半导体国产替代系列十一：功率半导体受益于新能源车趋势，国内企业成长空间广阔.pdf

识别风险， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 / 20 Table_Page 行业专题研究 |半导体 2020 年 2 月 9 日 证券研究报告 Table_C ontacter 本报告联系人： 王昭光 021-60750632 wangzhaoguanggf Table_Title 半导体 国产替代系列十一 功率半导体受益于新能源车趋势，国内企业成长空间广阔 Table_Author 分析师： 许兴军 分析师： 王亮 分析师： 王璐 SAC 执证号： S0260514050002 SAC 执证号： S0260519060001 SFC CE.no: BFS478 SAC 执证号： S0260517080012 021-60750532 021-60750632 021-60750632 xuxingjungf gfwanglianggf wanglugf 请注意，许兴军 ,王璐并非香港证券及期货事务监察委员会的注册持牌人，不可在香港从事受监管活动。 Table_Summary 核心观点： 功率半导体：粗电变精电，四百亿美元大市场 。 功率半导体 属于半导体大行业中的一个重要细分领域，是电能转换和电路控制的核心器件，主要用于电子装置中电压和频率、直流交流转换等，将外部的 “粗电 ”转换为各功能模块所需的 “精电 ”。 根据 IHS 数据， 2018 年全球功率半导体市场规模约为 391 亿美元。 功率半导体可以分为功率 IC 和功率分立器件两大类 ， 其中 功率 IC 包括 电源管理 IC、驱动 IC、 AC/DC、 DC/DC 等 ，分立器件则主要包括二三极管、 BJT、 MOSFET、 IGBT、晶闸管等。 新能源车带来明显增量需求，第三代半导体 材料助力行业增长 。 相比传统燃油车，新能源车中功率半导体价值量提升幅度 明显 。根据 Strategy Analytics 统计数据，传统燃油汽车平均单车半导体价值量为 375 美元， 伴随不同程度的电动化， 48V/MHEV 上升 为 475 美元， FHEV/PHEV 为 740 美元， BEV 为 750 美元。在增加的半导体价值量中，功率半导体占比较大。其中， FHEV/PHEV 相比传统燃油汽车，半导体用量增加 365 美元，仅功率半导体的价值量就增加 300 美元，占新增半导体用量的 82%。而在 BEV 中，功率半导体的价值量就高达455 美元，占 BEV 所用半导体 总 量的 61%。 根据 IHS 预测，从 2016 年到 2023 年，汽车领域功率半导体市场规模将从 79 亿美元增长到 136 亿美元，年复合增长率为 8%。另一方面，我们认为以 SiC 和 GaN 为代表的第三代半导体材料的应用能够打开功率半导体产品性能的天花板， 拓展 新的应用空间，也将是行业规模增长的另一个重要驱动力。 国产替代空间广阔 ，国内企业迎来加速成长机遇 。 从市场格局来看，全球功率半导体市场中， 中国市场占比 35%（ ihs 数据） ，但无论是全球还是国内市场， 海外龙头企业 均占据 主导地位 ，国产替代空间广阔。 近年来 在国内企业积极追赶下，目前在一些细分领域已经出现了一些优质标的，部分程度上具备和国际龙头同台竞争的水平。 建议关注：斯达半导、华润微、扬杰科技、闻泰科技 。 功率半导体行业未来受益于新能源车和第三代半导体材料的推动，具备较好的成长性。从格局来看，无论是全球市场还是中国市场，以英飞凌、德州仪器等为代表的海外龙头厂商占据了主要份额，国内企业替代空间广阔。在当前中美贸易摩擦大背景下，我们看好国内功率半导体企业迎来加速成长机遇。建议关注： IGBT 国内龙头斯达半导、 MOSFET 国内龙头华润微、二极管国内龙头扬杰科技、以及 成功收购全球功率器件细分龙头安世半导体的闻泰科技等。 风险提示 ： 功率半导体行业景气度不及预期，中美贸易摩擦风险等。 Table_Report 相关研究： 半导体国产替代系列十 :长江存储与合肥长鑫吹响存储 IC 国产号角，带动上游产业投资机会 2020-02-04 半导体国产替代系列九 :离子注入机：四大核心装备之一，迎来国产替代机遇 2019-12-05 半导体行业 :国家集成电路产业基金二期成立，回顾大基金一期投资方向 2019-10-27 识别风险， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 / 20 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 Table_impcom 重点公司估值和财务分析表 股票简称 股票代码 货币 最新 最近 评级 合理价值 EPS(元 ) PE(x) EV/EBITDA(x) ROE(%) 收盘价 报告日期 （元 /股） 2019E 2020E 2019E 2020E 2019E 2020E 2019E 2020E 闻泰科技 600745 CNY 122.10 2019/11/19 买入 98.00 1.27 2.45 96.14 49.84 91.56 18.4 25.4 数据来源： Wind、广发证券发展研究中心 备注：表中估值指标按照最新收盘价计算 识别风险， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 / 20 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 目录索引 一、功率半导体：粗电变精电，四百亿美元大 市场 . 5 （一）功率半导体是负责电能转换与电路控制的核心元件 . 5 （二）四百亿美金大市场，中国市场需求占比 35% . 6 二、新能源车带来明显增量需求，第三代半导 体材料助力行业增长 . 8 （一）新能源汽车有望带动功率半导体需求增长 . 8 （二）第三代半导体材料将为行业带来新的成长契机 . 11 三、国产替代空间广阔，国内企业迎来加速成 长机遇 . 13 （一）海外龙头厂商在功率半导体领域占据主导地位 . 13 （二）国产替代空间广阔，国内已出现各细分领域小龙头 . 15 四、投资建议 . 18 五、风险提示 . 18 识别风险， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4 / 20 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 图表索引 图 1：功率半导体产品及分类 . 5 图 2：全球功率半导体市场规模及增速 . 6 图 3：中国功率半导体市场规模及增速 . 6 图 4： 2017 年全球功率半导体市场产品结构 . 7 图 5： 2018 年中国功率半导体市场产品结构 . 7 图 6： 2017 年全球功率半导体市场下游结构 . 7 图 7： 新能源车用功率半导体价值量提升明显 . 8 图 8：平均 单车功率半导体价值量持续增长 . 9 图 9： 汽车功率半导体市场规模有望呈现快速增长 . 9 图 10：新能源车上功率半导体的应用图示 . 10 图 11：全球新能源汽车销量预测 . 10 图 12：我国新能源汽车产量高速增长 . 10 图 13：功率半导体产品性能结构分布 . 11 图 14： SiC 功率半导体市场规模预测 . 12 图 15： GaN 市场规模预测 . 13 图 16： 2018 年 全球功率半导体市场份额情况 . 13 图 17： 2018 年全球功率 IC 市场格局 . 14 图 18： 2018 年全球 MOSFET 市场格局 . 14 图 19： 2018 年全球 IGBT 市场格局 . 15 图 20： 2018 年中国功率半导体市场格局 . 15 图 21：扬杰科技近年来营收表现 . 16 图 22：华润微近年来营收表现 . 16 图 23：斯达半导近年来营收表现 . 17 图 24：安世集团近年来营收表现 . 17 表 1：功率半导体主要产品的特性及应用领域 . 6 表 2：三代半导体材料特点与应用一览 . 12 表 3：安世集团在其各产品线上的行业排名 . 18 表 4： 2018 年安世集团收入结构（分地区，万元） . 18 表 5： 2018 年安世集团收入结构（分产品） . 18 识别风险， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 / 20 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 一、功率半导体 ：粗电变精电，四百亿美元大市场 （一） 功率半导体是负责电能转换与电路控制的核心元件 功率半导体属于半导体的一个细分领域，是电子领域实现电能转换和电路控制的核心器件，主要用于电子装置中电压和频率、直流交流转换等 ， 可以分为功率 IC和功率分立器件 两 大类 。 功率 IC，是电力电子器件技术与微电子技术相结合的产物 ， 是把控制电路和大功率器件都集成在同一块芯片上的高度集成电路。功率 IC主要应用产品是电源管理 IC，在电子设备中承担变换、分配、检测等电能管理功能。由于在电子设备系统中每个模块所需供电电压和电流各不相同，需要电源管理芯片，把电源提供的电压用不同方法按照需要进行转换和调节，以满足各个模块的电压需求。电源管理 IC是电子设备最基本的组成部分，目前主要应用于计算机、网络通信、消费电子和工业控制等领域。 功率分立器件 主要 包括 二 三 极管、晶体管和晶闸管 等 ， 根据耐压、工作频率不同，各自适用于不同领域。 其中，晶体管 是分立器件的主要组成部分， 细分 产品 包括 双极型晶体管、 MOSFET（ 金属氧化物半导体场效晶体管 ）和 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。 MOSFET 和 IGBT 由于产品性能优越， 近年来 市场规模增长较快 ， 结构占比 不断提升 。 图 1： 功率半导体产品及分类 数据来源：广发证券发展研究中心 二极管 ， 是最常用的电子元件之一，它最大的特性就是单向导电底性。二极管一般分为大功率、中功率和小功率二极管三类。大功率二极管一般用于电源部分。二极管的应用范围很广，主要都是利用它的单向导电性。它可以用于整流、检波、钳位、限幅以及在脉冲与数字电路中作为开关元件。另外，利用二极管的反向击穿特性，可以制作成稳压管。 目前，主要应用于电子和工业领域。 晶闸管 ， 是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作。晶闸管按其导通及控制方式可分为双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断晶闸管、 BTG晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管等多种。晶闸管现已 被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流二极管功率半导体功率分立器件功率 IC晶体管晶闸管其它器件驱动 IC其它 ICB J TMO SF ETI G B T电源管理 ICA C / D C 、 D C / D C识别风险， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 6 / 20 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 的设备。 晶体管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的 PN结，两个 PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有 PNP和 NPN两种 。 目前，主流的晶体管产品包括 MOSFET 和 IGBT 两种。MOSFET 凭借着高频、驱动简单、抗击穿性好等特点，广泛应用于 消费电子、通信、工业控制、汽车电子等领域 。 IGBT 的 开关特性可以实现直流电和交流电之间的转化或者改变电流的频率，有逆变和变频的作用，可以应用于逆变器、变频器、开关电源等领域。 表 1：功率半导体主要产品 的 特性及应用领域 类型 可控性 驱动形式 导通 电压 特点 应用领域 二极管 不可控 电流驱动 单向 低于 1V 电压电流较小， 只能单向导电 电子、工业 晶闸管 半控 电压驱动 单向 1000V 以上 体积小、耐压高 工业、变频器、电焊机 MOSFET 全控 电压驱动 双向 10-1000V 能承受高电压， 不能放大电压 消费电子、通信、工业控制、汽车电子等领域 IGBT 全控 电压驱动 双向 600V 以上 开关频率高， 不耐超高压， 可改变电压 轨交。工控、新能源、白色家电 功率 IC 功率 IC 是把控制电路和大功率器件都集成在同一块芯片上的高度集成电路 体积小、重量轻、寿命长、性能好、便于大量生产 计算机、网络通信、消费电子和工业控制 数据来源： ittbank， 广发证券发展研究中心 （二） 四百亿美金大市场，中国市场需求占比 35% 近年来，功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子拓展至新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多市场，市场规模呈现稳健增长态势。根据 IHS Markit 数据 ， 2018年全球功率 半导体 市场规模约为 391亿美元，预计至 2021年市场规模将增长至 441亿美元，年化增速为 4.1%。 图 2：全球 功率半导体 市场规模 及增速 图 3： 中国功率半导体市场规模及增速 数据来源： IHS Markit，广发证券发展研究中心 数据来源： IHS Markit，广发证券发展研究中心 -6%-3%0%3%6%9%12%01002003004005002014 2015 2016 2017 2018 2019E2020E2021E全球功率半导体（亿美元） 增速-4%0%4%8%12%16%03060901201501802014 2015 2016 2017 2018 2019E2020E2021E中国功率半导体（亿美元） 增速识别风险， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 / 20 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 中国已成为世界最大功率半导体消费市场，未来仍有望保持高速发展。 目前国内功率半导体产业链正在日趋完善，技术也正在取得突破。同时，中国也是全球最大的功率半导体消费国， IHS Markit 数据显示， 2018 年 中国 市场需求规模达到 138 亿美元，增速为 9.5%，占全球需求比例高达 35%，并且 预计未来中国功率半导体将继续保持较高速度增长， 2021 年市场规模有望达到 159 亿美元， 年复合 增速达 4.8%。 图 4： 2017年全球功率半导体市场 产品 结构 图 5： 2018年 中国 功率半导体市场 产品 结构 数据来源： Yole、 IHS、 Gartner，广发证券发展研究中心 数据来源： IHS Markit，广发证券发展研究中心 在 全球 功率半导体市场，功率 IC 和功率分立器件几乎平分了整个市场份额 。 根据Yole、 IHS、 Gartner 数据汇总分析， 2017年， 功率 IC 和功率器件 全球 市场份额 分别为 54% 和 46%。其中，在功率分立器件市场中， MOSFET 和 IGBT 占比较大，分别为 17% 和 15%，功率二极管 /整流桥占比稍低，为 12%。 在中国功率半导体市场，电源管理 IC、 MOSFET 和 IGBT 合计占据了 95%的市场份额。其中，电源管理 IC 市占率 高达 61%，占比最大， MOSFET 和 IGBT 市场份额分别为 20% 和 14%。 得益于下游消费电子、新能源汽车、通讯行业近几年的快速发展， 电源管理 IC 市场近几年 持 稳健增长 的态势 ， 截止 2018 年，中国电源管理 IC 市场规模已达 84.3 亿美元。 同时， 未来伴随新能源汽车行业的快速发展， MOSFET 和IGBT 也将迎来 广阔 的成长空间。 图 6： 2017年全球功率半导体 市场 下游结构 数据来源： IHS Markit，广发证券发展研究中心 54%17%15%12% 2%功率 IC MOSFET 功率二极管 /整流桥 IGBT 其他61%20%14%5%电源管理 IC MOSFET IGBT 其他23%20%20%18%15%4%工业控制 消费电子 计算机 汽车电子 网络通信 其他识别风险， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 8 / 20 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 随着功率半导体产品类别不断拓展以及性能的不断提升， 下游应用领域也不断的拓宽。目前，功率半导体应用已经从传统的工业控制、 4C产业、轨道交通领域拓展到新能源发电、新能源汽车、智能电网和 LED照明等新兴领域。从 2017 年全球市场份额看， 根据 IHS Markit数据， 工业控制占比最高为 23%，其他领域，消费电子占比 20%，计算机占比 20%，汽车电子占比 18%，网络通讯占比 18%。近几年来，以新能源汽车和光伏发电为代表的新能源行业发展迅速， 未来该领域的市场占比有望进一步提升。 二、 新能源车 带来 明显 增量需求，第三代半导体 材料助力行业增长 （一） 新能源汽车有望带动功率半导体需求增长 相比传统燃油车， 新能源车中功率半导体价值量提升 幅度 较大 。 根 据 Strategy Analytics统计数据 ，传统燃油汽车半导体价值量为 375美元， 48V/MHEV为 475美元，FHEV/PHEV为 740美元， BEV为 750美元。在增加的半导体价值量中，功率板半导体占比较大。 其中， FHEV/PHEV相比传统燃油汽车，半导体用量增加 365美元 ， 仅功率半导体的价值量就增加 300美元，占新增半导体用量的 82%。而在 BEV中，功率半导体的价值量就高达 455美元，占 BEV所用半导体用量的 61%。 图 7： 新能源车用功率半导体价值量提升 明显 数据来源： Strategy Analytics，广发证券发展研究中心 随着汽车不断朝向电动化和智能化的方向发展，单车功率半导体的用量有望大幅提升。据 IHS预测，从 2014年到 2022年， 平均 单车功率半导体价值量将从 61.45美元 上升到 78.21 美元， 年复合增速为 3.5%。 其中 ， 功率 IC 涨幅 较大 ，单车价值量 将从 21.1 美元 上升到 29.8 美元。功率器件价值量则是将从 35.7 美元上升到 38.5 美元， 功率模组将从 5 美元 上升到 6.83 美元。 0100200300400500600700800燃油汽车 48V/MHEV FHEV/PHEV燃油汽车半导体用量 功率半导体增加价值量 传感器增加价值量 MCU 其他识别风险， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 9 / 20 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 图 8： 平均 单车 功率半导体价值量 持续 增长 数据来源： IHS Markit，广发证券发展研究中心 新能源汽车行业的快速发展， 将 持续拉动汽车领域功率半导体市场规模。据 IHS 数据预测，从 2016 年到 2023年，汽车领域功率半导体市场规模将从 78.86 亿美元增长到 136.3 亿美元，年复合增长率为 8%。其中，占比较大的功率 IC 市场规模从 42.61 亿美元增长到 70.1亿美元，功率分立器件市场规模将从 32.31 亿美元到 50.44 亿美元。占比较小的功率模组市场规模增长幅度最大，将从 3.94 亿美元增长到 15.76 亿美元，年复合增速为 22%。 图 9： 汽车功率 半导体 市场规模 有望呈现快速增长 数据来源： IHS，广发证券发展研究中心 功率半导体在汽车的应用领域主要包括动力控制、照明、燃油喷射、底盘安全等系统。 在传统 燃油 汽车中， 功率半导体主要应用在 启动、发电和安全领域。由于新能源汽车的动力产生机制和运作模式都与传统燃油汽车有较大的差别，在新能源汽车中，很多系统都需要高压电路，电池输出的电压需要经过电压转换电路（ DC-DC）进行频繁的电压和电流变换 处理。 此外， 新能源汽车的运作 还需要大量的 DC-AC逆变器、变压器、换流器等，这些对 IGBT、 MOSFET、二极管等半导体器件的需求量也有大幅增加。 0204060801002014 2015 2016 2017E 2018E 2019E 2020E 2021E功率模组（美元） 功率 IC（美元）功率分立器件（美元） 功率半导体合计（美元）0204060801001201401602016 2017 2018 2019E 2020E 2021E 2022E 2023E功率 IC（亿美元） 功率分立器件（亿美元） 功率模组（亿美元）识别风险， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 10 / 20 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 图 10：新能源车上 功率半导体 的应用 图示 数据来源： 汽车之家 ， 广发证券发展研究中心 随着世界各国对节能环保提出了更高的要求，全球新能源汽车市场发展迅猛，未来仍有 较大 的成长空间。 根据 Marklines 数据， 截止 2018年，全球纯电动新能源车销量为 200.1 万辆，预计到 2025年， 全球新能源汽车销量将达到 1500 万辆 ，增长前景广阔。 近年来， 中国新能源汽车市场保持高速增长 。据国家统计局数据， 2014 年到 2018 年，我国新能源汽车产量从 7.8 万辆增长到 125.7 万辆，年复合增速高达 74%。 2019上半年，中国新能源汽车产量为 61.4 万辆，同比增长 48.5 %。 图 11： 全球新能源汽车销量预测 图 12：我国 新能源汽车产量高速增长 数据来源： Marklines， 广发证券发展研究中心 数据来源： 国家统计局 ，广发证券发展研究中心 综合以上分析， 功率半导体是新能源汽车中的重要的组成部分，在汽车不断朝向智能化和电动化方面迈进的同时，会对功率半导体产生 明显 的需求，单车功率半导体价值量会大幅提升。此外， 随着全球不断出台政策，推进新能源汽车行业的发展，新能源汽车的市场规模在未来几年将依然保持高速增长。 我们认为， 新能源汽车市场规模不断扩大将 明显拉动 上游功率半导体市场 的需求增长 。 020040060080010001200140016002015 2016 2017 2018 2019E 2020E 2021E 2025E全球新能源汽车销量（万辆）0204060801001201402014 2015 2016 2017 2018 2019H1新能源汽车产量（万辆）