IGBT行業深度報告：受益電動車、光伏等需求拉動當前處于國產替代機遇窗口期-20211123（41頁）.pdf

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1、2021年年11月月23日日 IGBT行業深度報告行業深度報告 受益電動車、光伏等需求拉動受益電動車、光伏等需求拉動 當前當前處于處于國產替代機遇窗口期國產替代機遇窗口期 1 1 核心結論核心結論 IGBT屬于功率器件核心賽道屬于功率器件核心賽道。IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是電子裝置中電能轉換與電路控制的核心器件， 主要應用于6506500V的中高壓場景。由于IGBT的可靠性、節能性直接決定了終端設備的性能（如電動車、 光伏等），下游客戶在選取供應商時較謹慎，導致應用環節客戶導入門檻高，結合設計、制造、封裝等環節的 技術難度， 綜合來看IGBT屬于Si基功率器件壁壘最高的細分賽道。 市場空

2、間市場空間：預計：預計2021年國內需求約年國內需求約200億億元；受益元；受益于新能源需求爆發于新能源需求爆發，未來未來4年有望年有望保持保持20+%的復合增速的復合增速。 IGBT廣泛應用于電動車、光伏、工控等領域，其中1）電動車領域電動車領域：應用在電控、空調與熱管理、充電系統三 大主要場景，根據車配置不同單車價值量在5005000元不等，我們預計2021年國內空間約67億元，未來隨著 電動車滲透率加速提升疊加中高端車型占比提升，預計未來4年CAGR超過40%；2）光伏光伏+風電領域風電領域：應用于 光伏逆變器和風電變流器中，我們預計2021年國內空間約30億元，“雙碳”政策下“十四五”

3、 期間新能源發 電需求旺盛，預計未來4年CAGR接近20%，若考慮儲能需求則空間更加廣闊；3）工控領域工控領域：應用于變頻器、 工業電源、電焊機、伺服器等設備中，需求相對穩定，我們預計2021年國內空間約60億元，未來4年CAGR約 10%；4）變頻家電領域：變頻家電領域：變頻白電多使用IPM（特殊的IGBT模塊）來實現變頻功能，我們預計2021年國內空 間約55億元，未來4年CAGR為1520%；5）軌交軌交+電網：電網：需求相對穩定，我們測算國內每年空間接近20億元。 競爭格局：國產化率約競爭格局：國產化率約20%，本土廠商迎來國產替代機遇窗口期本土廠商迎來國產替代機遇窗口期。由于國內工藝

4、基礎薄弱且企業產業化起步較 晚，我國IGBT市場長期被英飛凌等歐日廠商主導，2020年時自給率不足20%。同時對IGBT需求大的電動車、 光伏、變頻家電等產業在國內正加速成長，本土配套需求旺盛。在此背景下，國內近年來出臺大量相關政策支 持產業發展，疊加海外優秀人才歸國助力，我國IGBT產業迎來巨大發展機遇。2020年下半年以來，由于海外 IGBT廠商存在漲價且交期拉長的現象，下游客戶為保障供應鏈穩定，積極導入本土供應鏈廠商。中國本土 IGBT廠商正迎來切入中高端客戶供應鏈+加速實現份額提升的機遇窗口期。截至目前，根據產業調研，本土廠 商IGBT廠商中具備已通過車廠認證并實現大規模出貨包括比亞迪

5、半導體、斯達半導、時代電氣、士蘭微等；在 光伏領域實現大規模出貨的有斯達半導、士蘭微、宏微科技等；此外新潔能、揚杰科技、聞泰科技等廠商也正 積極布局。 風險因素風險因素：電動車等下游需求不及預期；行業競爭加劇等。 投資建議：投資建議：新能源需求拉動下國內IGBT市場規模未來4年有望保持20+%的復合增速，同時進口廠商供給短缺 背景下本土IGBT玩家迎來加速成長機遇，建議關注已成功切入中高端客戶供應鏈的士蘭微、斯達半導、時代電 氣、比亞迪半導體等，以及正積極推進布局的聞泰科技、華潤微、新潔能、揚杰科技等。 hZjWbWiYfUfUvNyQuMyQ7NbP6MpNoOoMmNjMmNnMeRtRm

6、Q9PrRvNNZtPtOuOsQwP 目錄目錄 CONTENTS 2 1.行業概覽行業概覽 2.技術路徑技術路徑 3.市場空間市場空間 4.競爭格局競爭格局 5.SiC的影響的影響幾何幾何 6.風險因素風險因素 3 3 3 3 1.1 什么是什么是功率半導體功率半導體? ? 功率器件是電子裝置電能轉換與電路控制的核心功率器件是電子裝置電能轉換與電路控制的核心，主要用于改變電壓和頻率主要用于改變電壓和頻率。主要用途包括變頻、 整流、變壓、功率放大、功率控制等，同時具有節能功效。功率半導體器件廣泛應用于移動通訊、 消費電子、新能源交通、軌道交通、工業控制、發電與配電等電力、電子領域，涵蓋低、中、

7、高 各個功率層級。 設備設備直流變換器直流變換器逆變器逆變器整流器整流器變頻器變頻器穩壓器穩壓器 英文名DC-DC ConverterInverterRectifierCycloconverterRegulator 功能改變直流電壓直流轉交流交流轉直流改變交流電頻率改變交流電電壓 功率半導體的主要應用功率半導體的主要應用 資料來源：產業調研，中信證券研究部 資料來源：Yole 資料來源：應用電力電子學會議和產品展示會（ APEC） 功率器件技術演化史功率器件技術演化史三代半導體突破三代半導體突破Si基的性能極限基的性能極限 4 4 4 4 1.2 功率半導體分類功率半導體分類 功率半導體 器件

8、 類別器件優勢劣勢應用領域 功率分立器 件 不可控器 件 功率二極管結構和原理簡單，工作可靠 應用中必須考慮關斷方式問題，電路 結構上必須設置關斷（換流）電路， 大大復雜了電路結構、增加了成本、 限制了在頻率較高的電力電子電路中 的應用。此外晶閘管的開關頻率也不 高，難于實現變流裝置的高頻化。 工業和電力系統 半控型器 件 晶閘管承受電壓和電流容量在所有器件中最高 全控型器 件 IGBT 開關速度高，開關損耗小，具有耐脈沖電流沖 擊的能力，通態壓降較低，輸入阻抗高，為電 壓驅動，驅動功率小 開關速度低于電力MOSFET,電壓、 電流容量不及GTO 計算機、通信、消 費電子、汽車電子 為代表的4

9、C行業 (computer、 communication、 consumer electronics、 cartronics) GTR 耐壓高，電流大，開關特性好，通流能力強， 飽和壓降低 開關速度低，為電流驅動，所需驅動 功率大，驅動電路復雜，存在二次擊 穿問題 GTO 電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有 電導調制效應，其通流能力很強 電流關斷增益很小，關斷時門極負脈 沖電流大，開關速度低，驅動功率大， 驅動電路復雜，開關頻率低 MOSFET 開關速度快，輸入阻抗高，熱穩定性好，所需 驅動功率小且驅動電路簡單，工作頻率高，不 存在二次擊穿問題 電流容量小，耐壓低，一般只適用于 功率不超

10、過10kW的電力電子裝置 功率IC 體積小、重量輕、引出線和焊接點少、壽命長、 可靠性高、性能好、成本低、便于大規模成產 電子產品 功率模組 功率半導體模塊可根據封裝的元器件的不同實 現不同功能 電子產品 資料來源：2019功率半導體分立器件產業及標準化白皮書工信部，中信證券研究部 5 5 5 5 1.3 什么是什么是IGBT? ? IGBT屬于雙極型屬于雙極型、硅基功率半導體硅基功率半導體，具具 有耐高壓特性有耐高壓特性。融合了BJT（Bipolar junction transistor，雙極型三極管）和 MOSFET 的 性 能 優 勢 ， 結 構 為 MOSFET+一個一個BJT，兼具

11、BJT大電流增 益和MOS壓控易于驅動的優勢，自落地 以來在工業領域逐步替代MOSFET和 BJT，目前廣泛應用于650-6500V的中高 壓領域，屬于功率器件領域最具發展前屬于功率器件領域最具發展前 景的賽道景的賽道。 資料來源：Yole（含預測），中信證券研究部 功率器件市場按品類拆分功率器件市場按品類拆分三種功率器件對比三種功率器件對比 BJTMOSFETIGBT 驅動方式電流電壓電壓電壓 驅動電路復雜簡單簡單簡單 輸入阻抗低高高高 驅動功率高低低低 開關速度慢快居中居中 工作頻率低高居中居中 飽和壓降低低高高 朱宏任，中信證券研究部 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

12、 70% 80% 90% 100% 20162017 2018F 2019F 2020F 2021F 2022F 模塊IGBTMOSFETBJT晶閘管二極管 資料來源：Yole，中信證券研究部 功率模塊市場按品類拆分，功率模塊市場按品類拆分，2017年年 IGBT, 81% MOSFET, 13% 雙極性晶體 管, 1% SiC, 1% IGBT融合了融合了BJT和和MOSFET的結構的結構 資料來源： 電力電子技術與新能源 6 6 6 6 資料來源：IHS，中信證券研究部 IGBT模塊典型結構模塊典型結構20182018年年IGBTIGBT封裝形式分布封裝形式分布 （按銷售金額）（按銷售金額

13、） 1.4 70%的的IGBT具體應用形式為模塊具體應用形式為模塊 IGBT最常見的應用形式是模塊最常見的應用形式是模塊。大電流和大電壓環境多使用IGBT模塊，IHS數據顯示模塊和 單管比例為3:1。而IPM是特殊的IGBT模塊，主要應用于中小功率變頻系統。 IGBT模塊主要有五種結構模塊主要有五種結構。以2 in 1模塊為例，模塊中封裝了兩組芯片，根據電流或功率要求 不同每組可并聯多顆IGBT芯片（ IGBT芯片與FRD一一對應） IGBT模塊的優勢：模塊的優勢：與單管相比，IGBT模塊：1）集成度更高，更節約體積，2）多IGBT芯片 并聯，電流規格更大，3）減少外部電路連接的復雜性，4）散

14、熱性更好，可靠性提升 資料來源：我國新能源車用IGBT模塊封裝技術發展邵麗青 分類分類別名別名備注備注 1 in 1 模塊 2 in 1 模塊半橋（橋臂） 4 in 1 模塊全橋 6 in 1 模塊三相橋多應用于變頻器和三相UPS、三相逆變器 7 in 1 模塊CBI/PIM模塊在三相橋電路（逆變）中加入剎車和整流電路 五種結構的五種結構的IGBT模塊模塊 單管 21% IGBT模塊 52% IPM 27% 目錄目錄 CONTENTS 7 1.行業概覽行業概覽 2.技術路徑技術路徑 3.市場空間市場空間 4.競爭格局競爭格局 5.SiC的影響的影響幾何幾何 6.風險因素風險因素 8 8 8 8

15、 2.1 產業環節拆分產業環節拆分 IGBT產業大致可分為芯片設計產業大致可分為芯片設計、晶圓制造晶圓制造、模塊封裝模塊封裝、下游應用四個環節下游應用四個環節，其中設計環節技術突 破難度略高于其他功率器件，制造環節資本開支相對大同時更看重工藝開發，封裝環節對產品可靠 性要求高，應用環節客戶驗證周期長，綜合看IGBT屬于壁壘較高的細分賽道。 資料來源：華潤微12寸晶圓項目環評報告 IGBT的加工流程的加工流程 穩定性 &散熱 功率密度 &損耗 制造成 本 模塊 封裝 量產經 驗積累 晶圓 減薄 溝槽技 術 晶圓 尺寸 生產良 率 IGBT技術主要升級方向技術主要升級方向 資料來源：產業調研，中信

16、證券研究部 9 9 2.1 產業環節拆分：以車規產業環節拆分：以車規IGBT模塊為例模塊為例 Step 3 性能：電能耗功率低 靜態（待機）損耗 動態（開關）損耗背面結構：PT/NPT/FS 晶圓減薄 130/120/110m 正面結構：平面/溝槽 精細化網格柵 高能氫離子 注入設備 設備瓶頸 不大 封裝 單面水冷、單面直冷、 雙面水冷、雙面直冷 安全性：穩定可靠 成本：低制造成本 材料選擇材料選擇 量產經驗裝車量裝車量 晶圓尺寸（產線） 6/8/12寸 良率良率 取決于 取決于 取決于 取決于 取決于 取決于 管理、一線生產人員團隊 高功率應用場景看重高功率應用場景看重 電動車、工控等電動車

17、、工控等 高開關頻率應用場景看重高開關頻率應用場景看重 光伏、電焊機等光伏、電焊機等 資料來源：產業調研，中信證券研究部 10101010 2.2 芯片設計：已迭代芯片設計：已迭代7代，核心是高功率密度和高穩定性代，核心是高功率密度和高穩定性 IGBT芯片結構芯片結構升級升級 由于IGBT 芯片工作在大電流、高電壓的環境下，對可靠性要求較高，同時芯片設計需保證開通 關斷、抗短路能力和導通壓降（控制熱量）三者處于均衡狀態，芯片設計與參數調整優化十分特 殊和復雜，因而對于新進入者而言研發門檻較高（看重研發團隊的設計經驗） 技術名稱及特點技術名稱及特點 正面正面 Planar Gate平面柵 短路能

18、力強、抗沖擊、 高魯棒性 Trench Gate溝槽柵 高電流密度 （目前升級為微溝槽） CSL,載流子擴展層， 提高電流密度，降低導通壓降 背面背面 PT；穿通型； 最早期技術， 已淘汰 NPT；非穿通型； 降低開關損耗， 高魯棒性 FS；場截止型； 芯片厚度變薄，開 關損耗降低 典型車用典型車用IGBT芯片結構，看重穩定性（魯棒性）芯片結構，看重穩定性（魯棒性） ），中信證券研究部 代別 技術特點 芯片面積工藝線寬 通態飽和壓降 （伏） 關斷時間功率損耗斷態電壓 最早出現時間 （相對值）（微米）（微秒）（相對值）（伏） 1平面穿通型（PT）100530.51006001988 2改進的平面

19、穿通型（PT）5652.80.3746001990 3溝槽型（Trench）40320.255112001992 4非穿通型（NPT）3111.50.253933001997 5電場截止型（FS）270.51.30.193345002001 6溝槽型電場截止型（FS-Trench）240.310.152965002003 7微溝槽-場截止型200.30.80.122570002018 IGBT歷代發展參數歷代發展參數 11111111 2.2 芯片設計：應用端迭代慢于研發端芯片設計：應用端迭代慢于研發端 英飛凌歷代英飛凌歷代IGBTIGBT芯片情況梳理芯片情況梳理 IGBT應用端迭代節奏慢于研

20、發端，目前市場主流水平相當于英飛凌第4代。由于IGBT屬于電 力電子領域的核心元器件，客戶在導入新一代IGBT產品時同樣需經過較長的的驗證周期，且 并非所有應用場景都追求極致性能，因此每一代IGBT芯片都擁有較長的生命周期。 12121212 2.3 晶圓制造：晶圓制造：背板減薄、激光退火、離子注入是難點背板減薄、激光退火、離子注入是難點 IGBT制造的三大難點：背板減薄、激光退火、離子 注入 IGBT的正面工藝和標準BCD的LDMOS區別不大， 但背面工藝要求嚴苛（為了實現大功率化）。具體 來說，背面工藝是在基于已完成正面Device和金屬 Al層的基礎上，將硅片通過機械減薄或特殊減薄工 藝

21、（如Taiko、Temporary Bonding 技術）進行減薄 處理，然后對減薄硅片進行背面離子注入，如N型摻 雜P離子、P型摻雜B離子，在此過程中還引入了激 光退火技術來精確控制硅片面的能量密度。 特定耐壓指標的特定耐壓指標的IGBT器件器件，芯片厚度需要減薄到芯片厚度需要減薄到 100-200m，對于要求較高的器件對于要求較高的器件，甚至需要減薄甚至需要減薄 到到6080m。當硅片厚度減到100-200m的量級， 后續的加工處理非常困難，硅片極易破碎和翹曲。 從從8寸到寸到12寸有兩個關鍵門檻：寸有兩個關鍵門檻： 減薄要求從120um轉成80um，翹曲更嚴重，國內 能解決 背面高能離子

22、注入（氫離子注入），設備單價高 資料來源：一種IGBT芯片的剖析薛華虎 IGBT芯片制造流程芯片制造流程 13131313 2.4 模塊封裝：散熱和可靠性是關鍵模塊封裝：散熱和可靠性是關鍵 IGBT模塊重視散熱及可靠性模塊重視散熱及可靠性，封裝環節附加值高封裝環節附加值高。IGBT模塊在實際應用中高度重視散熱性能及 產品可靠性，對模塊封裝提出了更高要求。此外，不同下游應用對封裝技術要求存在差異，其中 車規級由于工作溫度高同時還需考慮強振動條件，其封裝要求高于工業級和消費級。 各應用場景各應用場景IGBT參數對比參數對比 資料來源：AEC-Q100標準，中信證券研究部 參數要求參數要求消費類消費

23、類工業級工業級汽車級汽車級 溫度-20-70-40-85-40-125 溫度低根據使用環境確定0-100 驗證JESD27(chips) ISO16750(modules) JESD47(chips) ISO16750(modules) AEC-Q100(chips) ISO16750(modules) 出錯率3%1%0 使用時間1-3年5-10年15年 供貨時間高至2年高至5年高至30年 工藝處理防水處理防水、防潮、防腐、防霉變處理增強封裝設計和散熱處理 電路設計 防雷設計、短路保護、熱 保護等 多級防雷設計、雙變壓器設計、抗干擾設 計、短路保護、熱保護、超高壓保護等 多級防雷設計、雙變壓器

24、設計、抗干擾 設計、多重短路保護、多重熱保護、超 高壓保護等 系統成本 線路板一體化設計。價格 低廉但維護費用較高 積木式結構，每個電路均帶有自檢功能， 造價稍高但維護費用低 積木式結構，每個電路均帶有自檢功能 并增強了散熱處理，造價較高但維護費 用也高 14141414 2.4 模塊封裝：散熱和可靠性是關鍵模塊封裝：散熱和可靠性是關鍵 設計優化設計優化、材料升級是封裝技術進化的兩個維度材料升級是封裝技術進化的兩個維度。 設計升級方面主要是：1）采用聚對二甲苯進行封裝。聚對二甲苯具有極其優良的導電性能、 耐熱性、耐候性和化學穩定性。2）采用低溫銀燒結和瞬態液相擴散焊接。在焊接工藝方面， 低溫銀

25、燒結技術、瞬態液相擴散焊接與傳統的錫鉛合金焊接相比，導熱性、耐熱性更好，可靠 性更高。 材料升級方面主要是：1）通過使用新的焊材，例如薄膜燒結、金燒結、膠水或甚至草酸銀， 來提升散熱性能；2）通過使用陶瓷散熱片來增加散熱性能；3）通過使用球形鍵合來提升散熱 性能。 IGBT模塊技術路線圖模塊技術路線圖 Yole 目錄目錄 CONTENTS 15 1.行業概覽行業概覽 2.技術路徑技術路徑 3.市場空間市場空間 4.競爭格局競爭格局 5.SiC的影響的影響幾何幾何 6.風險因素風險因素 16161616 資料來源：Yole，中信證券研究部資料來源：集邦咨詢，中信證券研究部 IGBT的下游需求分布

26、的下游需求分布 3.1 IGBT下游應用廣泛，全球市場空間超下游應用廣泛，全球市場空間超400億元億元 軌道交通 4% 消費電子 （家電） 27% 工業控制 20% 智能電網 5% 新能源發電 11% 新能源汽車 相關 31% 其他 2% 資料來源：Yole，中信證券研究部 資料來源：集邦咨詢，中信證券研究部 不同應用領域的不同應用領域的IGBT工作電壓也不同工作電壓也不同 全球全球IGBT市場空間市場空間國內國內IGBT市場空間市場空間 ，中信證券研究部注：包括單管和模塊 0% 5% 10% 15% 20% 25% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 20152016

27、201720182019 市場空間（億元）YoY 資料來源：高工研究院，中信證券研究部 0% 5% 10% 15% 20% 0 10 20 30 40 50 60 70 2015201620172018 市場空間（億美元）YoY 1717 資料來源：產業調研，中信證券研究部估算 資料來源：北斗航天汽車，中信證券研究部 3.2 下游之電動車：下游之電動車：IGBT是電控核心部件是電控核心部件 電控成本結構電控成本結構某插電混動車（雙電機）物料成本結構某插電混動車（雙電機）物料成本結構 IGBT模組, 37% 驅動電路板, 12% 控制電路板, 16% 電控殼體, 12% 電流傳感器, 5% 接插

28、件, 4% 門驅動電路, 4% 人工成本, 4% 電容, 2% 其他部件, 4% 電池 12% 電控 7% 電機 6% 三電其它 6% 車身 10% 外飾 6% 內飾 10% 電子電器 16% 底盤 13% 燃油動力 總成 14% 舉例舉例電機功率電機功率（1）電控用）電控用 （2）空調）空調 （100200 元）元） （3）充電系統）充電系統 （200300元）元） （4）助力轉向）助力轉向 （200元）元） 整體估算整體估算 IGBT價值價值 PHEV比亞迪唐雙電機 前110kw 后180kw 前電控 、后電控 BSG伺服電機 有有4500-5000元元 A00/A0級級某代步車45kw

29、一顆80KW模塊：進口（800900 元）、國產（500600元） 600-900元元 A級以上級以上 比亞迪宋pro純電120kw 進口品牌12001500元； 國產9501000元 有有1500-2000元元 特斯拉Model 3后211kw48顆 SiC MOS，40005000元有有5500-6500元元 特斯拉Model S 前193kw 后193kw IGBT有有3500-4000元元 特斯拉Model XIGBT有有4000-5000元元 商用車商用車 物流車75kw預計三顆半橋模塊，每顆300元10001500元元 大巴車前100KW，后100KW 前后電控各3顆半橋模塊，每顆

30、 450500元 有有30004000元元 典型電動車典型電動車IGBT價值量價值量 18181818 3.2 電動車電動車電控電控IGBT模塊模塊IGBT晶圓的價值量分布晶圓的價值量分布 IGBT芯片700 元（成本占比 55%) 資料來源：斯達半導招股說明書，英飛凌財報，IHS，中信證券研究部測算 1個8寸晶圓可以產出259顆相應規格芯片，對應10個80KW的車規模塊（PS：包含了 FRD芯片） 結論：結論：一顆8寸晶圓可以滿足10輛A00級車的電控需求（80KW以下），5輛160KW的 A級車的電控需求 1919 Marklines，中信證券研究部預測注：IGBT單車價值量為估計值 全球

31、電動車全球電動車IGBT市場空間測算市場空間測算 3.2 下游之電動車：國內下游之電動車：國內IGBT需求增速超需求增速超40%40% 20172018201920202021E2022E2023E2024E2025E 電動車銷量 (萬輛) 中國 EV乘用車4576841002713674506911007 A00/A0占比76%65%42%40%45%35%30%25%20% PHEV乘用車112618255992112173252 中國乘用中國乘用56102102125330 458 562 863 1259 中國商用車中國商用車2621151218 22 28 37 41 海外 EV乘用

32、車346180105158263365483608 PHEV乘用車33394375138159215296405 海外乘用海外乘用671001231802954225807791013 合計合計149223240317643902117016792313 單車價值量 (萬元/輛) A級以上EV0.25 A00/A0級EV0.07 PHEV0.30 商用車0.18 20172018201920202021E2022E2023E2024E2025E 電動車IGBT 市場規模 (億元) 中國 EV乘用車5101518466988142216 PHEV乘用車38581828345276 中國小計中國小

33、計81820256496122193291 中國商用車中國商用車543234577 海外 EV乘用車9152026396691121152 PHEV乘用車1012132341486489122 海外小計海外小計1827334981113156210274 合計合計31495676147213283410572 YoY54%14%37%94%45%32%45%40% SIC模塊占比10.0%15.0%17.0%20.0%24.0% SIC MOS與IGBT價格之比4.03.53.02.52.0 電動車SIC市場規模（億元）59112144205275 電動車IGBT+SIC市場規模（億元）192

34、293379532709 2020 3.3 下游之光伏風電：下游之光伏風電：IGBT需求增速需求增速約約1520 % 全球當年新增光伏裝機規模（全球當年新增光伏裝機規模（MW） 及及IGBT采購需求（億元）采購需求（億元） 光伏：光伏：光伏逆變器中IGBT單位成本約0.02元/W。我們測算2019/20年全球光伏行業IGBT需求約 23/27億元，我們預計2025年將伴隨光伏裝機增長至70億元億元（國內占比約國內占比約60%，對應對應42億元億元），5 年年CAGR超過超過20%。 風電：風電：預計“十四五”期間國內風電年均裝機超50GW，年復合增速10%-15%。以1.5MW雙饋型 風機為例

35、，其中變流器中IGBT用量約21個（1700V/2400A）；目前風電變流器中IGBT單位成本約 為0.025元/W。根據我們測算，2020年國內風電行業IGBT需求約9億元億元，預計2025年增長至17.5 億元億元，5年CAGR接近15%。 光伏+風電整體需求增速約1520%；若考慮儲能需求，實際增速更高。 資料來源：IEA，中信證券研究部預測 國內風電新增裝機規模（國內風電新增裝機規模（GW）與）與IGBT采購需求采購需求 （億元）（億元） 資料來源：CWEA，中信證券研究部預測 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 0 50 100 1

36、50 200 250 300 350 400 2017201820192020 2021E2022E2023E2024E2025E 全球光伏裝機規模（GW）光伏IGBT需求（億元） 0 5 10 15 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 中國風電裝機規模（GW） 國內風電IGBT需求（億元） 2121 3.4 下游之工業控制：行業增速下游之工業控制：行業增速1015% 國內工控國內工控及電源及電源IGBT市場規模及增速市場規模及增速 資料來源：MIR，中國產業信息網，中信證券研究部預測 IGBT模塊是變頻器模塊是變頻器、逆變焊機等傳統工業控制及電源行業的核心元器件逆變焊機

37、等傳統工業控制及電源行業的核心元器件,下游增速約下游增速約1015% 細分市場包括變頻器、工業電源、電焊機 、伺服器等。 工控領域IGBT需求相對分散，國內市場空間約7080億元，預計未來維持1015%增速。 0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% 25.0% 0 20 40 60 80 100 120 140 201620172018201920202021E2022E2023E2024E2025E 行業需求（億元）YoY 2222 3.5 下游之變頻家電：行業增速約下游之變頻家電：行業增速約1520% 全球家電出貨量中變頻家電占比提升全球家電出貨量中變頻家電占比提升 202

38、0年初國家推出新能效標準加速家電的變頻化年初國家推出新能效標準加速家電的變頻化，行業增速約行業增速約20%。以空調為例，國內2022年 完全淘汰定頻空調，定速空調和變頻3級能效產品以下均不符合新國標，將淘汰目前在售的90% 以上的定速空調型號和50%的變頻空調型號。IHS預計全球201722年變頻家電出貨量CAGR達達 到到19%。 變頻家電多使用變頻家電多使用IPM，全球空間有望達百億級別全球空間有望達百億級別。IPM（智能功率模塊）是一種特殊的IGBT模塊， 集成了驅動、保護電路等?？照{使用2顆IPM（內外機），其他家電使用1顆IPM，單顆ASP在 1030元?；贗HS預測的變頻家電出貨

39、量測算，2017年到2022年全球家電用IPM總需求將由49 億元增長至117億元。 0 200 400 600 800 1000 2010201520172022E 定頻家電（百萬臺）變頻家電（百萬臺） CAGR：19% ，中信證券研究部 中國三大白電中國三大白電IPM出貨量及預測（萬只）出貨量及預測（萬只） 資料來源：產業在線（含預測），中信證券研究部 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 2017201820192020E2021E2022E 家用空調冰箱洗衣機 2323 3.6 下游之電網軌交：國內需求接近下游之電網軌交：國內

40、需求接近20億，市場相對封閉億，市場相對封閉 資料來源：國家鐵路局統計公報，城市軌道交通協會，中信證券研究部測算 2018年我國軌道交通年我國軌道交通IGBT需求測算需求測算 電網：電網：近年落地的柔性直流（張北500kV柔性直流工程）或直流混合項目（烏東德工程），開 始較大批量的采購高壓IGBT產品，單條線路平均用量約50006000萬元。預計“十四五”期間， 柔性直流項目有望逐漸穩定落地并擴大商用規模。 軌交：軌交：軌道交通市場對于IGBT的需求可根據應用場景，大致分為鐵路市場與地鐵市場。具體IGBT 單位用量，主要根據車型設計使用的電壓等級及變流器數量決定，電力機車平均用量在6090個

41、左右，電壓等級在2400V6500V之間；動車組平均用量為80150個，電壓等級在3300V6500V之間； 地鐵受型號影響，平均用量在3080個不等，電壓等級在1700V3300V之間。以2018年中國軌道交 通招標采購量為例，經測算預計全年軌交IGBT采購需求約為15億元。 目錄目錄 CONTENTS 24 1.行業概覽行業概覽 2.技術路徑技術路徑 3.市場空間市場空間 4.競爭格局競爭格局 5.SiC的影響的影響幾何幾何 6.風險因素風險因素 2525 4.1 英飛凌及日廠領先，國內斯達位居第一英飛凌及日廠領先，國內斯達位居第一 全球全球IGBT主要制造商主要制造商 全球全球IGBT份

42、額分布份額分布IGBT制造商排名制造商排名根據電壓，根據電壓，2017年年 資料來源： Yole 資料來源： Yole 2626 國內國內IGBT廠商的產業鏈布局情況廠商的產業鏈布局情況 4.2 自主可控需求驅動，國內自主可控需求驅動，國內IGBT產業加速追趕產業加速追趕 國內國內IGBT自給率不足自給率不足15% 0 2000 4000 6000 8000 10000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 產量（萬只）需求（萬只） 芯片設計芯片制造模塊封裝下游應用 中車株洲 比亞迪 宏微科技 華微電子 士蘭微 揚杰科技 斯達半導 華虹半導體

43、 上海先進 匯川技術 英威騰 2017年工信部推出“工業強基年工信部推出“工業強基IGBT器件一條龍應用計劃”器件一條龍應用計劃” 產業鏈環節新能源汽車用IGBT智能電網用IGBT軌道交通用IBGT 上游材料/江陰市賽英電子合肥圣達電子科技 IGBT設計、芯片制造、模 塊生產及IDM 上海道之科技（斯達半導）上海道之科技（斯達半導）南京南瑞集團株洲中車時代 生產設備制造上海微電子裝備（集團）上海微電子裝備（集團）上海凱世通半導體 下游應用的配套器件江鈴汽車/ 資料來源：工信部，中信證券研究部 資料來源： 工信部，中信證券研究部 資料來源： 產業調研，中信證券研究部 27 IGBT核心公司交期表

44、核心公司交期表 資料來源：富昌電子 ，中信證券研究部 注：橙色表示交期延長、藍色表示交期縮短 16Q417Q117Q217Q317Q418Q218Q318Q419Q119Q219Q319Q420Q120Q220Q320Q421Q1 21Q221Q3 On Smei 8-108-10 16- 18&40 16-18&40 20-24&40 20-24&52 20-24&5233-5233-5222-4022-408-2613-2613-2013-2013-201826263626-52 Infineon 10-1210-1218-2218-2218-2426-3926-3939-5239-522

45、0-3020-268-2622-3022-3018-2018-2018-26263639-50 Microsemi 14-1614-1618-2018-2018-2020-2620-2636-4436-4436-4420-2620-2625-3025-3018-2018-2022-3226-4040-52 IXYS 14-1614-1618-2018-2018-2020-2620-2636-4436-4436-4436-4417-2722-3026-3026-3026-3026-3026-3030-40 ST 10-1210-1224-2634-3834-3850505044-5044-503

46、0-324419117-2516-2016-2014-1818-2424-3036-42 16Q417Q117Q217Q317Q418Q218Q318Q419Q119Q219Q319Q420Q120Q220Q320Q421Q1 21Q221Q3 DIODES 10-1210-1210-1214-1616-1826-4026-4026-4032-4032-4032-4016-2021-2521-2517-2217-2217-2222-3042-52 Fairchild(On Semi) 10-1210-1214-1616-2616-2624-4224-4226-4026-4024-4020-26

47、10-2415-2415-2412-1612-1616-3426-5242-52 Infineon 12-1412-1415-2015-2016-2426-3826-3839-5239-5236-5024-2810-3015-3015-3015-3015-3016-3926-5239-52 Nexperia 20-2620-2620-2624-3024-3024-3036-5227-3624-288-1812-2026-3010-1210-1212-2622-5242-52 On Smei 14-1818-2020-2426-3026-3030-4230-4230-4239-5222-3616

48、-228-1613-2013-208-168-1618-3026-5242-52 ST 10-1210-1216-1824-2828-3838-4238-4238-4238-4233-4416-2412-3017-3024-3014-2614-2618-2630-5242-52 Vishay 12-1412-1415-1720-2520-2526-4426-4426-4433-5036-4420-2612-2417-2214-2012-1612-1614-1622-2642-52 16Q417Q117Q217Q317Q418Q218Q318Q419Q119Q219Q319Q420Q120Q22

49、0Q320Q421Q1 21Q221Q3 NXP 12-1412-1412-1420-2420-244020-2420-2413-1613-1613-1613-1613-1616-1812-1416-2616-2616-2626-52 Microchip 8-128-1212-1612-1612-1612-1612-1612-1612-1610-1210-1210-1210-1216-2216-2616-2616-3840-5540-55 Renesas 18-2020-2525252524-2624-2624-2614-1614-1620202020202012-163026 ST 14-1

50、614-1614-1620203014-3014-301212128-128-121220-2424-35緊缺緊缺緊缺 低壓低壓MOSFET核心公司交期表核心公司交期表 高壓高壓MOSFET核心公司交期表核心公司交期表 4.3 缺貨背景下，本土廠商加速實現份額提升缺貨背景下，本土廠商加速實現份額提升 2828 4.4 本土本土IGBT廠商情況廠商情況 本土本土IGBT供應商情況梳理供應商情況梳理 海外供應商海外供應商本土供應商本土供應商 工業英飛凌、富士、三菱、賽米控等斯達、宏微、士蘭微、華潤微、新潔能、揚杰科技等 白電三菱、富士、安森美士蘭微、斯達半導等 汽車英飛凌、安森美、意法、富士、三菱