近兩年來新能源汽車和新能源發(fā)電等領(lǐng)域快速發(fā)展，催生IGBT行業(yè)持續(xù)高景氣，行業(yè)產(chǎn)能緊張，國內(nèi)IGBT廠商借此機(jī)會(huì)加速國產(chǎn)替代，產(chǎn)生一批本土龍頭大企業(yè)。本文將從GBT基本定義、新能源將是IGBTzui大增量、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局、國內(nèi)核心公司分析、第三代半導(dǎo)體功率器件等方面闡述該行業(yè)投資機(jī)會(huì)。

　　一、IGBT基本定義

　　IGBT被稱為電力電子行業(yè)的“CPU”，是功率半導(dǎo)體重要發(fā)展方向。IGBT全稱為絕緣柵雙極型晶體管，它由絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管和雙極型三極管兩個(gè)部分組成，性能上高于MOSFET。兼具M(jìn)OSFET輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、開關(guān)速度快和BJT通態(tài)電流大、導(dǎo)通壓降低、損耗小等優(yōu)點(diǎn)。目前行業(yè)技術(shù)迭代已經(jīng)從平面穿通型IGBT到微溝槽場(chǎng)截止IGBT，英飛凌的IGBT芯片技術(shù)引進(jìn)迭代到了第七代。

　　IGBT下游應(yīng)用空間包括工業(yè)控制、新能源汽車、新能源發(fā)電（光伏逆變器、風(fēng)電變流器）、軌道交通、智能電網(wǎng)等。

　　二、新能源將是IGBT大增量

　　全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，目前已經(jīng)超過66億美元，中國規(guī)模在150億左右 。數(shù)據(jù)顯示2019年中國的IGBT市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)占到全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模的38％左右?，F(xiàn)在工控和新能源汽車占比大，風(fēng)光發(fā)電領(lǐng)域也增長(zhǎng)很快，達(dá)到9％。

　　目前行業(yè)需求工控為基本盤，中國年化規(guī)模增速在8％，全球在增速在3-5％，集邦咨詢的預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)到2025年全球工業(yè)控制IGBT市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到170億元。

　　新能源汽車是大增量，IGBT是新能源汽車中的核心元器件，應(yīng)用包括電機(jī)控制器、車載充電器（OBC）、車載空調(diào)、以及為新能源汽車充電的直流充電樁中。

　　新能源汽車銷量的快速增長(zhǎng)為IGBT帶來了新增需求，2021年在新能源乘用車已經(jīng)有著較大的銷售規(guī)模的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了181％的銷量增長(zhǎng)。

　　同時(shí)值得注意，單車價(jià)值量相對(duì)傳統(tǒng)燃油車高于近6倍。根據(jù)Strategy Analytics的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年傳統(tǒng)燃油車中功率半導(dǎo)體的價(jià)值量?jī)H為71美元，價(jià)值量較低；而混合動(dòng)力汽車中功率半導(dǎo)體的價(jià)值量提升至425美元，是傳統(tǒng)燃油車的6倍；純電動(dòng)汽車中的功率半導(dǎo)體價(jià)值量提升至387美元是傳統(tǒng)燃油車的5.5倍。

　　東吳證券以全球和中國的汽車市場(chǎng)保持低速穩(wěn)定增長(zhǎng)，增速分別為2％和3％；全球和中國的新能源汽車滲透率在2025年分別達(dá)到40％和59％的兩個(gè)假設(shè)背景下，至2025年全球新能源汽車IGBT市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到116億美元，中國新能源汽車IGBT市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到387億元。

　　在風(fēng)光領(lǐng)域的增量也是值得關(guān)注，IGBT是光伏、風(fēng)電逆變器的核心部件。

　　機(jī)構(gòu)測(cè)算光伏光伏逆變器用IGBT的市場(chǎng)規(guī)模將從2020年的35億元持續(xù)增長(zhǎng)至2025年的85億元，風(fēng)電變流器用IGBT的市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的14億元持續(xù)增長(zhǎng)至2025年的22億元。

　　對(duì)于，家電、軌道交通這兩個(gè)領(lǐng)域大概率繼續(xù)保持現(xiàn)有5-6億市場(chǎng)規(guī)模。行業(yè)整體增量還得看新能源領(lǐng)域。

　　三、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析

　　IGBT行業(yè)進(jìn)入門檻非常高，整個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)包括IGBT芯片的設(shè)計(jì)和制造以及模組的設(shè)計(jì)和制造。跟中國高端芯片一樣，投入研發(fā)到客戶導(dǎo)入周期較長(zhǎng)，資金需要大，技術(shù)壁壘高等特點(diǎn)。

　　同時(shí)，由于國外廠家進(jìn)入早，當(dāng)前IGBT市場(chǎng)被德日美等國企業(yè)壟斷的局面。全球IGBT前五大廠商分別為英飛凌、三菱、富士電機(jī)、安森美和賽米控。市場(chǎng)集中度較高，2019年CR3為54.7％，CR5為66.6％。英飛凌為行業(yè)龍頭，占據(jù)27％左右的份額。國內(nèi)行業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后。

　　觀點(diǎn)總結(jié)：國內(nèi)近幾年，加快發(fā)展，提供客戶更好服務(wù)，價(jià)格優(yōu)勢(shì)等優(yōu)勢(shì)快速占據(jù)了部分市場(chǎng)。同時(shí)也是因?yàn)樾履茉雌嚨目焖侔l(fā)展，國外擴(kuò)產(chǎn)較慢。全球車規(guī)級(jí)的芯片供應(yīng)短缺也讓汽車、家電和工業(yè)等行業(yè)充分意識(shí)到芯片國產(chǎn)自主可控的重要性，國內(nèi)IGBT下游客戶為保證供應(yīng)鏈的安全以及自主可控，對(duì)國產(chǎn)IGBT產(chǎn)品的接受意愿逐步提高，進(jìn)而進(jìn)一步加快了國內(nèi)行業(yè)的發(fā)展。

　　四、國內(nèi)核心公司分析

　　國內(nèi)車規(guī)級(jí)IGBT產(chǎn)業(yè)鏈主要包括：芯片設(shè)計(jì)-晶圓制造—模塊封裝—下游應(yīng)用（電控系統(tǒng)）。國內(nèi)企業(yè)中生產(chǎn)模式不一樣，有IDM模式和Fabless模式。

　　時(shí)代電氣和比亞迪業(yè)務(wù)垂直整合，從IGBT芯片設(shè)計(jì)到下游的電控系統(tǒng)均有布局。

　　士蘭微作為IDM大廠，業(yè)務(wù)完整覆蓋芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造和模塊封裝。

　　斯達(dá)半導(dǎo)和宏微科技采用Fabless的模式，專注芯片設(shè)計(jì)和模組封裝環(huán)節(jié)，晶圓制造則外包給晶圓代工廠完成。

　　智新半導(dǎo)體和青藍(lán)半導(dǎo)體則專注于模組封裝環(huán)節(jié)。華虹、積塔和中芯紹興則專業(yè)從事IGBT晶圓代工。

　　目前在A股上市的核心公司主要包括，斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、時(shí)代電氣。還有未上市的比亞迪半導(dǎo)體。斯達(dá)半導(dǎo)，目前是IGBT國產(chǎn)替代領(lǐng)軍企業(yè)，從下游的模塊封裝向上延伸至芯片設(shè)計(jì)。主要產(chǎn)品為IGBT模塊，約占主營(yíng)收入的95％。覆蓋了下游細(xì)分市場(chǎng)，包括工控、新能源汽車、新能源發(fā)電、變頻白電等。2021年研發(fā)出微溝槽+場(chǎng)截止（英飛凌第七代）的車規(guī)級(jí)芯片，并將于2022年量產(chǎn)。經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)方面，營(yíng)收穩(wěn)定增長(zhǎng)，新能源占比持續(xù)提高。

　　時(shí)代電氣，掌握高低壓IGBT芯片核心技術(shù)，公司2021年IGBT收入約9億元，其中汽車IGBT產(chǎn)品收入約2億元。

　　士蘭微，2001年，引入晶圓產(chǎn)線轉(zhuǎn)型IDM廠商。目前，公司所有量產(chǎn)的IGBT模塊所配套的IGBT芯片均采用場(chǎng)截止技術(shù)，與英飛凌第四代芯片對(duì)標(biāo)，性能指標(biāo)上均與英飛凌第四代持平。

　　觀點(diǎn)總結(jié)：目前國內(nèi)車規(guī)級(jí)IGBT廠家來說，2021年配套超過60萬輛新能源汽車，預(yù)計(jì)收入在4.5億-5億元。比亞迪半導(dǎo)體主要比亞迪汽車內(nèi)部配套。時(shí)代電氣目前2021年汽車IGBT產(chǎn)品收入約2億元，看后期產(chǎn)能釋放。士蘭微電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通過多家客戶測(cè)試，PIM模塊的營(yíng)業(yè)收入將成為新的快速發(fā)展。

　　五、碳化硅——第三代半導(dǎo)體功率器件 必爭(zhēng)之地

　　目前常見的半導(dǎo)體材料包括硅、鍺等元素半導(dǎo)體，兩年推上的風(fēng)口的十三代半導(dǎo)體是以以碳化硅和氮化鎵材料為代表。碳化硅具有禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率高、電子飽和速率高以及抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于高壓、高頻和高溫的場(chǎng)景，特別適合于電力電子領(lǐng)域的高功率半導(dǎo)體器件的制造。優(yōu)于硅基器件性能，更耐高溫、高壓、損耗低。碳化硅功率器件的極限工作溫度能達(dá)到600℃以上，而目前硅基的IGBT工作溫度一般在175℃。

　　碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈

　　上游襯底是碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，高品質(zhì)碳化硅襯底的生產(chǎn)成本較高，目前6寸碳化硅襯底的價(jià)格在6500元-7000元人民幣左右，導(dǎo)致第三代半導(dǎo)體推進(jìn)速度很慢。

　　但是目前國內(nèi)廠商開始多種降本途徑，例如，市場(chǎng)規(guī)模的增加，技術(shù)提升帶來良率的提高，向大尺寸襯底方向發(fā)展等途徑，后續(xù)碳化硅襯底的價(jià)格按每年10％的幅度降低，碳化硅器件的成本預(yù)計(jì)也將在2025-2026年期間降至硅基器件的2倍左右。

　　800V高壓平臺(tái)為碳化硅帶來全新發(fā)展機(jī)遇，未來提高目前電動(dòng)車充電速度慢的問題，目前眾多主機(jī)廠均在規(guī)劃將電壓平臺(tái)從400V提高到800V，這樣對(duì)于功率半導(dǎo)體耐壓性能要求要更高，在800V高壓平臺(tái)下，考慮過載等因素，功率器件的耐壓要提升至1200V。這時(shí)主驅(qū)逆變器SiC MOS就可以體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。

　　在車規(guī)級(jí)功率器件領(lǐng)域中，硅基器件是目前為主流的選擇。國內(nèi)功率半導(dǎo)體廠商正加緊布局碳化硅器件業(yè)務(wù)，碳化硅器件在OBC和DC-DC中的應(yīng)用逐漸成熟，并且在主驅(qū)逆變器中也開始逐漸得到應(yīng)用。國內(nèi)主要的車規(guī)級(jí)IGBT模塊供應(yīng)商，如斯達(dá)半導(dǎo)、時(shí)代電氣、比亞迪半導(dǎo)體和士蘭微均在加速布局碳化硅功率器件，成為必爭(zhēng)之地，未來將有望充分受益于碳化硅行業(yè)的快速發(fā)展。

　　投資觀點(diǎn)總結(jié)：下游新能源汽車和新能源發(fā)電等領(lǐng)域持續(xù)快速發(fā)展，將推動(dòng)IGBT行業(yè)持續(xù)維持高景氣度。目前國內(nèi)IGBT廠商加速國產(chǎn)替代。對(duì)于板塊投資來看，短期關(guān)注相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)能釋放，因?yàn)樾袠I(yè)短期處于供應(yīng)緊張狀態(tài)。同時(shí)還需密切關(guān)注碳化硅的成本的降低程度，這也是影響企業(yè)利潤(rùn)的重要因素之一。現(xiàn)階段斯達(dá)半導(dǎo)公司主營(yíng)是IGBT，發(fā)展更快，估值也是高的，今年還有90pE，或也說明市場(chǎng)較為看好。誰將在行業(yè)成為千億龍頭呢？一起拭目以待。

參考研報(bào)：《新能源驅(qū)動(dòng)需求快速增長(zhǎng)，國產(chǎn)替代迎來換擋加速——IGBT行業(yè)深度報(bào)告》

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