IGBT:群龙无首的优质赛道
文/理逻 林子露(实习生)
IGBT(绝缘栅双极型晶体管)作为新型功率半导体分立器件,处于快速发展的窗口期。2019年全球IGBT市场规模约为62.7亿美元,自2015年以来CAGR达10.39%,远超功率半导体行业约5%的复合增速。放眼国内,我国IGBT市场规模从2010年的50.5亿元快速扩张至2018年的161.9亿元,CAGR为15.68%。
对此,头豹研究院解释由于中国制造行业趋向电动化和智能化升级,对能源的转换效率和电能利用效率均提出更高的要求,为中国IGBT带来了黄金发展机遇。
兴业证券也指出,IGBT的应用场景广泛,涉及工业、4C(通信、计算机、家电、汽车电子)、国防军工等传统产业领域,以及轨道交通、新能源汽车、智能电网等战略性新兴产业领域,是新一代功率半导体中增速最快的赛道。
2020年以来,国内IGBT企业的股价涨势迅猛。其中,华虹半导体、华润微、斯达半导的股价涨幅均超过了100%。作为行业内设计龙头企业,斯达半导近三年IGBT模块销售额占比在95%以上,三季报显示营收增速和净利润增速分别为同比18.14%和29.44%。
比照其它半导体器件,MOSFET具有高频、驱动简单的特点,2018年市场规模占全球功率分立器件的比例超过40%,而IGBT融合了BJT和MOSFET的优点,在高压、大电流、高速等方面表现更优,复合增速是所有功率分立器件中最快;虽然以SiC为代表的第三代半导体材料正成为后起之秀,但SiC芯片成本是IGBT的4-5倍,目前还不具备价格压缩优势,且产品参数暂不稳定。因此,至少在五年内IGBT仍是功率半导体器件市场的主流。
那么,在可见的未来,国内能否催生出一个IGBT的龙头企业呢?
首先,从需求端来看,国内IGBT的下游应用领域中工业控制、轨道交通、新能源汽车和新能源发电占比分别为29%、28%、12%和8%。由于我国新能源汽车、风电和光伏等新兴领域的强势发展,预计未来国内IGBT总需求CAGR保持20%左右,具有广阔增量空间。
图:IGBT下游应用领域布局
数据来源:Yole Development,华安证券研究所
具体到细分领域,工控领域是国内IGBT的基本盘,需求稳定且波动相对较小,预计未来无明显增速;在轨道交通领域,IGBT主要用于牵引变流器,根据兴业证券测算,2020和2021年中国IGBT轨道交通市场规模分别为17.09亿元、19.71亿元,增幅约15%;在新能源汽车领域,IGBT主要应用于电控系统、车载空调控制系统和充电桩,预计2025年国内新能源汽车渗透率将达到20%,该领域IGBT的市场规模将达165亿元,CAGR处于25-30%的水平;对于光伏风电领域中IGBT在逆变器和整流器的应用,受益于我国风电光伏在能源结构中占比的提升,2025年中国新能源发电IGBT市场规模或将增加到14.4亿元,CAGR约为16.7%。
从供给端来看,我国厂商正在逐步打破IGBT的技术壁垒。IGBT的核心技术指标是电压,虽然我国目前已掌握了低电压IGBT的设计、生产和封装技术,但高电压IGBT技术主要被英飞凌、ABB、三菱等国外企业垄断。不过中车时代已建成6500V/200A的IGBT模块,率先突破了6500V电压等级的技术壁垒。除电压等级限制之外,我国厂商当下还不具备生产最新代IGBT 7的技术水平。目前全球只有英飞凌能够供货12寸IGBT 7,因其降低功耗的特点,英飞凌能够实现5%的成本降幅。不过部分国内厂商正在推进IGBT 7的立项,斯达半导与华虹合作研发并进行试生产,士兰微购入了离子注入机进行试流片。因此,虽然我国IGBT技术尚未成熟,目前技术壁垒会限制产能,但未来攻克技术瓶颈可期。
图:不同电压等级IGBT应用及供应商
数据来源:公开资料整理
从上游原材料供应来看,随着生产技术的提高,硅晶圆规格从6英寸、8英寸逐步向12英寸过渡。国际半导体产业协会数据显示,2020年8英寸硅晶圆的占比下降至8%,而12英寸硅晶圆占比上升至80%,表明12英寸硅晶圆将是未来IGBT硅晶圆材料的主流方向。
虽然目前硅晶圆的产能主要集中在国外,但未来国内IGBT广阔的需求正带动国内厂商不断投放产能,预计能够在3年左右打破现存的晶圆壁垒。
例如,中芯国际的三季报显示其资本支出为224.85亿元,同比增长107.85%。各大晶圆生产商也在积极建设12英寸晶圆产线,例如金瑞泓、上海新昇的规划产能达到15万片/月。由于新建晶圆厂的建设周期和产能爬坡期大约为2年和半年,因此大约需要2.5-3年的时间来实现国内的产能释放。
图:2019年全球IGBT市场份额
数据来源:HISMarkit、光大证券研究所
一位机构投资者表示,国内从华为、比亚迪,到闻泰科技、斯达半导均在涉猎IGBT领域,虽然行业增速高,但在可见的未来较难发现龙头企业。“从商业模式看,目前也很难分辨IDM或FABLESS哪类模式更占优势,行业内企业的毛利率大多在30%左右,因此未来可能出现多强竞争的局面”。
责任编辑:李桐
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