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作为一种新型电力电子器件,IGBT是国际上公认的电力电子技术第三次革命具代表性的产品。已广泛应用于工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统产业领域,以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。
随着IGBT下游的新能源汽车、新能源发电等领域发展迅速,对IGBT模块需求逐步扩大,新兴行业的加速发展将持续推动IGBT市场的高速增长,加上IGBT国产替代需求,我们预计A股市场将诞生一批值得长远投资的企业。
一、IGBT:功率半导体皇冠上的明珠
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是一种新型电力电子器件。
IGBT被称为电力电子行业里的“CPU”,亦被称为功率半导体皇冠上的明珠。因其虽是由BJT和MOSFET组成的复合功率半导体器件,但IGBT既有MOSFET的开关速度高、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点,又有BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点,因而是电力电子领域较为理想的开关器件,是未来应用发展的主要方向。
自20世纪80年代末开始工业化应用以来,IGBT发展迅速,不仅在工业应用中取代了MOSFET和GTR,甚至已扩展到SCR及GTO占优势的大功率应用领域,还在消费类电子应用中逐步取代了BJT、MOSFET等功率器件的许多应用领域。
作为一种新型电力电子器件,IGBT是国际上公认的电力电子技术第三次革命具代表性的产品。结合中国产业信息网,作为新型功率半导体器件的主流器件,IGBT已广泛应用于工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统产业领域,以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。
在国际节能环保的大趋势下,IGBT下游的新能源汽车新能源发电等领域发展迅速,对IGBT模块需求逐步扩大,新兴行业的加速发展将持续推动IGBT市场的高速增长。
据悉,IGBT模块是新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件,成本约占到整车成本的10%,约占到充电桩成本的20%。新能源车(采用电源模块)的爆发,极大地促进IGBT市场发展。根据新洁能招股书援引国家发改委印发的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》,2020年国内充换电站数量将达到1.2万个,分散式充电桩超过480万个。2020年,国内新能源汽车充电桩(站)的直接市场规模有望达到1320亿元。今年3月,充电桩更是以5G、数据中心等一起被列入新基建发展规划,产业势必加快发展。充电桩市场的快速发展亦将推动IGBT等半导体功率器件的需求高速增长。
此外,轨道交通、配网建设、直流输电、工业控制都将为IGBT提供较大的需求市场。中国产业信息网预测,到2020年,国内IGBT市场规模将超过200亿元。
二、欧美垄断IGBT市场,国产替代迫在眉睫
目前,全球IGBT市场主要由英飞凌、三菱电机、富士电机、安森美和ABB等海外厂商占据,根据中国产业信息网的数据,全球前五大IGBT厂商的市场份额合计达74%,同时,从400V及以下的常规IGBT市场到4500V以上的高端IGBT市场,海外厂商的IGBT产品的市场优势地位均十分明显。
在国内IGBT市场,海外厂商同样占据50%以上的市场份额,国产替代的空间十分广阔。
要实现IGBT模块全面国产,达到“自主可控”,必须完成对IGBT模块和IGBT芯片的进口替代。
目前,IGBT国产化已成为国家关键半导体器件的发展重点之一,IGBT也被列为国家“02专项”的重点扶持项目,相关产业进入高速发展阶段。同时,广阔的IGBT市场中也涌现出一批包括中车时代电气、比亚迪、斯达半导等在内的掌握IGBT核心技术的企业,在产业政策和市场需求的驱动下,IGBT国产化进程加速启动。
在市场需求的吸引下,一批具备IGBT相关经验的海外华人归国投身IGBT行业,同时国家大量资金流入IGBT行业,我国IGBT产业化水平有了一定提升,部分企业已经实现量产。
从我国IGBT企业目前的竞争局面来看,制造和封测模组环节竞争力较强,以上海先进半导体(积塔半导体)、华虹半导体、华润微电子为主导的晶圆代工制造企业已经具备了812寸IGBT芯片生产的技术,并积极推进国产制造端的升级。但是在芯片设计端相对薄弱,只有中车时代电气、比亚迪、斯达半导、士兰微等少数几家公司具备竞争力。
在IGBT领域,中车时代电气目前已实现650V-6500V IGBT全电压范围覆盖,并且自主设计、建造了全球首条8英寸高压IGBT芯片专业生产线,攻克了高压IGBT制造关键技术和成套工艺,是国内唯一自主掌握高铁动力IGBT芯片及模块技术的企业,相关产品批量应用于轨道交通、输配电、新能源汽车等多个高端装备领域,市场优势地位明显。
比亚迪业务覆盖集成电路及新型电子元器件的研发和销售,主要产品包括IGBT、SiC晶体材料等,相关产品在新能源汽车等领域应用广泛。比亚迪在IGBT领域积累深厚,实现了车规级IGBT的大规模量产,公司自主研发的IGBT4.0技术的整体功耗较市场主流IGBT产品降低20%,产品竞争力显著,未来有望充分受益于新能源汽车IGBT市场的快速发展。
国内IGBT产业链主要公司
三、IGBT重点公司解读
随着IGBT下游的新能源汽车、新能源发电等领域发展迅速,对IGBT模块需求逐步扩大,新兴行业的加速发展将持续推动IGBT市场的高速增长,加上IGBT国产替代需求,我们预计A股市场将诞生一批值得长远投资的企业,以下时我们综合多家券商筛选出几家具有代表性的上市公司。
▲斯达半导-国产IGBT模块龙头
斯达半导主要从事以IGBT为主的功率半导体芯片和模块的设计研发和生产,并以IGBT模块形式对外实现销售,相关产品广泛应用于工业控制及电源、新能源、变频白色家电等领域。
公司深耕IGBT的研发和销售,作为国内IGBT行业的领军企业,不仅具备先进的模块设计及制造工艺,亦拥有自主研发设计的IGBT芯片和快恢复二极管芯片的能力市场地位持续提升。根据IHS的数据,2018年,公司在全球IGBT模块市场的份额约为2.2%,市占率排名位列全球第8位,国内第1位,是世界排名前十中唯一一家中国企业市场优势地位显著,有望充分受益IGBT市场的持续增长和国产替代进程。
▲士兰微
士兰微主要从事电子元器件、电子零部件及其他电子产品设计、制造、销售,主要产品包括括集成电路、半导体分立器件、LED(发光二极管)产品等三大类,相关产品广泛应用于工业、新能源汽车、新能源发电和家电等领域。
公司陆续完成大功率IGBT、多芯片高压IGBT智能功率模块、超结MOSFET、高压集成电路等产品的研发、设计,功率半导体产品线不断丰富。同时,公司依托于已稳定运行的5、6英寸芯片生产线和已顺利投产的8英寸芯片生产线,陆续完成了国内领先的高压BCD、超薄片槽栅IGBT、超结高压MOSFET、高密度沟槽栅MOSFET、快恢复二极管等工艺的研发,保证了产品品质的优良和稳定。相关产品已经得到了华为、三星、索尼、戴尔、台达、海信、海尔、美的、格力等全球品牌客户的认可,市场优势地位突出。
▲台基股份
公司主要从事功率半导体芯片及器件的研发、制造、销售及服务,主要产品为功率晶闸管、整流管、IGBT、电力半导体模块等功率半导体器件,广泛应用于工业电气控制和电源设备,包括冶金铸造、电机驱动、大功率电源、输变配电、轨道交通、新能源等行业和领域。
公司大功率IGBT已经量产,具有完全自主知识产权的大功率半导体脉冲开关技术达到国际领先水平,并持续跟踪SiC、GaN第三代宽禁带半导体技术研发和应用。公司拥有技术和产能国内领先的完整的大功率半导体器件生产线,具有年生产功率半导体器件200万只以上的能力,是国内大功率半导体器件主要的提供者之一,主导产品市场占有率在国内连续多年保持前列。
▲扬杰科技
扬杰科技主要从事功率半导体芯片及器件制造以及集成电路封装测试等业务。公司主营产品为各类电力电子器件芯片、功率二极管、整流桥、大功率模块、DFN/QFN 产品、MOSFET、IGBT及碳化硅SBD、碳化硅JBS等,相关产品广泛应用于消费类电子、安防、工控、汽车电子、新能源等领域。
在汽车电子领域,公司集中优势资源,大力研发市场所需的汽车电子产品,汽车电子小信号和贴片产品已小批量出货,持续提升公司在汽车电子领域的品牌知名度与市场占有率。同时,公司持续强化8寸MOS产品技术实力,大幅扩充Trench MOSFET和SGT MOS 的产品品类,实现市占率稳步提升,并积极开发和储备下一代技术。此外,公司积极推进 IGBT 新模块产品的研发进程,50A/75A/100A 1200V 半桥规格的 IGBT 开发成功,并为公司贡献持续稳定的销售额。
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