電子行業(yè)IGBT：功率半導(dǎo)體皇冠上的明珠

1、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 絕緣柵雙極型晶體管，兼具BJT和MOSFET兩者的優(yōu)點。參照斯達半導(dǎo)招股說明書，IGBT是由BJT 和MOSFET 組成的復(fù)合功率半導(dǎo)體器件，既有MOSFET 的開關(guān)速度 高、輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)損耗小的優(yōu)點，又有BJT 導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小 的優(yōu)點，因而是電力電子領(lǐng)域較為理想的開關(guān)器件，是未來應(yīng)用發(fā)展的主要方向。作為工業(yè)控制及自動化領(lǐng)域的 核心器件，IGBT 模塊在電機節(jié)能、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、家用電器、汽車電子、新能源發(fā)電、新能 源汽車等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。1、I

2、GBT功率半導(dǎo)體皇冠上的明珠2請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明圖1：半導(dǎo)體分類示意圖資料來源：華潤微招股說明書，海通證券研究所參照斯達半導(dǎo)招股書，IGBT 核心技術(shù)為IGBT 芯片、快恢復(fù)二極管芯片的設(shè)計和生產(chǎn)以及IGBT模塊的設(shè)計、制 造和測試。芯片設(shè)計、生產(chǎn)和模塊設(shè)計、制造和測試均為IGBT模塊的核心生產(chǎn)工序。IGBT市場增長較快，周期性不明顯：參照斯達半導(dǎo)招股書， IGBT 下游應(yīng)用市場廣泛，客戶整體需求情況會受到宏觀經(jīng)濟周期的影響，但由于IGBT 作為新一代功率電力電子器件，市場增長較快，行業(yè)的周期性特征不太明顯。IGBT 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，下游客戶季節(jié)性需求呈現(xiàn)此消彼長的動態(tài)均衡關(guān)

3、系，其季節(jié)性特征不明顯，但是第一季度受到春節(jié)假期影響，工廠開工時間較短，因此第一季度銷售占全年比重較小。3請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明表1：IGBT融合了BJT與MOSFET的優(yōu)點資料來源：CSDN，海通證券研究所整理1、IGBT功率半導(dǎo)體皇冠上的明珠4請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明圖3：2017年全球功率器件市場份額（按銷售額）圖2：不同功率半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域MOSFET 31%二極管和整流 橋29%IGBT 19%小功率晶體 管、BJT、晶 閘管等21%資料來源：Applied Material官網(wǎng)，電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)，中國電子報，WSTS，賽迪智庫，海通證券研究所1、IGBT

4、功率半導(dǎo)體皇冠上的明珠IGBT 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，需求廣闊。結(jié)合中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，作為新型功率半導(dǎo)體器件的主流器件，IGBT已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、4C (通信、計算機、消費 電子、汽車電子)、航空航天、國防軍工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車等戰(zhàn) 略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。IGBT模塊是新能源汽車電控系統(tǒng)和直流充電樁的核心器件，成本約占到整車成本的10%，約占到充電樁成本的20%。新能源車（采用電源模塊）的爆發(fā)，極大地促進IGBT市場發(fā)展，包括出貨量和附加值。同時，軌道交通、配網(wǎng)建設(shè)、直流輸電、工業(yè)控制都將為IGBT提供較大的需求市場。中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)預(yù)測，到2020年，國內(nèi)IGBT市場

5、規(guī)模將超過200億元。5圖4：IGBT應(yīng)用領(lǐng)域27%20%5%11%31%圖5：國內(nèi)IGBT主要應(yīng)用領(lǐng)域2%4%軌道交通家電工控智能電網(wǎng)新能源發(fā)電新能源汽車其他請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明資料來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，海通證券研究所1、IGBT功率半導(dǎo)體皇冠上的明珠IGBT產(chǎn)業(yè)鏈長，技術(shù)和工藝壁壘較高設(shè)計：結(jié)合中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，國內(nèi)芯片設(shè)計廠商主要有中科君芯、山東科達、中航微電子、西安愛帕克、華潤上華、深 圳比亞迪、寧波達新、南京銀茂、吉林華微等。作為電力電子重要大功率主流器件之一，IGBT已經(jīng)廣 泛應(yīng)用于 家用電器、交通運輸、電力工程、可再生能源和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。在工業(yè)應(yīng)用方面，如交通控

6、制、功率變換、工 業(yè)電機、不間斷電源、風電與太陽能設(shè)備，以及用于自動控制的變頻器。在消費電子方面，IGBT用于家用電器、相機和手機。制造：結(jié)合中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)， IGBT供應(yīng)鏈已成熟，新公司較少，但逐步重塑。大多數(shù)IGBT廠商都涉足該領(lǐng)域有數(shù)十年 之久。品牌廠商與用戶之間的關(guān)系已經(jīng)建立，商業(yè)模式也已成形。然而，演進正在發(fā)生：隨著電動汽車市場的需 求增長，電源模塊正成為電動汽車市場價值鏈中的關(guān)鍵部分。越來越多的企業(yè)選擇進入電源模塊市場，以獲取該 市場的附加值。中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)預(yù)計未來電源模塊制造業(yè)務(wù)將變得非常艱難，因為有大量廠商參與競爭。功率器 件行業(yè)的制造材料主要有晶硅、塑封料、銅材等，銅材屬于重

7、要的戰(zhàn)略物資資源，對于銅材的需求來自多個領(lǐng) 域，功率器件行業(yè)僅占其需求端的很小一部分。塑封料占據(jù)了整個微電子封裝材料97%以上的市場。現(xiàn)在，已經(jīng) 廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體器件、集成電路、消費電子、汽車、軍事、航空等各個封裝領(lǐng)域，其采購價格將整體維持波 動上升。6請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明1、IGBT功率半導(dǎo)體皇冠上的明珠封裝：結(jié)合中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，封裝IGBT模塊所用芯片大多由英飛凌、ABB等國外公司提供，只有極少量的芯片由國內(nèi) 生產(chǎn)。IGBT模塊封裝流程:一次焊接一次邦線 二次焊接二次邦線 組裝上外殼、 涂密封膠固化灌 硅凝膠老化篩選。這些流程不是固化的，要看具體的模塊，有的可能不需要多

8、次焊接或邦線，有的則需要，有 的可能還有其他工序。在封裝方面，廠商面臨著諸多挑戰(zhàn)，如良率提升、失效降低、制造簡化、成本降低等。為 了實現(xiàn)這些目標，新設(shè)計和新材料嶄露頭角，獲得廠商使用。新的電源模塊解決方案靈感來自于智能手機等大批 量市場，集成嵌入式芯片的模塊通過光伏和汽車等領(lǐng)域進入IGBT市場。一些大型廠商也正在加快并購步伐，以 獲取更多的技術(shù)經(jīng)驗。圖6：IGBT模塊封裝圖示7請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明資料來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，海通證券研究所1、IGBT功率半導(dǎo)體皇冠上的明珠國內(nèi)外IGBT 市場規(guī)模持續(xù)上升：根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書援引自Yole的數(shù)據(jù)，IGBT雖然目前占整體功率半導(dǎo)體分

9、立器件市場份額仍然不大，但它代 表了未來的發(fā)展方向。全球IGBT市場規(guī)模在未來幾年時間將繼續(xù)保持穩(wěn)定的增長勢頭，市場規(guī)模至2018年將達 到60億美元。根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書，2016年，國內(nèi)IGBT市場規(guī)模達105.4億元，斯達半導(dǎo)招股書援引自集邦咨詢數(shù)據(jù)，2017 年中國IGBT市場規(guī)模預(yù)計為128億人民幣，2018年中國IGBT市場規(guī)模預(yù)計為153億人民幣，相較2017年同比增 長19.91%。2、新能源等新興需求加速IGBT行業(yè)增長圖7：2008-2016年我國IGBT市場規(guī)模120100806040200200820092010201420152016201120122013IGBT行業(yè)

10、市場規(guī)模：億元資料來源：斯達半導(dǎo)招股書，海通證券研究所8請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明9請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明2、新能源等新興需求加速IGBT行業(yè)增長傳統(tǒng)工業(yè)控制及電源行業(yè)支撐IGBT市場穩(wěn)步發(fā)展：根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書，IGBT模塊是變頻器、逆變焊機等傳統(tǒng)工業(yè)控制及電源行業(yè)的核心元器件，且已在此領(lǐng)域 中得到廣泛應(yīng)用。目前，隨著工業(yè)控制及電源行業(yè)市場的逐步回暖，我們預(yù)計IGBT模塊在此領(lǐng)域的市場規(guī)模亦 將得到逐步擴大。變頻器行業(yè)：根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書援引前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測算，2016年我國變頻器行業(yè)的市場規(guī)模為416.77億元，平均4年復(fù)合增長率為8.74%。2017年我國變頻

11、器市場規(guī)模約453.2億元。根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書援引前瞻產(chǎn)業(yè) 研究院預(yù)測，未來幾年，具有高效節(jié)能功能的高壓變頻器市場將受政策驅(qū)動持續(xù)增長，到2023 年，高壓變頻器 的市場將達到175億元左右。逆變焊機行業(yè)：根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書援引國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2018年我國電焊機產(chǎn)量為853.3萬臺，同比2017增加 了58.46萬臺。電焊機市場的持續(xù)升溫亦將保證IGBT需求量逐步增大。圖8：變頻器中的IGBT模塊資料來源：cntronics，海通證券研究所新興行業(yè)加速IGBT未來市場：根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書，在國際節(jié)能環(huán)保的大趨勢下，IGBT下游的新能源汽車、變頻家電、新能源發(fā)電等領(lǐng)域發(fā) 展迅速，對IGBT模塊

12、需求逐步擴大，新興行業(yè)的加速發(fā)展將持續(xù)推動IGBT市場的高速增長。新能源汽車行業(yè)：根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書援引中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2018年，國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量及銷量分別為127萬輛和 125.6萬輛，同比分別增長59.9%和61.7%，產(chǎn)量及銷量連續(xù)三年位居全球第一。根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書援引美國 WardsA統(tǒng)計，2017年全球汽車銷量超過9000萬輛，隨著新能源汽車替代率逐步上升，將持續(xù)拉動IGBT 模塊市場的需求。變頻白色家電行業(yè)：根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書，中國作為全球最大的家電市場和生產(chǎn)基地，亦孕育著大規(guī)模的IGBT 市場。以空調(diào)行業(yè)為例，根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書援引產(chǎn)業(yè)在線數(shù)據(jù)，2018年家用空調(diào)產(chǎn)量達1495

13、2.9萬臺，銷量達 15054.5萬臺，同比增長6.24%。隨著節(jié)能環(huán)保的大力推行，具有變頻功能的白色家電將具有廣闊的市場前景。 變頻白色家電的推廣不僅僅能夠促進IGBT模塊市場的持續(xù)擴張，更能夠給IGBT模塊提供穩(wěn)定的市場需求。新能源發(fā)電行業(yè)：根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書，IGBT模塊是光伏逆變器和風力發(fā)電逆變器的核心器件，新能源發(fā)電行 業(yè)的迅速發(fā)展將成為IGBT模塊行業(yè)持續(xù)增長的又一動力。10請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明2、新能源等新興需求加速IGBT行業(yè)增長歐美日企業(yè)壟斷IGBT市場：根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書，目前國內(nèi)外IGBT市場仍主要由外國企業(yè)占據(jù)，雖然我國IGBT市場需求增長迅速，但由于

14、 國內(nèi)相關(guān)人才缺乏，工藝基礎(chǔ)薄弱，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)業(yè)化起步較晚，IGBT模塊至今仍幾乎全部依賴進口，市場主要 由歐洲、日本及美國企業(yè)占領(lǐng)。同時，國內(nèi)企業(yè)由于芯片供應(yīng)主要源于國外，制約性較強，因此發(fā)展較為緩慢。根據(jù)斯達半導(dǎo)招股書援引自IHS Markit 2018 年報告，在IGBT行業(yè)，斯達半導(dǎo)體占全球市場份額比率約為2.0%， 相比排名第一的英飛凌22.4%的市場份額仍有較大的差距。市場排名前十中的企業(yè)，除了斯達半導(dǎo)體外，其他均 為外國企業(yè)，該行業(yè)仍處于外國企業(yè)壟斷的局勢之中。IGBT國產(chǎn)化迫在眉睫：由于IGBT行業(yè)存在技術(shù)門檻較高、人才匱乏、市場開拓難度大、資金投入較大等困難，國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化進

15、程 中一直進展緩慢。隨著全球制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移，中國已逐漸成為全球最大的IGBT市場，IGBT國產(chǎn)化需求已是 刻不容緩。在市場需求的吸引下，一批具備IGBT相關(guān)經(jīng)驗的海外華人歸國投身IGBT行業(yè)，同時國家大量資金流入IGBT行 業(yè)，我國IGBT產(chǎn)業(yè)化水平有了一定提升，部分企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)。11請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明3、競爭格局：歐美日企業(yè)壟斷IGBT市場，IGBT國產(chǎn)化迫在眉睫圖9：國際IGBT市場產(chǎn)業(yè)鏈12請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明圖10：中國IGBT市場產(chǎn)業(yè)鏈資料來源：中科君芯官網(wǎng)，海通證券研究所3、競爭格局：歐美日企業(yè)壟斷IGBT市場，IGBT國產(chǎn)化迫在眉睫國

16、家政策為行業(yè)發(fā)展提供有利支持：結(jié)合斯達半導(dǎo)招股書，功率半導(dǎo)體分立器件行業(yè)是我國重點鼓勵和支持的產(chǎn)業(yè)之一，為推動節(jié)能減排，促進電力 電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國家發(fā)改委等有關(guān)部門陸續(xù)出臺資金補貼計劃等一系列政策及文件，支持新型電力電子 器件的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要提出大力推進先進半導(dǎo)體等新興前沿領(lǐng)域創(chuàng) 新和產(chǎn)業(yè)化，形成一批新增長點。節(jié)能減排政策將推動IGBT市場需求增長：近年來國家出臺了多項節(jié)能減排政策促進相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，受益于此，工業(yè)控制、變頻白色家電等節(jié)能效果明顯 的產(chǎn)品近年來市場規(guī)模不斷擴大，而工業(yè)控制、變頻白色家電均為IGBT模塊的主要應(yīng)用領(lǐng)域，使IGBT模塊的市

17、 場需求快速增長。新能源領(lǐng)域的發(fā)展將推動行業(yè)快速發(fā)展：由于傳統(tǒng)石化能源儲量有限且污染嚴重，近年來以風能、太陽能等為代表的新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。風能、太陽能 發(fā)電產(chǎn)生的電力要經(jīng)過逆變器才能并網(wǎng)使用，IGBT模塊是逆變器的核心電子元器件，因此未來新能源領(lǐng)域的快 速發(fā)展將會推動IGBT行業(yè)的快速發(fā)展。13請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明4、本土政策、市場助推IGBT國產(chǎn)替代進程IGBT模塊應(yīng)用范圍日益廣泛：隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級，智能電網(wǎng)、精密控制、信息通信、軌道交通、航空航天等領(lǐng)域也發(fā)展迅速，對IGBT的需求不斷擴大，大大拓展了IGBT的應(yīng)用范圍?！斑M口替代”政策支持：IGBT作為一種新型

18、電力電子器件，是國際上公認的電力電子技術(shù)第三次革命最具代表性的產(chǎn)品，是工業(yè)控制及 自動化領(lǐng)域的核心元器件，既屬于戰(zhàn)略高新技術(shù)又屬于核心關(guān)鍵技術(shù)。但是IGBT行業(yè)95%的市場被國外企業(yè)所 壟斷，要實現(xiàn)IGBT模塊全面國產(chǎn)，達到“自主可控”，必須完成對IGBT模塊和IGBT芯片的進口替代。14請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明4、本土政策、市場助推IGBT國產(chǎn)替代進程新能源汽車/充電樁：電控系統(tǒng)是新能源汽車三大核心部件之一，占整車成本約20%，而電控系統(tǒng)需要運用大量的MOSFET 和IGBT 等 半導(dǎo)體功率器件。因此，新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模擴大將拉動對IGBT 等半導(dǎo)體功率器件的需求。根據(jù)新潔能招

19、股書援引中國汽車工業(yè)協(xié)會公布數(shù)據(jù)，2017 年我國新能源汽車生產(chǎn)79.4 萬輛、銷售77.7 萬輛，比 2016年同期分別增長53.8%和53.3%。到2020 年我國純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達200 萬輛、 累計產(chǎn)銷量超過500 萬輛。我們判斷，未來隨著新能源汽車進入爆發(fā)期，半導(dǎo)體功率器件行業(yè)將進一步受益。充電樁是新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重要配套設(shè)施，其中直流充電樁的核心是以IGBT 為控制單元的充電模塊。根據(jù)新潔 能招股書援引國家發(fā)改委印發(fā)的電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015-2020），2020 年國內(nèi)充換電站數(shù) 量將達到1.2 萬個，分散式充電樁超過480 萬個。2020年，

20、國內(nèi)新能源汽車充電樁（站）的直接市場規(guī)模有望達 到1320 億元。充電樁市場的快速發(fā)展將推動IGBT 等半導(dǎo)體功率器件的需求高速增長。智能裝備：智能裝備是指具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，是高端裝備的核心，其中，關(guān)鍵的傳感和控 制功能的實現(xiàn)需要大量IGBT等半導(dǎo)體功率器件。根據(jù)新潔能招股書援引自前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，“十三五”期間，智能裝備行業(yè)的銷售收入年復(fù)合增長率將達到 27.23%，預(yù)計到2022 年，智能裝備行業(yè)的銷售收入將超過3.8 萬億元。我們預(yù)計智能裝備行業(yè)的快速發(fā)展，將 有力擴大IGBT 等半導(dǎo)體功率器件的市場需求。15請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明4、本土

21、政策、市場助推IGBT國產(chǎn)替代進程太陽能光伏等新能源：新型可再生能源的接入和管理需要大量半導(dǎo)體功率器件來實現(xiàn)控制。半導(dǎo)體功率器件為太陽能光伏發(fā)電等新能源 電力轉(zhuǎn)換組件中的核心部件。IGBT等半導(dǎo)體功率器件在太陽能光伏發(fā)電過程中大量使用。根據(jù)新潔能招股書援引國家能源局數(shù)據(jù) ，截至2017年底，我國光伏發(fā)電新增裝機5306萬千瓦，累計裝機容量1.3 億千瓦，新增和累計裝機容量均為全球第一，其中光伏電站3362萬千瓦，同比增加11%；分布式光伏1944萬千 瓦，同比增長3.7倍。太陽能光伏等新能源的快速發(fā)展，將有效提升對半導(dǎo)體功率器件的市場需求。16請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明4、本土政策、市場助推IGBT國產(chǎn)替代進程IGBT功率半導(dǎo)體皇冠上的明珠，國內(nèi)IGBT行業(yè)將迎來黃金發(fā)展期。根據(jù)新潔能招股說明書援引自IC Insights