型器 件，相比MOSFET：(1)串联结构耐压更高，导通电阻低，(2) 能放大电流，(3)但拖尾电流使其开关频率更低。
功率器件结构端演进：器件结构迭代性能升级，工艺复杂度提升
从器件内部结构来看，MOSFET从“平面型→沟槽型→超级结→屏蔽栅”的演变，IGBT分别从“穿通→非 穿通→场截止” 和“平面栅→沟槽栅”的 演变，这些优化都在不断提升器件耐压、降低损耗和导通电阻。
功率器件产品端演进：功能集成模块化，更适用高压大电流场景
相比单管的功率分立器件，集成度更高的功率模块和功率IC能够实现高可靠、高集成、高效率的性能，在 高压大电流场景和消费电子场景应用广泛。
功率模块由多个分立的功率单管按特定功能串、并联组成。相比单管，功率模块能简化外部连接电路，更 适合高压和大电流场景，可靠性更高。比如同一制造商的同系列产品，IGBT模块的最高电压一般会比IGBT 单管高1-2个等级，如果单管产品的最高电压规格为1700V，则模块有2500V、3300V乃至更高电压规格的产品。
功率IC通常由功率器件及其驱动电路、保护电路等外围电路集成而成，主要包括各类电源管理芯片(PMIC)。 相比器件单管和功率模组芯片，功率 IC 集成度更高，但适用的电流电压范围也较低，多应用于消费电子领域。
功率器件材料端演进:性能突破硅限，SiC、GaN成未来功率新趋势
长期来看，相比传统Si基，宽禁带材料（SiC、GaN）能在耐压和开关频率上获得更好的器件性能，未来将 逐步替代硅基器件成为高压高频应用领域的市场主流。以电压场景来分，0-300V 区间内Si材料占据成本方面 优势，600V 以上的高压区间内SiC占据主要优势，300V-600V 区间则是GaN材料的优势领域。
SiC器件相对于Si器件的优势主要来自：Si 10倍的耐压，1/10的能量损耗、更容易实现小型化、更耐高温工 作。目前SiC功率器件的种类包括SiC 二极管、SiC MOSFET以及SiC模块，其中SiC MOSFET模块甚至能替代 硅基IGBT模块的应用区间。但由于衬底和外延的制造难度，SiC器件成本更高，在中高端场景优势更明显， 特别是需要高压、高能量密度应用场景，如充电桩、车载充电机及汽车电驱等。
GaN 器件相对于Si器件的优势来自：Si 10倍的开关频率，更适合高频率应用场景，但是在高压高功率场景 不如 SiC。目前GaN功率器件主要以GaN晶体管为主，随着成本的下降，GaN器件有望在中低功率领域替代二 极管、MOSFET 等硅基功率器件。