功率半导体IGBT：高壁垒和高景气的黄金赛道.pdf

敬请参阅末页重要声明 及评级说明 证券研究报告 电子 行业研究 /深度 报告 主要观点： 功率半导体： 400 亿美金 大市场 ，成长稳健波动小 功率半导体 的作用是在转换和控制电力时提高能量转化效率 （理想转化率100%）， 根据 IHS， 2019 年 全球 功率半导体市场 400 亿美金， 19-25 年复合增速 4.5%，功率半导体是电力电子装置的必备，周期性相对较弱，行业整体增长稳健， 19 年全球半导体整体下行期功率龙头英飞凌营收逆势新高。 IGBT 是 新一代 功率半导体 中 最典型 、 增速最快的赛道： IGBT 占新能源车成本约 8%，且相对燃油车来说是纯增量： 电动车成本40%-50%是动力电池， 15%-20%是电驱动系统，而 IGBT 占电驱动系统成本接近一半，是电动车相对燃油车重要的新增零部件。 2019 年全球 IGBT 市场 超过 50 亿 美金， 其中 车载 IGBT 约占 1/4。预计 2025 年仅车载 IGBT 全球市场空间就有 接近 60 亿美金，相当于再造一个 IGBT 市场，而在光伏风电和充电桩（ IGBT 占直流充电桩接近 20%成本）等其他市场带动下， IGBT整体市场也有望在 2025 年超过 100 亿美金。 IGBT 迭代慢、壁垒高：利于业内玩家持续强化护城河 IGBT 领域技术更迭较慢 ， 部分 产品可以用到 5-10 年之久， 同时 IGBT 的进入壁垒是功率半导体里最高 ， 从芯片设计到模组都需要 很长时间 技术 积累以及在实际应用中不断调试 ， 注重资深工程师的经验积累 ， 高壁垒重积累的特性利于业内玩家持续强化护城河。 IGBT 国产龙头份额仅 2.2% ，国产替代任重道远 高 壁垒 高技术含量带来 IGBT 市场集中度高 ， 且基本被欧美日垄断： 过去四年 IGBT CR5 的全球市占率基本在 65%-70%，国内 IGBT 龙头斯达半导全球市占率 仅 2.2%；在国内供应链安全 时常 受威胁的背景下， 下游客户纷纷增加国产供应商份额以备不时之需，国产替代逻辑顺畅 。 庞 大的本土下游需求 +国产替代浪潮下，国内已经实现 0-1 突破的优秀 IGBT 公司，将迎来未来 5-10 年 1-N 的黄金发展机遇期。 投资建议 功率半导体 市场空间大 、产品认证时间长、产品迭代慢且注重工程师经验和供应商口碑积累，是半导体里的优质赛道，同时 功率半导体领域 技术和产品在 不断创新发展， 最新一代典型产品 IGBT 受益于行业产品升级（应用场景和占比提升） +汽车电动化、清洁能源占比提升等带来的超高景气度 +国产替代提升份额 ，预计未来 5 年国内 IGBT 行业 会有非常好的成长性 。 我们建议重点关注 A 股 IGBT 龙头 斯达半导， 功率分立器件和 ODM功率半导 体 IGBT： 高壁垒和高景气的黄金赛道 行业 评级： 买 入 报告 日期 ： 2020-07-06 行业指数与沪深 300 走势比较 分析师： 尹沿技 执业证书号： S0010520020001 联系人：郑磊 执业证书号： S0010120040032 邮箱： zhengleihazq 相关报告 1. 科技产业策略专题系列一：华安证 券 _策略研究 _策略专题 _新动能当立， 科技长牛会不会来？ 从长周期视 角看当前科技股的位置 2020-04-08 2. 科技产业策略专题系列二 ：华安证 券 _策略研究 _策略专题 _聚焦 5G 应用，探寻最佳赛道 从产业视角看当前 5G 投什么 2020-05-07 -50%0%50%100%150%200%250%半导体 沪深 300电子 |半导体 /行业深度 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 2 / 31 证券研究报告 双龙头 闻泰科技， LED 龙头并在国家大基金助力下切入第三代 GaN/SiC 功率半导体的 三安光电， MOSFET 和 IGBT 功率半导体代工厂商 华润微 ， 积极谋求 向 MOSFET/IGBT 产品升级的传统功率半导体细分龙头 捷捷微电、扬杰科技； 建议关注 功率半导体领域 IDM 厂商 士兰微 ， 以及即将上市的 三个公司： MOSFET 厂商 新洁能 、 细分 IGBT 龙头 比亚迪半导体、中车时代半导体 。 风险提示 新能源车 发展 不达预期的风险；国内厂商技术 跟 国外差距进一步拉大 的风险 ；宏观经济导致行业景气下降的风险。 推荐关注公司盈利预测与评级 ： 公 司 EPS（元） PE 2020E 2021E 2022E 2020E 2021E 2022E 斯达半导 1.10 1.51 2.12 183.9 133.6 95.6 闻泰科技 3.01 4.06 5.03 42.88 31.37 25.02 三安光电 0.42 0.56 0.74 59.02 43.92 33.46 华润微 0.40 0.53 0.63 129.2 96.7 81.2 捷捷微电 0.5 0.63 0.79 61.04 48.25 38.39 扬杰科技 0.63 0.80 1.04 53.00 41.53 31.85 资料来源： wind 一致性预期 ， 华安证券研究所 电子 |半导体 /行业深度 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 3 / 31 证券研究报告 正文 目录 1 皇冠明珠： IGBT 是新一代功率半导体的典型应用 . 5 1.1 功率半导体行业整体成长稳健，周期性相对小 . 5 1.2 功率半导体产品梯次多， IGBT 是新一代中的典型产品 . 6 1.3 IGBT 产业链与三种业务模式 . 8 1.4 IGBT 产品更新慢，价格稳定 . 8 1.5 IGBT 技术和壁垒极高，产品重经验，品牌重积累 . 9 1.6 IGBT 行业驱动因素清晰，天花板上移驱动力强 . 10 1.7 IGBT 竞争格局：欧美日基本垄断，国产份额极低 . 13 2 确定高增：未来五年 IGBT 高景气驱动因素 . 14 2.1 IGBT 占 新能源车成本近 8%，且是纯增量产品 . 14 2.2 IGBT 持续受益于光伏和风电在能源结构中占比提升 . 16 2.3 白色家电的变频驱动 IGBT 持续成长 . 17 2.4 工控领域是 IGBT 应用的基本盘 . 18 3 市场高关注：如何看待第三代半导体材料对 IGBT 的挑战 . 19 3.1 宽禁带半导体介绍 . 19 3.2 受制于成本问题，未来 3-5 年 IGBT 仍是最重要的应用 . 20 3.3 长期视角：国内 IGBT 国产替代的同时，也有对 SIC 进行前瞻布局 . 21 4 投资建议： . 22 4.1 斯达半导 . 23 4.2 闻泰科技 . 25 4.3 三安光电 . 26 4.4 华润微 . 27 4.5 捷捷微电 . 28 4.6 扬杰科技 . 29 风险提示： . 30 电子 |半导体 /行业深度 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 4 / 31 证券研究报告 图表目录 图表 1 功率半导体产品范围示意图 . 5 图表 2 全球功率半导体市场规模 . 6 图表 3 功率半导体的产品演进 . 7 图表 4 全球功率分立器件细分产品销 售占比 . 7 图表 5 IGBT 三种商业模式和代表厂商 . 8 图表 6 IGBT 芯片历史上的 6 代产品升级 . 9 图表 7 IGBT 和 MOSFET 主要的应用领域 . 11 图表 8 IGBT 下游应用领域布局 . 11 图表 9 全球 IGBT 市场规 模和增速 . 12 图表 10 我国 IGBT 产销量变化 . 12 图表 11 我国 IGBT 市场规模和增速 . 13 图表 12 IGBT 竞争格局：基本被欧美日垄断 . 13 图表 13 IGBT 三大产品形式的竞争格局 . 14 图表 14 IGBT 在新能源车中的应用 . 15 图表 15 电动车的成本结构 . 15 图表 16 国内车载 IGBT 市场规模测算 . 16 图表 17 全球光伏新增装机 . 16 图表 18 国内光伏发电占总发电量比 例 . 17 图表 19 全球工控市场极度分散，需求保持稳定 . 18 图表 20 化合物半导体和 SI 基性能对比 . 19 图表 21 化合物半导体的主要应用领域 . 20 图表 22 SIC MOS 相比于 SIC 的优势 . 20 图表 23 中车时代电气的 SIC 肖特基产品 . 22 图表 24 重点公司估值 . 23 图表 25 斯达半导主营业务营收占比 . 23 图表 26 斯达半导营收和利润持续增长（亿元） . 24 图表 27 斯达半导费用率持续下降，规模效应初显 . 24 图表 28 闻泰科技收入和利润情况（亿元） . 25 图表 29 闻泰科技营收构成 . 25 图表 30 三安光电营收和利润增长情况（亿元） . 26 图表 31 华润微营收和利润持续增长（亿元） . 27 图表 32 捷捷微电主营业 务营收占比 . 28 图表 33 捷捷微电营收和利润持续增长（亿元） . 28 图表 34 扬杰科技主营业务营收占比 . 29 图表 35 扬杰科技营收和利润持续增长（亿元） . 30 电子 |半导体 /行业深度 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 5 / 31 证券研究报告 1 皇冠明珠： IGBT 是 新一代 功率半导体 的 典型应用 1.1 功率半导体行业整体成长稳健，周期性 相对 小 功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。 功率半导体细分为功率器件（分立器件 的一支 ）和功率 IC（集成电路 的一支 ） 。 理想情况下， 完美的转化器在打开的时候没有任何电压 损失 ，在开闭转换的时候没有任何的功率损耗 ， 因此 功率半导体 这个 领域的产品和技术创新 ，其目标 都 是为了 提高能量转化效率。 下图带阴影部分均是功率半导体 ： 图表 1 功率半导体产品范围示意图 资料来源： 华润微招股说明书 ，华安证券研究所 根据 IHS 统计， 2019 年全球 功率半导体 市场规模约为 400 亿美元 ， 预计 2019-2025年全球功率半导体 CAGR 4.5%； 根据华润微招股说明书， 中国是全球最大的功率半导体消费国 ， 2018 年市场需求规模达到 138 亿美元，增速为 9.5%， 占全球需求比例达 35.3%。 半导体分立器件光电子传感器功率器件二极管晶体管IGBTMOSFET双极型晶体管晶闸管小信号集成电路 IC模拟 IC功率 ICAD/DCDC/DC电源管理 IC驱动 IC放大器比较器数字 IC数据转换 IC转接口 IC电子 |半导体 /行业深度 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 6 / 31 证券研究报告 1.2 功率半导体 产品 梯次多， IGBT 是 新一代中的典型产品 功率 分立器件 的演进路径基本为 二极管 晶闸管 MOSFETIGBT， 其中， IGBT是功率半导体 新一 代 中的典型产品 。 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT(双极型三极管 )和 MOSFET(绝缘栅型场效应管 )组成的全控 -电压驱动的功率半导体， IGBT 既有 MOSFET 的开关速度快、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， 在高压、大电流、高速等方面是其他功率器件不能比拟的，因而是电力电子领域较为理想的开关器件， 也 被誉为“电力电子器件里的 CPU”。 图表 2 全球功率半导体 市场规模 资料来源： IHS Market，华安证券研究所 345 328 334 369391 404422 4417.3%-4.9%1.8%10.5%6.0%3.3%4.5% 4.5%-6.0%-4.0%-2.0%0.0%2.0%4.0%6.0%8.0%10.0%12.0%0501001502002503003504004505002014 2015 2016 2017 2018 2019E 2020E 2021E全球功率半导体（亿美元） 增长率（ %）电子 |半导体 /行业深度 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 7 / 31 证券研究报告 图表 3 功率半导体的产品演进 类型 二极管 晶闸管 MOSFET IGBT 发展时间 20 世纪 50 年代发明 60-70 年代快速发展 80 年代 -90年代 21 世纪开始 逐渐成熟 电压 低于 1V 几千伏 10-1000V 600V 以上 应用领域 电子设备、工业 、汽车 工业、 UPS、变频器 电机、逆变器、汽车、工控 电动汽车、高铁、光伏、风电、家电工控 市场现状 门槛相对较低，国内厂商首先替代的领域 中低压市场可以替代，高端在追赶 自给率低，国内龙头斯达半导 2.2%市占率 代表厂商 英飞凌、意法半导体、东芝、安世半导体（闻泰）、捷捷微电、扬杰科技、苏州固锝、 英飞凌、意法半导体、TI、 NXP、安世半导体（闻泰）、士兰微、比亚迪微电子、华润微等 英飞凌、意法半导体、东芝、三菱电机、富士电机、斯达半导、华润微、比亚迪微电子、中车时代电气、山东科达 数据来源： itt bank， 华安证券研究所 根据 Yole 等相关统计， 目前全球功率半导体 中约 50%是功率 IC，其余的一半是功率分立器件； 在 功率分立器件 销售 2017 年 占比中， MOSFET 占比最高，约占 31%，其次是二极管 /整流桥占比约 29%， 晶闸管和 BJT 等占分立器件约 21%， IGBT 占比19%，但是 其 复合 增速 是所有产品中 最快 的 。 图表 4 全球功率分立器件细分产品销售占比 资料来源： WSTS，华安证券研究所 IGBT19%小功率晶体管、BJT、晶闸管21%MOSFET31%二极管 /整流桥29%电子 |半导体 /行业深度 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 8 / 31 证券研究报告 1.3 IGBT 产业链与三种业务模式 IGBT 的产业链包括了上游的 IC 设计，中游的制造和封装，下游则包括了工控、新能源、家电、电气高铁等领域； IGBT 企业 有 三种 业务 模式： 图表 5 IGBT 三种商业模式和代表厂商 商业模式 代表厂商 IDM 厂商 英飞凌、意法半导体、比亚迪微电子、中车时代、士兰微等 设计厂商 英飞凌、意法半导体、斯达半导、中科君芯等 模组 赛米控、斯达半导、江苏宏微、中车西安永电等 数据来源：公开资料整理，华安证券研究所 IDM： IDM 模式即垂直整合制造商，是指包含电路设计、晶圆制造、封装测试以及投向消费市场全环节业务的企业模式， IGBT 芯片、快恢复二极管芯片设计只是其中的一个部门，同时企业拥有自己的晶圆厂、封装厂和测试厂。该模式对企业技术、资金和市场份额要求极高，目前仅有英飞凌、三菱等少数国际巨头采用此模式； 模组 ：如丹佛斯、赛米控等 ； Fabless 模式 ： Fabless 是 F