時(shí)代電氣研究報(bào)告軌交裝備領(lǐng)導(dǎo)者IGBT鑄造第二成長(zhǎng)曲線

時(shí)代電氣研究報(bào)告-軌交裝備領(lǐng)導(dǎo)者IGBT鑄造第二成長(zhǎng)曲線1.時(shí)代電氣：軌道交通市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，積極布局新興裝備業(yè)務(wù)1.1.軌道交通領(lǐng)域行業(yè)龍頭，新興裝備領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力時(shí)代電氣以軌道交通裝備業(yè)務(wù)為基石，新興裝備領(lǐng)域多點(diǎn)開(kāi)花。中車時(shí)代電氣成立于2005年，于2006年在香港聯(lián)合交易所上市。公司成立之初主要業(yè)務(wù)為軌道交通裝備，2008年通過(guò)收購(gòu)Dynex75%股權(quán)加快其在功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2014年，公司8英寸IGBT芯片生產(chǎn)線全面建成投產(chǎn)，填補(bǔ)了我國(guó)在這一領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品空白。目前，公司形成了“基礎(chǔ)器件+裝置與系統(tǒng)+整機(jī)與工程”的完整產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，在軌交領(lǐng)域，產(chǎn)品包括以軌道交通牽引變流系統(tǒng)為主的軌道交通電氣裝備、軌道工程機(jī)械、通信信號(hào)系統(tǒng)等；同時(shí)公司也在功率半導(dǎo)體器件、工業(yè)變流產(chǎn)品、新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)、傳感器件、海工裝備等其他新興領(lǐng)域不斷發(fā)展。公司是我國(guó)軌道交通牽引變流系統(tǒng)龍頭，同時(shí)參與鐵路和城軌市場(chǎng)，在兩個(gè)領(lǐng)域均保持著較高的市場(chǎng)地位。公司牽引變流系統(tǒng)產(chǎn)品型譜完整，可生產(chǎn)覆蓋機(jī)車、動(dòng)車、城軌領(lǐng)域多種車型，市場(chǎng)占有率居優(yōu)勢(shì)地位，根據(jù)城軌牽引變流系統(tǒng)市場(chǎng)招投標(biāo)等公開(kāi)信息統(tǒng)計(jì)，公司2012年至2021年連續(xù)十年在國(guó)內(nèi)城軌牽引變流系統(tǒng)市場(chǎng)占有率穩(wěn)居第一。同時(shí)公司掌握IGBT、SiC、大功率晶閘管和IGCT器件及其組件技術(shù)。公司建有6英寸雙極器件、8英寸IGBT和6英寸碳化硅的產(chǎn)業(yè)化基地，擁有芯片、模塊、組件及應(yīng)用的全套自主技術(shù)，生產(chǎn)的全系列高可靠性IGBT產(chǎn)品打破了軌道交通核心器件和特高壓輸電工程關(guān)鍵器件由國(guó)外企業(yè)壟斷的局面，廣泛應(yīng)用于輸配電、軌道交通和工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，目前正在解決我國(guó)新能源汽車核心器件自主化問(wèn)題。據(jù)年報(bào)披露，2021年，公司IGBT產(chǎn)品在軌交、電網(wǎng)領(lǐng)域占有率國(guó)內(nèi)第一。軌道交通裝備業(yè)務(wù)為收入貢獻(xiàn)主體，新興裝備業(yè)務(wù)增長(zhǎng)潛力大。2021年度，公司軌道交通裝備業(yè)務(wù)收入占比81.02%，其中以軌道交通電氣裝備為主；新興裝備業(yè)務(wù)占營(yíng)業(yè)總收入17.01%。目前，軌道交通裝備業(yè)務(wù)持續(xù)保持穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)；同時(shí)隨著技術(shù)突破和市場(chǎng)認(rèn)可度的不斷提高，新興裝備業(yè)務(wù)有望形成新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。1.2.國(guó)資企業(yè)前景良好，產(chǎn)線豐富制造能力強(qiáng)勁國(guó)務(wù)院國(guó)資委為公司的實(shí)際控制人。公司第一大股東為中車下屬公司中車株洲所，持有公司41.63%股權(quán)；中國(guó)中車通過(guò)其全資子公司中車株洲所、中車株機(jī)公司、中車投資租賃、中國(guó)中車香港資本管理有限公司間接持有公司合計(jì)44.14%股權(quán)，成為公司的間接控股股東；國(guó)務(wù)院國(guó)資委是公司的實(shí)際控制人。員工參與IPO戰(zhàn)略配售以及引入員工持股平臺(tái)，利于公司長(zhǎng)期發(fā)展。本次公司上市共有900余位公司高級(jí)管理人員及核心員工參與IPO戰(zhàn)略配售設(shè)立的專項(xiàng)資產(chǎn)管理計(jì)劃。此外，2021年9月23日，全資子公司中車時(shí)代半導(dǎo)體引入員工持股平臺(tái)，持有時(shí)代半導(dǎo)體6.22%的股權(quán)，參與員工人數(shù)共計(jì)264人。上述舉措能充分調(diào)動(dòng)公司員工的工作積極性，利于公司長(zhǎng)期良好發(fā)展。產(chǎn)線布局多地，公司具有強(qiáng)大生產(chǎn)制造能力。公司布局國(guó)內(nèi)外20多個(gè)城市和地區(qū)，建設(shè)了大規(guī)模的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)制造基地和地鐵變流器、動(dòng)車組變流器、大功率電力機(jī)車變流器、信號(hào)、模塊、養(yǎng)路機(jī)械、大功率半導(dǎo)體器件等20多條先進(jìn)生產(chǎn)線，具備年產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)地鐵780列、動(dòng)車144列、各型機(jī)車840列、監(jiān)控裝置3000套、養(yǎng)路機(jī)械500臺(tái)套等強(qiáng)大的生產(chǎn)制造能力。2021年，公司功率半導(dǎo)體器件年產(chǎn)能為131.9萬(wàn)只，軌道工程機(jī)械整機(jī)年產(chǎn)能306輛。公司具有優(yōu)質(zhì)的軌交領(lǐng)域客戶資源。公司客戶資源遍及全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，與國(guó)內(nèi)外多家知名企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系。軌道交通裝備產(chǎn)品及相關(guān)服務(wù)主要面向中車集團(tuán)下屬主機(jī)廠、國(guó)鐵集團(tuán)及下屬子公司、地鐵公司、地方鐵路公司等國(guó)內(nèi)外客戶。新興裝備業(yè)務(wù)的主要客戶包括電網(wǎng)公司、大型廠礦企業(yè)、新能源汽車制造企業(yè)、海洋石油開(kāi)采企業(yè)等。2021年度，公司前五大客戶收入占比為63.40%，其中第一大客戶中車集團(tuán)占比40.36%。1.3.盈利能力較好，高研發(fā)投入保證競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)疫情影響軌交業(yè)務(wù)，新興裝備業(yè)務(wù)迅速發(fā)展。公司營(yíng)業(yè)收入、歸母凈利潤(rùn)近幾年有一定波動(dòng)。分業(yè)務(wù)來(lái)看，軌道交通裝備業(yè)務(wù)營(yíng)收由2017年131.13億元增長(zhǎng)至2020年138.90億元，CAGR=1.94%，2021年受國(guó)鐵集團(tuán)等大客戶縮減投資預(yù)算，軌交市場(chǎng)需求降低，收入較上年一定下降；新興裝備業(yè)務(wù)收入由2017年的17.09億元增長(zhǎng)至2021年的25.72億元，CAGR=10.77%，發(fā)展勢(shì)頭良好。毛利率和凈利率處較高水平。近年來(lái)，公司毛利率與凈利率整體相對(duì)穩(wěn)定，基本維持在37%與16%左右，均處在較高水平。分業(yè)務(wù)來(lái)看，軌道交通裝備業(yè)務(wù)毛利率保持相對(duì)穩(wěn)定，維持在37%-40%；新興裝備業(yè)務(wù)毛利率有所下降，主要原因?yàn)椋海?）公司功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)品銷售結(jié)構(gòu)略有變化，且受外部市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境以及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手定價(jià)策略的影響，公司部分產(chǎn)品定價(jià)略有下調(diào)；（2）公司持續(xù)加大對(duì)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)板塊IGBT產(chǎn)線的投資力度，IGBT銷量逐漸提升，但尚未完全形成規(guī)模效應(yīng)，毛利率仍相對(duì)較低。同時(shí)折舊率增加會(huì)對(duì)毛利率產(chǎn)生影響。持續(xù)增加研發(fā)投入，鞏固企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。費(fèi)用端，期間費(fèi)用率由2017年的18.66%增長(zhǎng)至2021年的23.01%，其中銷售和管理費(fèi)用率比較穩(wěn)定，研發(fā)費(fèi)用率逐年提升，由2017年的8.96%增加至2021年的11.18%，公司始終堅(jiān)持自主創(chuàng)新，高度重視研發(fā)體系的建設(shè)和研發(fā)能力的提升，持續(xù)增加研發(fā)投入，確保技術(shù)引領(lǐng)，不斷鞏固和增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，研發(fā)費(fèi)用率處于行業(yè)較高水平。1.4.核心技術(shù)領(lǐng)先，募投進(jìn)一步強(qiáng)化研發(fā)能力在多個(gè)國(guó)家重要工業(yè)領(lǐng)域填補(bǔ)多項(xiàng)技術(shù)空白，成功打破國(guó)際壟斷。公司通過(guò)自主研發(fā)掌握了十大核心技術(shù)。在軌道交通牽引變流系統(tǒng)領(lǐng)域，公司為我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“復(fù)興號(hào)”標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組提供牽引變流系統(tǒng)核心部件；為永磁高鐵提供牽引變流系統(tǒng)，使我國(guó)成為世界少數(shù)幾個(gè)掌握高鐵永磁牽引變流系統(tǒng)技術(shù)的國(guó)家之一。在功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，公司已全面掌握平面柵（DMOS+）技術(shù)、溝槽柵(TMOS)技術(shù)和精細(xì)溝槽（RTMOS）技術(shù)，在IGBT領(lǐng)域的技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。募投資金多用于研發(fā)項(xiàng)目，利于增強(qiáng)公司原有業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)力、開(kāi)拓新業(yè)務(wù)領(lǐng)域。本次科創(chuàng)版A股上市，公司募集資金凈額為74.43億元，主要用于軌道交通牽引網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及系統(tǒng)研發(fā)、軌道交通智慧路局和智慧城軌關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)研發(fā)、新型軌道工程機(jī)械裝備研發(fā)和新產(chǎn)業(yè)先進(jìn)技術(shù)研發(fā)等項(xiàng)目。公司擬投資31.6億元進(jìn)行軌道交通相關(guān)項(xiàng)目研發(fā)，以建設(shè)新的軌道工程機(jī)械制造平臺(tái)，根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)的不斷更迭建設(shè)配套生產(chǎn)線，有效提升新造軌道工程機(jī)械車輛的生產(chǎn)能力；投資8.7億元發(fā)展新產(chǎn)業(yè)先進(jìn)技術(shù)研發(fā)，包括新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目、新型傳感器研發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目、工業(yè)傳動(dòng)裝置研發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目和深海智能裝備研發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目，其中5億元用于新能源

汽車項(xiàng)目，從而進(jìn)一步提升公司在新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力和品牌影響力，同時(shí)有助于公司未來(lái)開(kāi)拓新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)新的盈利增長(zhǎng)點(diǎn)。2.功率器件下游需求旺盛，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程加速2.1.功率器件是電力電子應(yīng)用的基礎(chǔ)和核心功率器件是電子電力設(shè)備中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心。功率器件是電力電子應(yīng)用裝備的基礎(chǔ)和核心，主要用于電力電子設(shè)備的整流、穩(wěn)壓、開(kāi)關(guān)、變頻等，廣泛應(yīng)用于幾乎所有的電子制造業(yè)，其傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域包括消費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)電機(jī)等，目前正逐漸應(yīng)用于新能源汽車及充電系統(tǒng)、軌道交通、智能電網(wǎng)、新能源發(fā)電、航空航天及武器裝備等新興領(lǐng)域。據(jù)英飛凌公布的數(shù)據(jù)，2020年全球功率器件市場(chǎng)規(guī)模為209億美元，其中功率MOSFET市場(chǎng)規(guī)模為81億美元，占比達(dá)39%；IGBT市場(chǎng)規(guī)模為66億美元，占比32%；兩者占據(jù)了功率分立器件的大部分市場(chǎng)。根據(jù)對(duì)電路信號(hào)的可控性，功率器件可以分為分為三類：不可控型、部分可控型和完全可控型。（1）不可控型功率器件主要是功率二極管，一般為兩端器件，二極管的開(kāi)通和關(guān)斷都不能通過(guò)器件本身進(jìn)行控制；（2）部分可控型功率器件主要是晶閘管及其派生器件，這類器件一般為三段器件，開(kāi)通可控而關(guān)斷不可控；（3）完全可控型器件以MOSFET，IGBT，GJT為主，其控制端不僅可以控制開(kāi)通，也能控制關(guān)斷。根據(jù)驅(qū)動(dòng)形式分類，功率器件可以分為三類：電流驅(qū)動(dòng)型、電壓驅(qū)動(dòng)型和光驅(qū)動(dòng)型。（1）電流驅(qū)動(dòng)型功率器件有SCR、BJT、GTO等，需要足夠電流才可導(dǎo)通或關(guān)斷；

（2）電壓驅(qū)動(dòng)型有IGBT、MOSFET等，需要特定電壓以及很小的電流進(jìn)行導(dǎo)通或關(guān)閉，這類器件驅(qū)動(dòng)功率很小且驅(qū)動(dòng)電路比較簡(jiǎn)單；（3）光驅(qū)動(dòng)型有光控晶閘管等，開(kāi)關(guān)通過(guò)光纖和專用光發(fā)射器來(lái)控制。根據(jù)功率器件的材料，功率器件分為三類：Si基、SiC基、GaN基。Si功率器件是主流，最重要的原因在于成本。Si材料的擊穿電壓是三者中最低，而SiC和GaN屬寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有更高的帶隙，更大的擊穿電壓。高擊穿電壓的特性讓SiC和GaN在大功率、超高電壓控制方面的應(yīng)用更有前景。但是因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的階段不同，與成熟的Si產(chǎn)業(yè)鏈相比，SiC和GaN無(wú)論是工藝水平還是供給規(guī)模都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Si材料，造成SiC和GaN在成本上難以與Si產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，只能在一些特定的、非成本優(yōu)先的專用領(lǐng)域才有應(yīng)用，大體而言，SiC和GaN器件多應(yīng)用于高壓和高頻電路。據(jù)Omdia數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)硅基功率器件在這個(gè)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)中仍將占50%左右的份額，但第三代半導(dǎo)體滲透率有望由2020年5%提升到2024年的17%。2.2.IGBT是重要的功率器件IGBT兼具BJT和MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，在高壓、大電流、高速等方面優(yōu)勢(shì)顯著。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，即絕緣柵雙極型晶體管，是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷环Q為電力電子裝置的“CPU”。IGBT由BJT（雙極型三極管）和MOSFET(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式半導(dǎo)體功率器件，它既有MOSFET的開(kāi)關(guān)速度高、輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)損耗小的優(yōu)點(diǎn)；又有BJT導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小的優(yōu)點(diǎn)，能夠根據(jù)信號(hào)指令來(lái)調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控的目的。在高壓、大電流、高速等方面的優(yōu)勢(shì)是其他功率器件不能比擬的，是電力電子領(lǐng)域較為理想的開(kāi)關(guān)器件，也是未來(lái)應(yīng)用發(fā)展的主要方向。不同電壓級(jí)別的IGBT應(yīng)用的場(chǎng)景各不相同。按照工作環(huán)境的電壓劃分，IGBT可以分為低壓（600V以下）、中壓（600V-1200V）、高壓（1700V-6500V）。600V及以下的IGBT產(chǎn)品一般應(yīng)用在低壓家用電器（變頻空調(diào)、洗衣機(jī)等）、消費(fèi)電子、小型逆變焊機(jī)等領(lǐng)域；1200V的IGBT一般應(yīng)用于高壓家用電器（電磁爐等）、光伏逆變器、電焊機(jī)等領(lǐng)域；風(fēng)電變流器中的IGBT一般在1700V的環(huán)境中工作；

3300V/6500V的超高壓IGBT一般用于動(dòng)車、高鐵、國(guó)家電網(wǎng)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。根據(jù)封裝方式，IGBT可以分為IGBT單管和IGBT模塊兩大類。IGBT單管是由單顆IGBT裸片DIE封裝而成的IGBT分立器件，封裝對(duì)應(yīng)電流能力較小，適用于消費(fèi)、工業(yè)家電領(lǐng)域。IGBT模塊包含：（1）普通IGBT模塊由多顆DIE并聯(lián)封裝而成的，功率更大、散熱能力更強(qiáng)，適用于高壓大功率平臺(tái)，例如新能源汽車、主流光伏、高鐵、電力傳輸?shù)葓?chǎng)合；（2）功率集成模塊PIM（PowerIntegrat