半导体研究系列-电力电子“CPU”之IGBT

强驴

2021-09-15 09:41·每日研讨纪要

在正式开始之前，先做一下风险提示：

本文所有内容均是产业研究和公司研究的案例，不构成任何投资建议，不构成任何投资推荐。另外还有三点值得注意：

1.短期价格波动几乎不可预测。但巨大利益驱使下市场上会充斥神预测。

2.再好的生意，如果基本条件发生大的变化，也有失败的风险。

3.估值过高的好公司，随着流动性收紧，如果利润增长没有达到预期，也有可能长期回调。

之前的文章介绍了功率半导体，其为半导体重要组成，是进行电能（功率）处理的核心器件，用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。根据产品形态，功率半导体可分为器件、IC两大类。常见功率器件MOSFET、IGBT，性能不同，使用场景上各有侧重。

今天主要是介绍IGBT这一领域，IGBT绝缘栅双极型晶体管，由双极结型晶体管（BJT）和金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件,是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品，是工业控制及自动化领域的核心元器件，其作用类似于人类的心脏，能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等，以实现精准调控的目的。因此，IGBT 被称为电力电子行业里的“CPU”，广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域。

从 20 世纪 80 年代至今，IGBT 芯片经历了 6 代升级，从平面穿通型（PT）

到沟槽型电场—截止型（FS-Trench），芯片面积、工艺线宽、通态饱和压降、关断时间、功率损耗等各项指标经历了不断的优化，断态电压也从 600V 提高到6500V 以上。

（斯达半导招股）

IGBT 模块是变频器、逆变焊机等传统工业控制及电源行业的核心元器件，且已在此领域中得到广泛应用。目前，随着工业控制及电源行业市场的逐步回暖，

预计 IGBT 模块在此领域的市场规模亦将得到逐步扩大，传统领域增速稳定。

另外在国际节能环保的大趋势下，IGBT 下游的新能源汽车、变频家电、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。

1）新能源汽车行业

IGBT 模块在新能源汽车领域中发挥着至关重要的作用，是新能源汽车电机

控制器、车载空调、充电桩等设备的核心元器件。一般来说，A00-A0级别的微型车主驱逆变IGBT价值量在100美元左右，A级轿车、紧凑级SUV新能源车的主驱逆变IGBT价值量在200美元左右，而B级轿车、中大型SUV的价值量可达350美元以上。 根据2020年新能源汽车的销售结构，单车主驱逆变IGBT价值量平均为约220美元。我们以此假设进行测算，2020年全球新能源车用IGBT市场约为6.88亿美元，至2025年，若全球新能源汽车销量达到1200万辆，届时全球新能源车用主驱逆变IGBT市场可达26.40亿美元，CAGR高达30.86%。若考虑车载OBC及辅助逆变等系统的应用，至2025年全球车用IGBT市场规模有望逾40亿美元。

IGBT 主要应用于新能源汽车领域中以下几个方面：

2）新能源发电行业

新能源发电主要以光伏发电和风力发电为代表。根据光伏行业协会，预计2021年全球光伏新增装机将达到160GW，我国新增装机将达60GW。以1.1的容配比计算，2021年全球光伏逆变器装机容量为145.46GW，2020年光伏逆变器的成本约为0.165元/W，IGBT模块约占逆变器成本9%左右，以此测算到2021年IGBT模块在光伏发电的全球市场规模约为21.60亿元。未来随着光伏新增装机量的不断提升，光伏逆变IGBT市场也将不断成长。

由于新能源发电输出的电能不符合电网要求，需通过光伏逆变器或 风力发电逆变器将其整流成直流电，再逆变成符合电网要求的交流电后输入并网。IGBT 模块是光伏逆变器和风力发电逆变器的核心器件，新能源发电行业的迅速发展将成为 IGBT 模块行业持续增长的又一动力。

另外，储能市场的快速发展将拉动对IGBT的需求。光伏、风电等新能源发电具有间歇性、波动性等不稳定因素，储能系统能对此进行平抑、消纳，平滑新能源发电的输出。随着新能源发电在整体能源结构中的占比不断提升，发电侧的储能建设需求将迎来快速发展。此外，储能系统在输配电侧能够用于调峰调频，增加电网稳定性，在用户侧能够作为备用电源，亦能够削峰填谷实现电价套利，发展前景广阔。

斯达半导

嘉兴斯达半导体股份有限公司成立于2005年4月，是一家专业从事功率半导体芯片和模块尤其是IGBT芯片和模块研发、生产和销售服务的国家级高新技术企业。公司总部位于浙江嘉兴，占地106亩，在上海和欧洲均设有子公司，并在国内和欧洲设有研发中心，是目前国内IGBT领域的领军企业。

公司主要产品为功率半导体元器件，包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等等。公司成功研发出了全系列IGBT芯片、FRD芯片和IGBT模块，实现了进口替代。其中IGBT模块产品超过600种，电压等级涵盖100V～3300V，电流等级涵盖10A～3600A。产品已被成功应用于新能源汽车、变频器、逆变焊机、UPS、光伏/风力发电、SVG、白色家电等领域。

公司核心创始团队为高端海归人才，回国创业专注IGBT相关技术的自主研发，不断实现突破。成长路线上，公司走的是先模块后芯片的发展道路：发展初期自主研发IGBT模块产品，内部芯片主要采用英飞凌等海外厂商产品，将其封装成模块产品销售，较快取得市场突破和客户认可，为后续推广自有芯片产品打下基础。公司自 2005 年设立以来一直专注于 IGBT 芯片的自主研发，分别于 2011 年和 2015 年成功独立地研发出 NPT 型芯片和 FS-Trench 芯片，并量产制造成模块，应用于工业控制及电源、新能源、变频白色家电等行业。

据公司官网披露，公司模块产品型号高达882种，显著多于可比公司。不同于数字电路，功率半导体不遵循摩尔定律，功率器件的研发迭代相对较慢，公司积累深厚且产品开发完善，能够满足不同客户的需求。

公司已经在工业和汽车领域积累了众多优质客户资源，在工业领域主要配套英威腾电气、汇川技术、众辰电子等；车规市场配套国内先进的电驱动厂商汇川技术、上海电驱动、巨一动力等，已成为国内汽车级IGBT模块的领军企业。未来公司有望凭借汇川技术、上海电驱动、英威腾等优质的客户资源，进一步拓宽终端客户范围。IGBT要承受高电压、高温、振动等恶劣环境，客户对产品的可靠性、一致性验证要求高，对车规产品更是如此。汽车设计寿命一般在15年20万公里左右，远大于消费电子产品寿命要求，且汽车上使用的电子元件众多，要保证整车达到高可靠性，对系统组成的每一个部分都具有相当高的要求，因此车规级别的电子元件验证周期通常长达2年及以上。目前公司在国内车规级IGBT领域排名第三，仅次于英飞凌和比亚迪。

公司现有业务均采用Fabless模式，公司将设计好的芯片委托给芯片代工企业制造，公司自身专注于芯片设计。公司与国内领先的功率半导体代工厂商华虹半导体、上海先进半导体建立了深厚的合作关系，稳定、高质量的晶圆代工资源为公司的发展提供了坚实的支撑。公司发布定增公告，拟自建晶圆产线用于生产高压IGBT芯片及SiC芯片，项目达产后将形成年产36万片功率半导体芯片的生产能力，这意味着公司将以IDM模式运营高压IGBT芯片和SiC芯片业务，有利于公司进行相关产品的研发和生产，更好地实现产能保障和成本控制。竞争的几家车规级公司都是自建产线。

股东

公司控股股东为香港斯达，实际控股人为沈华和胡畏夫妇，其通过香港斯达合计间接持有公司44.54%股权，持股较为集中，股权结构稳定。

财务分析：

凭借领先的技术和强大的市场开拓能力，公司收入和净利润均实现快速增长。2020年，公司实现收入9.63亿元，同比增长23.55%；实现归母净利润1.81亿元，同比增长33.56%，保持快速增长。公司2015-2020年收入年均复合增速高达30.66%，归母净利润年均复合增速高达69.48%。

2021年上半年，公司实现营业收入7.19亿元，同比增长72.62%；上半年实现归母净利润1.54亿元，同比增长90.88%；上半年扣非归母净利润1.42亿元，同比增长105.13%。

在研发上研发费用也是持续增长，费用下降。

上半年车规级IGBT模块合计配套超过20万辆新能源汽车，预计下半年配套数量将进一步增加；第六代1200VIGBT芯片在12寸产线实现大批量生产；第七代车规级650V/750VIGBT芯片研发成功，预计2022年开始批量供货；

　　第六代650V/750VIGBT芯片新增多个双电控混动以及纯电动车型的主电机控制器平台定点，新增多个使用全SiCMOSFET模块的800V系统的主电机控制器项目定点，将对2023年-2029年公司新能源汽车IGBT模块和SIC模块销售增长提供持续推动力；

　　光伏领域：公司使用自主IGBT芯片的模块和分立器件在国内主流光伏逆变器客户开始大批量装机应用；

　　车规级SGTMOS领域：公司车规级SGTMOSFET（split-gatetrenchMOSFET）开始小批量供货。

参考资料：

斯达半导招股书

开源证券研报

公司官网

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