2021年中國IGBT行業國產替代市場供需分析及斯達半導研究報告（27頁）.pdf

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1、2021 年深度行業分析研究報告 3/ 31 正文目錄正文目錄 一、一、 國內國內 IGBT 執牛耳者，斯達半導如日方升執牛耳者，斯達半導如日方升.6 1.1 公司自成立以來，持續深耕于 IGBT領域 . 6 1.2 IGBT模塊是主心骨，直銷鎖定大客戶 . 7 1.3 毛利率高于同行，盈利能力持續向好 . 11 1.4 核心團隊產業經驗積累深厚，公司技術水平領先. 12 二、二、 IGBT 下游需求多點開花，國產替代揚帆起航下游需求多點開花，國產替代揚帆起航 .14 2.1 電力電子行業的“CPU”，IGBT大有可為 . 14 2.2 IGBT市場空間廣闊，行業集中度高. 18 2.3 下游

2、多重需求旺盛，新能源市場蒸蒸日上. 19 2.4 國內供需缺口巨大，國產替代成主旋律 . 22 三、三、 新能源接棒，有望助力公司換擋提速新能源接棒，有望助力公司換擋提速 .23 3.1 憑借“本土化+先發優勢+品牌和規模效應”，塑造國產 IGBT之光 . 23 3.2 開拓新市場新客戶，新能源將助力換擋提速 . 24 3.3 自研芯片比例持續提升，成本和供應鏈將獲雙重保障 . 25 3.4 前瞻性布局 SiC，占據第三代半導體制高點 . 26 四、四、 盈利預測及估值盈利預測及估值分析分析.27 4.1 基本假設 . 27 4.2 盈利預測 . 28 4.3 估值分析 . 28 4/ 31

3、圖表目錄圖表目錄 圖表 1 斯達半導發展歷程. 6 圖表 2 公司股權結構 . 7 圖表 3 公司主營業務模式. 8 圖表 4 公司業務流程 . 8 圖表 5 公司歷年營收及歸母凈利潤 . 9 圖表 6 2020 年公司分產品營收占比及對應毛利率 . 9 圖表 7 2020 年公司分地區營收結構 . 9 圖表 8 公司歷年分應用領域營收結構 . 10 圖表 9 IGBT模塊平均單價. 10 圖表 10 IGBT模塊產銷率. 10 圖表 11 公司基本財務指標概覽. 10 圖表 12 公司毛利率與同行對比(%) . 11 圖表 13 公司期間費用率（%） . 11 圖表 14 公司凈利率與同行對

4、比(%) . 12 圖表 15 公司凈資產收益率-加權與同行對比(%). 12 圖表 16 公司研發費用及占營業收入比重 . 12 圖表 17 公司核心技術情況 . 13 圖表 18 公司核心技術發展歷程. 13 圖表 19 功率半導體的用途 . 14 圖表 20 功率半導體主要分類 . 14 圖表 21 2019 年功率半導體市場份額情況. 14 圖表 22 功率半導體發展路徑 . 15 圖表 23 不同功率器件的應用領域 . 15 圖表 24 IGBT單管、模塊和 IPM 技術特性比較. 16 圖表 25 IGBT按照電壓等級分類. 16 圖表 26 功率半導體和標準 CMOS 的價值鏈分

5、布. 17 圖表 27 全球 IGBT市場規模（億美元）. 18 圖表 28 中國 IGBT市場規模（億元） . 18 圖表 29 IGBT細分市場競爭格局. 19 圖表 30 IGBT在電動汽車中的應用 . 19 圖表 31 傳統汽車與新能源汽車中半導體價值量比較（美元） . 20 圖表 32 中國新能源汽車銷量統計（萬輛） . 20 圖表 33 中國新能源汽車 IGBT市場規模（億元） . 20 圖表 34 中國光伏和風力發電裝機容量（GW） . 21 圖表 35 中國新能源發電 IGBT市場規模預測（億元）. 21 圖表 36 全球工業控制 IGBT市場規模（億元）. 21 5/ 31

6、圖表 37 中國變頻器行業市場規模（億元） . 21 圖表 38 中國家用空調出貨量（萬臺）及變頻空調滲透率 . 22 圖表 39 中國 IGBT市場供需及自給率情況 . 22 圖表 40 英飛凌產品貨期及價格趨勢 . 25 圖表 41 公司自研芯片數量和金額及占比 . 25 圖表 42 SiC 功率器件應用領域 . 26 圖表 43 全球 SiC 功率半導體市場規模（億美元） . 26 圖表 44 SiC 與其他硅基功率器件適用范圍差異. 27 圖表 45 SiC 功率器件發展路線圖及下游公司 . 27 圖表 46 公司財務預測簡表 . 28 圖表 47 公司與可比公司估值對比 . 28 6

7、/ 31 一、一、 國內國內 IGBT 執牛耳者執牛耳者，斯達半導，斯達半導如日方升如日方升 1.1 公司自成立以來，持續公司自成立以來，持續深耕深耕于于 IGBT 領域領域 公司成立于 2005年，2020年在上交所主板上市，總部位于浙江嘉興， 在上海和歐洲均設有子公司，并在國內和歐洲均設有 研發中心。 公司自創業初期就專注于以 IGBT為主的功率半導體芯片和模塊的設計研發和生產， 主要從事 IGBT芯片和 FRD 芯片的設計和工藝以及 IGBT模塊的設計、制造和測試，主營業務及主要產品始終未變。經過十余年的發展，目前公司已經 成長為國內 IGBT領域的高科技龍頭企業。具體來看，公司的整個發

8、展歷程經歷了三個階段： （1）初創開拓期（2005-2011 年） ：公司成立之后就一直致力于 IGBT模塊領域。設立初期，公司的 IGBT模塊產品主要用 于工業電焊機和變頻器，模塊產品憑借可與國外同類產品相比擬的優異性能、專業的售后服務、對產品質量的嚴格把關迅速 打開銷售市場，填補了國內 IGBT市場空白。公司通過產品推廣、展會等多種推廣模式進行產品宣傳，積極進行產品品牌建 設，提升產品知名度和市場聲譽。2008 年，公司在慕尼黑上海電子展上展出 IGBT 模塊系列，已擁有全國各地 200 多家客 戶。2010 年，公司被推薦為“電焊機行業十二五規劃優秀企業” 。 （2）快馬加鞭追趕期（20

9、12-2015 年） ：公司不斷提升自主研發水平，加速追趕國際巨頭。2012年，公司獨立研發出 NPT 型 IGBT芯片并成功實現量產，IGBT領域專利數全國第一。2012年，市場上出現了公司 IGBT模塊的假冒仿造品，在某種 程度上說明了市場需求的真實性。2013 年，公司成立專業研發生產車用功率模塊和汽車電子的上海道之，開始布局汽車領 域。2014年，公司成立歐洲子公司，實施全球化戰略；根據 IHS Markit的數據統計，2014年公司 IGBT模塊全球市場占有 率排名 13，中國市場排名第 6，是國內 IGBT最大的國產廠家。2015 年，公司獨立研發出FS Trench 型 IGBT

10、芯片。 （3）產品完善和轉型階段（2016-至今） ：2016年，FS Trench型 IGBT芯片成功實現量產；同年，公司首次進入全球功率 模塊市場排名前十，位列第九。2018年，公司量產出所有型號的 IGBT、FRD芯片；同年，公司在全球 IGBT模塊市場排名 第 8。2020年，公司在上交所上市；同年，公司與宇通客車合作開發基于 SiC技術的商用車電機控制器系統解決方案。2021 年，公司與華虹攜手打造的車規級 12 英寸 IGBT芯片規模量產，已通過終端車企產品驗證。 圖表圖表1 斯達半導斯達半導發展歷程發展歷程 資料來源：公司官網、公司公告，平安證券研究所 7/ 31 實控人持股比例

11、較高，公司股權結構較為集中且穩定。沈華、胡畏夫婦通過香港斯達合計有公司 44.54%的股份，是公司實 際控制人。沈華先生是公司創始人兼董事長和總經理，于 1995 年獲得美國麻省理工學院材料學博士學位，1995 年 7 月至 1999 年 7 月任西門子半導體部門（英飛凌前身）高級研發工程師，1999年 8 月至 2006年 2月任 XILINX公司高級項目經 理。 沈華先生為公司的核心技術人員， 是公司實現 IGBT 產品產業化的核心人物。 胡畏女士是公司創始人兼董事、 副總經理， 于 1994年獲美國斯坦福大學工程經濟系統碩士學位，1994年至 1995年任美國漢密爾頓證券商業分析師，19

12、95年至 2001 年任美國 Providian Financial公司市場總監、執行高級副總裁助理、公司戰略策劃部經理。此外，富瑞德投資系公司員工持 股平臺，用于員工激勵以維持核心團隊的穩定，持股比例達 5.43%，涉及多名核心員工。 圖表圖表2 公司股權結構公司股權結構 資料來源：Wind，平安證券研究所 公司下設各子公司的業務定位及資源配置情況如下： 浙江谷藍主要從事半導體分立器件銷售；嘉興斯達微電子主要從事半導 體分立器件制造和銷售、 集成電路芯片設計、 產品制造及銷售， 是公司募投項目 高壓特色工藝功率芯片研發及產業化項目 、 SiC 芯片研發及產業化項目的實施主體；嘉興斯達電子主要

13、從事 IGBT 模塊銷售業務；上海道之科技有限公司于 2013 年 1月在上海市嘉定區新能源汽車及關鍵零部件產業基地設立，旨在加快新能源汽車 IGBT模塊的研發與生產，進一步擴大 公司在新能源汽車領域的市場份額，主營業務是新能源汽車 IGBT 模塊的生產與銷售，2021 年上半年營業收入 35,186.19 萬元（營收占比 48.94%） ，凈利潤 4,648.89 萬元；斯達歐洲主要從事國際業務的拓展和前沿功率半導體芯片及模塊的設計 和研發。 1.2 IGBT 模塊是主心骨，直銷鎖定大客戶模塊是主心骨，直銷鎖定大客戶 公司長期致力于 IGBT、FRD 等功率芯片的設計和工藝以及 IGBT、M

14、OSFET、SiC 等功率模塊的設計、制造和測試。公司 的 IGBT模塊型號齊全，在工業控制及自動化、新能源汽車、電機節能、光伏發電、風能發電、白色家電等諸多領域都有廣 泛應用。2021 年上半年，IGBT 模塊的銷售收入占公司主營業務收入的 95%以上，是公司的主要產品。在銷售模式上，公 司主要采取以直銷為主的方式，主要客戶均為國內外大型企業，下游典型客戶包括英威騰電氣、匯川技術、眾辰電子、巨一 動力、上海電驅動、合康新能等。 8/ 31 圖表圖表3 公司公司主營主營業務業務模式模式 資料來源：斯達半導，平安證券研究所 公司具備自主研發設計國際主流 IGBT芯片和 FRD芯片的能力和先進的模

15、塊設計及制造工藝水平， 全面實現了 IGBT和 FRD 芯片及模塊的國產化，是國內 IGBT行業的領軍企業。根據 IHS Markit的數據顯示，2019年公司在全球 IGBT模塊市場排 名并列第七，市場占有率 2.5%，是唯一進入全球前十的中國企業。 IGBT模塊的生產環節主要分為芯片和模塊設計、芯片制造、模塊制造封裝三個階段。目前公司用于 IGBT模塊生產的 IGBT 芯片和 FRD 芯片部分來自外購的芯片，部分來自自主研發設計并委托代工廠加工生產的芯片。公司具備獨立的模塊自動化 封裝、測試等技術生產能力，且具有 IGBT芯片設計能力，但自身不涉及芯片制造業務。 圖表圖表4 公司公司業務流

16、程業務流程 資料來源：斯達半導，平安證券研究所 9/ 31 在階段一芯片和模塊設計環節，公司根據客戶對功率芯片關鍵參數的需求進行 IGBT、FRD 等功率芯片的設計，設計出符合 客戶性能要求的芯片；根據客戶對電路拓撲及模塊結構、尺寸型號等的要求，結合功率模塊的電性能以及可靠性標準，設計 出滿足其性能要求的功率模塊。 在階段二芯片制造環節，公司根據階段一完成的芯片設計方案委托第三方晶圓代工廠如上海 華虹、上海先進等外協廠代為加工制造芯片，并在外協過程中負責芯片設計和工藝制作流程。在階段三模塊生產環節，公司 將單個或多個外購或外協加工的 IGBT、FRD 等功率芯片和 DBC、散熱基板等原材料通過

17、芯片貼片、回流焊接、鋁線鍵合 等生產環節封裝在絕緣外殼內，生產出符合標準的功率模塊。 目前公司計劃通過非公開發行股票的方式募資 35 億用于 6 英寸晶圓產線投建和擴充模塊產能已獲批準，其中 20 億用于高 壓特色工藝芯片及 SiC 芯片研發及產業化，項目達產后預計將形成年產 36 萬片芯片的產能，意在將產品結構向高壓 IGBT 領域擴展，在 3300V 以上的軌交和電網領域采用 IDM 模式，與現有產品結構和業務模式形成互補。 得益于 IGBT 市場規模的持續增長以及公司行業地位和市場份額的提升，近年來公司的營收和歸母凈利潤均保持快速增長， 且凈利潤增速高于營收增速。 2021年上半年， 公

18、司實現營業收入 7.19億元， 同比增長 72.62%； 實現歸母凈利潤 1.54億元， 同比增長 90.88%；實現扣非凈利潤 1.42億元，同比增長 105.13%。2020年，公司實現營業收入 9.63億元，較 2019年同 比增長 23.55%，實現歸母凈利潤 1.81 億元，較2019 年同比增長 33.56%。 圖表圖表5 公司公司歷歷年營收及歸母凈利潤年營收及歸母凈利潤 資料來源：斯達半導，平安證券研究所 從營收結構上來看，IGBT模塊是核心產品， 貢獻了絕大多數的營收， 2020年對應的毛利率達到近 32%， 高于其他產品 21% 不到的毛利率。分地區來看，除了中國大陸，亞洲地

19、區是主要市場，市場占比高達 97.82%。從下游應用領域來看，其中工 控占比最大， 但隨著新能源領域的營收快速增長， 工控占比逐漸下降。 新能源作為未來主要發力方向， 占比從 2016年的 11.97% 明顯提升至 2021 年 H1 的 25.56%，公司已成功躋身于國內汽車級 IGBT模塊的主要供應商之列。 圖表圖表6 2020 年公司分產品營收占比及對應毛利率年公司分產品營收占比及對應毛利率 圖表圖表7 2020 年公司分地區營收結構年公司分地區營收結構 資料來源：斯達半導，平安證券研究所 資料來源：Wind，平安證券研究所 10/ 31 圖表圖表8 公司公司歷年分應用領域歷年分應用領域

20、營收營收結構結構 資料來源：斯達半導，平安證券研究所 在 ASP 方面，公司產品的平均售價基本保持穩定。由于產品規格不同，種類已達千余種，不同產品的性能、參數要求有所 差異，因而價格在幾十元到幾千元不等，年度 ASP 的波動主要源自當年所銷售產品結構的變動。在銷量方面，整體看來， 由于近年來 IGBT市場的持續升溫，公司的產銷率保持在較高水平。 圖表圖表9 IGBT 模塊平均單價模塊平均單價 圖表圖表10 IGBT 模塊產銷率模塊產銷率 資料來源：斯達半導，平安證券研究所 資料來源：斯達半導，平安證券研究所 圖表圖表11 公司基本公司基本財務指標概覽財務指標概覽 財務指標 2021H1 202

21、0 2019 營收增幅 72.62% 23.55% 15.41% 歸母凈利潤增幅 90.88% 33.56% 39.83% 毛利率 34.42% 31.56% 30.61% 期間費用率 9.90% 12.04% 13.27% 銷售費用率 1.13% 1.55% 1.96% 管理費用率 2.54% 2.63% 3.06% 財務費用率 0.02% -0.14% 1.32% 研發費用率 6.21% 8.00% 6.93% 資產負債率 20.10% 18.81% 35.34% 應收賬款占比 43.25% 25.96% 27.86% 11/ 31 凈營業周期 122.35 天 152.48 天 143.

22、35 天 固定資產占比 20.06% 20.63% 28.49% 凈資產收益率（加權） 12.62% 17.31% 27.23% 凈利率 21.47% 18.80% 17.42% 資產周轉率 0.48 0.84 0.98 財務杠桿 1.25 1.23 1.55 總資產增長率 10.88% 65.70% 18.78% 經營性現金流/凈利潤 0.94 -0.69 0.65 資料來源：wind，平安證券研究所 從基本財務指標來看， 公司的利潤增速明顯超過營收增速， 一方面是源于毛利率的提升， 另一方面是來自期間費用率的下降。 公司定位于功率半導體中高端的 IGBT領域，毛利率是其競爭能力最直接的體現

23、，并且營業成本中芯片占比較大，營業成本 的波動需要重點關注，因此毛利率是公司最為重要的指標之一。 從期間費用率結構來看，銷售費用率較低，說明生意在獲取客戶方面并不依賴大量的營銷或者復雜的銷售網絡，客戶維護成 本不高，這與公司的大客戶大訂單生意特性相吻合，公司采取直銷模式并且前五大客戶營收占比在 30%以上。經營性現金 流和應收賬款占比也佐證了這一點，公司經營性現金流凈額不及凈利潤，且應收賬款占比較重。研發費用率在整個費用支出 中占比最大，說明產品具有一定技術密集特征，需要持續較高強度的研發。 公司的凈資產收益率達到 15%以上， 這對于制造業公司而言已經較高， 說明經營的質量和盈利水平較高，

24、2021年增發后 ROE 將有所下降。從公司的生意特性來看，當前公司的財務杠桿并不高，未來資產負債率仍有提升空間，資產周轉率也有一定提 升余地。 1.3 毛利率高于同行，盈利能力毛利率高于同行，盈利能力持續向好持續向好 得益于 IGBT的高門檻所帶來的產品附加值， 公司的毛利率水平在國內同行中領先， 盡管與國際巨頭英飛凌仍存在一定差距， 但是一直保持穩中有升的態勢。2021年上半年，公司的毛利率已提升至 34.15%，相比 2020年增加了 2.82 pct。這主要是 源于公司自研 IGBT芯片比例提升和產銷規模擴大帶來的生產成本降低以及在新能源汽車領域銷售額及占比提升帶來的產品 結構變化。

25、在費用端，雖然費用規模在逐年增長，但是隨著管理效率的提升以及營收的快速增長，公司的期間費用率在不斷降低，從 2016 年的 21.5%大幅下降至 2021H1 的 9.9%，下降比例過半。2021年上半年，公司的銷售費用率、管理費用率、財務費 用率、研發費用率分別為 1.13%、2.54%、0.02%、6.21%，較同行業可比公司相對較低。 圖表圖表12 公司公司毛利率與同行對比毛利率與同行對比(%) 圖表圖表13 公司期間費用率（公司期間費用率（%） 資料來源：Wind，平安證券研究所 資料來源：Wind，平安證券研究所 12/ 31 在毛利率和期間費用率的持續優化下，公司的凈利率也得以持續

26、攀升，顯著高于同行。同時，除了 2020年上市導致資產大 幅增長引起凈資產收益率有所下降之外，公司的凈資產收益率也始終領先于同行，近年來保持在高位，可達到 20%以上， 表明公司對于資本的利用效率較高，盈利能力持續向好。 圖表圖表14 公司凈公司凈利率與同行對比利率與同行對比(%) 圖表圖表15 公司凈資產收益率公司凈資產收益率-加權加權與同行對比與同行對比(%) 資料來源：Wind，平安證券研究所 資料來源：Wind，平安證券研究所 1.4 核心團隊產業經驗積累深厚，公司核心團隊產業經驗積累深厚，公司技術技術水平領先水平領先 在人才方面，公司核心管理層擁有多年功率半導體從業經驗積累，產業背景

27、深厚。董事長沈華先生是海歸派，具有國際化視 野，有多年 IGBT相關技術研發及生產管理經驗，負責把控公司戰略；技術副總裁湯藝女士有多年的 IGBT芯片技術研發及 管理經驗，負責公司 IGBT芯片技術的研發工作；研發部總監劉志紅先生一直從事模塊設計開發工作，擁有豐富的模塊技術 研發以及實踐經驗，負責公司模塊封裝技術的研發工作；工藝部總監胡少華先生一直從事模塊制造工藝的開發工作，在模塊 制造工藝方面有豐富的行業經驗和技術積累； 斯達歐洲總經理 Peter Frey 曾擔任賽米控董事會成員、 國際銷售總經理、總運 營官等職務，在 IGBT領域有著二十余年的豐富經驗。 公司培養、組建的國際型技術研發團

28、隊具備豐富的產業化經驗，在半導體技術、電力電子、控制、材料、力學、熱學、結構 等多學科具備了雄厚的技術積累。同時，公司研發團隊在不斷壯大，人才結構持續優化。截止 2020 年 12 月，公司的研發 人員數量由 2019年 145人增長至 194人，研發人員占比由 22.55%提升到 27.4%，占比提升趨勢明顯，為公司技術水平的 提升奠定了良好的基礎。公司管理團隊及核心研發人員在功率半導體尤其是 IGBT領域具有豐富的研發經驗和產業背景，能 引領公司走在行業技術水平前沿。 圖表圖表16 公司研發費用及占營業收入比重公司研發費用及占營業收入比重 資料來源：Wind，平安證券研究所 在研發投入方面

29、，公司以生產促研發，將開發新產品、新技術為公司的主要工作，持續大幅度地增加研發投入，推進產品和 13/ 31 技術的創新升級，研發支出逐年遞增。2020 年，公司研發費用達到 7706.66 萬元，同比增長 42.73%，占營業收入的比重 為 8%，保持在較高的水平，未來公司將持續進行研發投入，以確保公司能保持技術先進性和提升創新能力。 在核心技術方面，公司自成立以來一直以技術發展和產品質量為公司之根本，在 IGBT領域持續深耕，具備深厚的技術成果 積淀， 且核心技術均為自主研發創新， 具備獨立自主的知識產權。 經過多年的技術經驗積累， 公司已成功申請了 99項專利， 其中包括 28 項發明，

30、自主掌握了IGBT芯片和 FRD 芯片、大中小功率模塊、車用模塊、SiC 模塊的多項核心技術。 圖表圖表17 公司公司核心技術情況核心技術情況 核心技術 技術來源 成熟程度 IGBT 芯片及快恢復二極管芯片相關技術：IGBT 芯片場 終止設計、IGBT 芯片高壓終端環設計、超薄片工藝 自主研發 已實現大規模量產 大功率模塊：大功率半導體器件的串并聯技術及動靜態 均流均壓技術，基板預彎補償技術，多 DBC 并聯技術 自主研發 已實現大規模量產 小功率模塊：真空氫氣無氣孔焊接技術，溫度場分布仿 真技術，無基板技術，接插件技術，芯片表面鍵合技術 自主研發 已實現大規模量產 工業級中等功率模塊： IG

31、BT 模塊的電磁場分布仿真及結 構設計技術，金屬端子外殼插接和注塑技術 自主研發 已實現大規模量產 車用模塊：超聲波焊接端子技術，金屬端子注塑技術， 基板集成散熱器技術 自主研發 已實現大規模量產 碳化硅模塊：銀漿燒結技術、銅線鍵合技術 自主研發 已實現批量生產 資料來源：斯達半導，平安證券研究所 值得關注的是，公司已經成功自主研發設計出全系列的 IGBT 芯片和 FRD 芯片，并且均已實現量產，成功應用于大功率工 業級和車規級模塊，打破了國內 IGBT 模塊依賴進口芯片的被動局面。目前仍對外采購的 IGBT 芯片和 FRD 芯片也均能夠 被自主研發設計的芯片替代， 芯片自給率已過半。 201

32、5年， 公司成功獨立研發出了對標英飛凌 FS-Trench型的 IGBT芯片， 與市場主流的進口芯片性能相當，具備替代進口芯片的能力并于 2016 年底實現量產，到 2018 年底公司已量產所有型號的 IGBT 芯片。2021 年上半年，公司基于第七代微溝槽技術的新一代車規級 650V/750V IGBT 芯片已經研發成功，預計將于 2022 年開始批量供貨。 圖表圖表18 公司公司核心技術發展歷程核心技術發展歷程 資料來源：斯達半導，平安證券研究所 14/ 31 二、二、 IGBT 下游需求多點開花，國產替代下游需求多點開花，國產替代揚帆起航揚帆起航 2.1 電力電子行業的“電力電子行業的“

33、CPU” ，IGBT 大有大有可可為為 2.1.1IGBT 是增長最強勁的功率半導體器件，是增長最強勁的功率半導體器件，模塊市場占比最大模塊市場占比最大 功率半導體又被稱為電力電子器件，是電子裝置電能轉換與電路控制的核心，其本質是利用半導體的單向導電性實現電源開 關和電力轉換的功能，從發電、輸電、變電、配電到用電，電力電子技術通過對電能的變壓、逆變、整流、斬波、變頻、變 相等，將發電端的“粗電”變成用電端的“精電”以供使用，可以提高能量轉換效率，減少功率損失。 圖表圖表19 功率半導體的用途功率半導體的用途 資料來源：宏微科技招股書，平安證券研究所 功率半導體主要分為功率分立器件和功率 IC兩

34、大類，功率 IC是由功率分立器件加上保護電路和驅動電路組成的。其中功率 分立器件主要包括二極管、晶閘管、BJT、MOSFET、IGBT等產品；功率 IC可分為 DC/DC、AC/DC、電源管理 IC、驅動 IC 等。根據智研咨詢的數據顯示，功率 IC 在 2019 年功率半導體市場中份額占比過半，是最大的市場；MOSFET和 IGBT 份額占比分別為 16.4%和 12.4%。據 IHS Markit預測，MOSFET和 IGBT將成為近 5 年增長最強勁的半導體功率器件。 圖表圖表20 功率半導體主要分類功率半導體主要分類 圖表圖表21 2019 年功率半導體市場份額情況年功率半導體市場份額

35、情況 資料來源：華潤微招股書，平安證券研究所 資料來源：智研咨詢，平安證券研究所 15/ 31 功率半導體器件為了滿足更廣泛和復雜的應用場景和環境，種類從二極管逐漸拓展到 BJT、GTO，再到 MOSFET、IGBT， 從不可控型向全控型方向演進，發展路徑清晰，同時功率密度、開關頻率、損耗、集成度也在不斷優化，相應的器件設計及 制造難度也隨之提高。 圖表圖表22 功率半導體發展路徑功率半導體發展路徑 資料來源：艾睿電子，平安證券研究所 不同的功率半導體根據其器件特性分別適用于不同的功率、頻率范圍及應用領域，MOSFET 和 IGBT 門檻較高，也是目前 市面上主流的功率半導體器件。功率 MOS

36、FET具有導通電阻低、開關損耗小、工作頻率快、驅動電路簡單、熱阻特性好等 優點，可廣泛用于模擬電路和數字電路，適合于消費電子、5G通信、電動汽車、UPS電源等領域，是中小功率應用領域的 主流開關器件。IGBT 驅動功率小而飽和壓降低，工作頻率相較于 MOSFET 低，但能承受更高的電壓和電流，成為高壓、 大功率應用領域的主流開關器件，適合用于直流電壓為 600V 及以上的變流系統，廣泛應用于工業、電動汽車、軌道交通、 新能源發電、智能電網、航空航天等領域。 圖表圖表23 不同不同功率功率器件的應用領域器件的應用領域 資料來源：宏微科技招股書，平安證券研究所 16/ 31 IGBT是 Insul

37、ated Gate Bipolar Transistor的縮寫，稱為絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT和 MOSFET組成的復合型電壓驅 動式功率半導體器件，兼具 MOSFET的輸入阻抗高、驅動功率小、開關速度快和 BJT的導通壓降低、載流能力大、耐壓高 雙方面的優點，因此在中低頻率、大功率電源中應用廣泛，是目前主要的功率半導體器件。IGBT 作為一種新型功率半導體 器件，是電力電子技術第三次革命最具代表性的器件，能夠在電路中精準調控，提高功率轉換、傳送和控制的效率，因此被 稱為電力電子行業的“CPU” ，廣泛應用于工業控制及自動化、新能源發電、新能源汽車、 電機節能、軌道交通、智能電網、 航空

38、航天、家用電器等諸多領域。 在實際應用中，IGBT可按照產品類型分為單管（分立器件） 、IGBT模塊和智能功率模塊 IPM三類，區別之處主要在于生產 制造技術和下游應用場景均有所差異，IGBT 單管、IGBT模塊和 IPM 采用了不同的電路設計和封裝技術。由于 IGBT 模塊 的尺寸相對標準化，芯片間的連接也已在模塊內部完成，因此和同容量的器件相比，具有體積小、重量輕、集成度高、可靠 性高、外接線簡單、散熱穩定等優點，在 IGBT應用市場中占比過半。 圖表圖表24 IGBT 單管、模塊和單管、模塊和 IPM技術特性比較技術特性比較 分類 產品圖 產品介紹 生產制造技術 應用場景 IGBT 單管

39、 GBT 單管將單個 IGBT 芯片和 FRD 芯片采用 1 個分立式晶體管的形式封 裝在銅框架上 采用環氧注塑工藝 主要應用于小功率家用電器、 分布式光伏逆變器及小功率變 頻器 IGBT 模塊 GBT 模塊將多個 IGBT 芯片和 FRD 芯片通過特定的電路和橋接封裝而 成，具有集成度高、可靠性高、安裝 維修方便、散熱穩定等特點 采用灌膠工藝 標準模塊主要應用于大功率工 業變頻器、電焊機、新能源汽車 （電機控制器、車載空調、充電 樁）等領域 IPM 模塊 IPM 模塊將 IGBT 芯片、 FRD 芯片、 驅動電路、保護電路、檢測電路等集 成在同一個模塊內，通過調節輸出交 流電的幅值和頻率控制

40、電機的轉速實 現變頻，是集自我保護功能于一體的 專用 IC 化高性能功率模塊，具有封 裝體積小、抗干擾能力強、應用便捷 等優點 采用環氧注塑工藝 主要應用于變頻空調、 變頻洗衣 機等白色家電 資料來源：比亞迪招股書、宏微科技招股書，平安證券研究所 按照電壓范圍，IGBT 又可分為低壓中壓高壓幾類，適用的應用領域有所不同。其中新能源汽車、工業控制、家用電器等使 用的 IGBT主要在中壓范圍，軌道交通、新能源發電和智能電網等使用的 IGBT主要在高壓范圍。 圖表圖表25 IGBT 按照電壓等級分類按照電壓等級分類 IGBT 電壓等級 電壓范圍 應用領域 低壓 600V 以下 一般用于消費電子等領域

41、 中壓 600V-1200V 一般用于新能源汽車、工業控制、家用電器等領域 高壓 1700V-6500V 一般用于軌道交通、新能源發電和智能電網等領域 資料來源：比亞迪半導體招股書，平安證券研究所 17/ 31 2.1.2 行業行業依賴于經驗積累，最佳性能非芯片關鍵購買因素依賴于經驗積累，最佳性能非芯片關鍵購買因素 IGBT核心技術為 IGBT芯片、FRD 芯片的設計和生產以及 IGBT模塊的設計、制造和測試。 在芯片方面，IGBT 芯片由于需要工作在大電流、高電壓、高頻環境，對芯片的可靠性要求較高，同時芯片設計需綜合多項 參數調整優化， 均衡開通關斷、 抗短路能力和導通壓降 （控制熱量） 三

42、項關鍵性能指標， 不像數字芯片那樣標準化程度較高， 因此依賴于工程師經驗。芯片需要的生產設備也較多，設備工藝調試等相關工作經驗也需要較長時間的摸索才能掌握。 在模塊方面，由于 IGBT 模塊內部集成度高，器件之間的間隔通常在毫米級，又需要能承受較大的電壓、電流及惡劣環境， 因此在產品設計和制造時需要考慮機械結構、電路布局、散熱、抗干擾、電磁兼容等多項指標要素，涉及電力機械、電子、 力學、熱學、材料等多門學科的知識，還需要兼顧生產工藝的可行性。正是由于 IGBT模塊工藝較為復雜，設計制造流程較 為繁瑣，因此需要長時間的經驗積累才能掌握生產工藝，生產出大批量可靠性、穩定性、一致性高的 IGBT模塊

43、。 從技術發展歷程來看，從 20世紀 80年代問世至今，IGBT芯片已經經歷了 7次技術迭代升級，結構設計和制造工藝在持續 革新，技術方案不斷演變，從平面穿通型（PT）到平面非穿通型（NPT） ，再到溝槽場截止型（FS-Trench） ，最后到微溝槽 場截止型 （MPT） ，芯片尺寸面積、工藝線寬、導通壓降、 關斷時間、功率損耗、 斷態電壓等各項指標在不斷優化改良。IGBT 模塊也因此得以減小體積，提高功率密度和開關頻率，同時降低功率損失。 雖然功率半導體的技術發展是由應用領域的不斷擴展和需求的不斷變化而驅動的，但是其產品技術迭代周期長，生命周期可 達 5-10 年，且對工藝制程的要求也不高。

44、英飛凌作為行業先行者，雖然 2018 年已經推出了第 7 代微溝槽場截止型芯片， 但目前市場上應用最多的產品依然是 2007年推出的第 4代芯片?？梢?，芯片的性能和面積并非關鍵購買因素，符合應用場 景對產品規格參數需求的最具性價比的芯片才是客戶在選擇產品時的重點考量因素。 2.1.3 后端封裝和應用后端封裝和應用 know-how價值量高，價值量高，可靠性可靠性要求要求構筑客戶認證構筑客戶認證壁壘壁壘 功率半導體的價值鏈相比于標準 CMOS少了 IP核、 設計流、 軟件三個要素， 以前端制造、 后端封裝以及應用和系統 know-how 為主要價值要素。 即功率半導體的產品差異主要來源于基于行業

45、 know-how的設計能力、 前端晶圓制造的工藝水平以及后端 芯片封裝工藝水平，三者共同決定了量產能力。IGBT 模塊相對功率分立器件，其后端封裝以及應用和系統理解能力比重更 大。 圖表圖表26 功率半導體和標準功率半導體和標準 CMOS的價值鏈分布的價值鏈分布 資料來源：英飛凌，平安證券研究所 封裝是芯片到應用的重要一環，多個芯片并聯集成封裝成模塊可滿足更高功率的需求，因而 IGBT模塊后端封測價值量占比 較高，在 45%以上。由于 IGBT模塊集成度高，內部電路拓撲結構復雜，需要工作在高電壓、大電流、高溫、高濕等各種惡 劣的環境中，對產品的可靠性和質量穩定性要求較高，其最終性能除受芯片影

46、響外，模塊的外形、內部芯片布局布線和封裝 水平對模塊參數和性能都會產生較大影響，將直接影響到產品的質量和成品率。例如，工作溫度越高，不但會引起器件性能 18/ 31 下降，還會因為不同封裝材料的熱膨脹系數失配以及界面處的熱應力引起可靠性問題。賽米控和威科電子依靠外購芯片并封 裝成模塊的業務模式在 IGBT模塊市場占據全球前列，也展示了封裝水平對 IGBT模塊的重要性。 由于 IGBT和下游應用結合緊密，研發人員往往需要對下游應用行業較為了解才能生產出符合客戶要求的產品，因此應用和 系統的理解能力很大程度上取決于上下游的協同緊密程度。比亞迪通過自建芯片并供給自身整車廠使用來積累系統應用 know

47、-how；時代電氣也是很早就收購了英國 dynex，將其技術吸收，在軌交市場核心器件和系統應用同時抓，并將制造高 鐵 IGBT的經驗轉移到汽車上，建成國內首條 8英寸車規級 IGBT芯片生產線還布局電驅產品；斯達則是通過匯川技術、上 海電驅動之類的第三方渠道熟悉下游應用環境，產業鏈協同助力提高產品品質同時降低成本。 而 IGBT 的高可靠性和穩定性恰好構筑了行業的核心壁壘客戶認證。IGBT多用在高壓大電流場合，是下游客戶產品中 的關鍵零部件，對可靠性要求較為嚴苛。以新能源汽車為例，車規級半導體的工作溫度為-40-155 度，溫度范圍大于消費電 子，同時要承受高振動、電磁干擾等惡劣環境，有更長的

48、使用壽命或行駛里程要求，安全性要求極高。IGBT 模塊供應商為 進入客戶供應鏈，不僅會綜合評定供應商的實力，還會評估供應商上游的供應商，而且需要首先通過下游電控廠和整車廠長 達 1-2年左右的車規級驗證周期，經過較長時間的產品測試認證、試用、失效分析，在確保安全性、可靠性等必備要素的基 礎上才有望大批量放量，轉換成本高，因此客戶認證成為企業競爭的核心要素。 2.2 IGBT 市場空間市場空間廣闊廣闊，行業集中度高行業集中度高 根據 IHS Markit報告，2018年全球 IGBT市場規模約為 62億美金，2012年-2018 年 CAGR達 11.65%。中國 IGBT市場規 模增速快于全球

49、，根據智研咨詢數據，2019年中國 IGBT市場規模約為 155億元，2012年-2019年 CAGR 為 14.52%。集 邦咨詢預測，受益于新能源汽車和工業領域的需求大幅增加，中國 IGBT市場規模將持續增長，2025年中國 IGBT市場規模 將達到 522 億人民幣，是細分市場中發展最快的半導體功率器件。 圖表圖表27 全球全球 IGBT市場規模市場規模（億美元）（億美元） 圖表圖表28 中國中國 IGBT市市場場規模規模（億元）（億元） 資料來源：IHS Markit，平安證券研究所 資料來源：智研咨詢，平安證券研究所 然而，由于 IGBT對設計及工藝要求較高，國外起步早且設備工藝經驗

50、豐富，而國內企業產業化起步較晚，且缺乏相應的技 術人才和工藝基礎，核心芯片依賴于進口，長期受制于人，導致國內企業發展緩慢。目前 IGBT市場仍長期被國外巨頭所壟 斷，行業集中度較高。不管從市場份額占比還是營收體量來看，排名第一的英飛凌以絕對優勢穩居第一。細分來看，根據英 飛凌的數據統計，2019年 IGBT分立器件全球市場規模為 14.4億美元，英飛凌以 32.5%的市場占有率占據領先地位，其次 分別是富士、安森美、東芝和三菱，CR5 約 63.9%；2019年 IGBT模塊全球市場規模為 33.1億美元，英飛凌以 35.6%的市 場占有率占據領先地位，其次分別是三菱、富士、賽米控和威科電子，