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    斯达半导-公司首次覆盖报告:IGBT国产替代先行者拥抱新能源大时代-210825(30页).pdf

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    斯达半导-公司首次覆盖报告:IGBT国产替代先行者拥抱新能源大时代-210825(30页).pdf

    电子电子/半导体 半导体 1 / 32 斯达半导斯达半导(603290.SH) 2021 年 08 月 25 日 投资评级:投资评级:买入买入(首次首次) 日期 2021/8/24 当前股价(元) 377.93 一年最高最低(元) 471.55/155.18 总市值(亿元) 604.69 流通市值(亿元) 298.40 总股本(亿股) 1.60 流通股本(亿股) 0.79 近 3 个月换手率(%) 229.51 股价走势图股价走势图 数据来源:聚源 IGBT 国产替代先行者,拥抱新能源大时代国产替代先行者,拥抱新能源大时代 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 IGBT 龙头,打破海外垄断快速成长龙头,打破海外垄断快速成长 公司专注 IGBT 芯片及模块的研发设计,先后打破海外企业对 IGBT 模块和芯片的垄断, 目前自研芯片水平已与国际先进水平持平, 采用自研芯片的模块销售比例快速提升,已成长为国产 IGBT 模块龙头供应商。公司凭借技术先发优势、客户认证优势及代工资源优势,有望不断巩固龙头地位,充分受益 IGBT 市场的国产化替代。我们预计公司 2021-2023 年归母净利润为 3.52/4.66/5.98 亿元,每股净利润为 2.20/2.91/3.73 元, 当前股价对应 PE 为 171.6/129.9/101.2 倍。 首次覆盖,给予“买入”评级。 国内领先车规级国内领先车规级 IGBT 供应商,有望充分受益新能源汽车市场发展供应商,有望充分受益新能源汽车市场发展 根据我们的测算,全球车规主驱逆变 IGBT 模块市场将由 2020 年的 6.88 亿美元增长至 2025 年的 26.40 亿美元,CAGR 达 30.86%,将为 IGBT 市场注入强劲发展动力。2020 年,公司 IGBT 模块配套逾 20 万辆新能源汽车,覆盖超过 20 家汽车品牌,处于国内领先地位,是国内为数不多能够供应车规级 IGBT 模块的厂商之一。公司不断加强研发,有望提升 IGBT 模块供应车型等级,实现产品销售单价提升及销售结构优化,并凭借优质的客户充分受益新能源车市场的快速发展。 自建晶圆产线进军高压自建晶圆产线进军高压 IGBT 及及 SiC 芯片,打开增长空间芯片,打开增长空间 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。公司现已实现中低电压等级 IGBT 芯片的全覆盖,正在积极进行高压 IGBT 研发和产业化工作,未来有望将产品进一步渗透至新能源发电、轨交等领域。公司亦积极布局第三代半导体产品,SiC 模块产品已用于宇通新能源客车的核心电控系统之中。 公司拟建造 SiC 晶圆产线, 为公司未来在功率半导体领域持续领先打下基础。 风险提示:风险提示: 新能源汽车销量不及预期; 公司客户拓展不及预期; 市场竞争加剧。 财务摘要和估值指标财务摘要和估值指标 指标指标 2019A 2020A 2021E 2022E 2023E 营业收入(百万元) 779 963 1,618 2,226 2,872 YOY(%) 15.4 23.6 68.0 37.6 29.0 归母净利润(百万元) 135 181 352 466 598 YOY(%) 39.8 33.6 95.0 32.1 28.4 毛利率(%) 30.6 31.6 34.4 33.7 33.3 净利率(%) 17.4 18.8 21.8 20.9 20.8 ROE(%) 24.4 15.7 24.2 24.5 24.2 EPS(摊薄/元) 0.85 1.13 2.20 2.91 3.73 P/E(倍) 447.0 334.7 171.6 129.9 101.2 P/B(倍) 108.0 52.2 41.5 31.8 24.5 数据来源:聚源、开源证券研究所 -40%0%40%80%120%160%2020-082020-122021-04斯达半导沪深300开源证券开源证券 证券研究报告证券研究报告 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 公司研究公司研究 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 2 / 32 目目 录录 1、 国产 IGBT 龙头,国产替代先行者 . 5 1.1、 专注 IGBT,打破国外垄断快速成长 . 5 1.2、 公司管理层集聚国际人才,技术团队研发实力强大 . 6 1.3、 客户质量优异,利润率行业领先 . 8 2、 乘新能源东风,IGBT 前景广阔 . 9 2.1、 IGBT 是性能卓越的电力电子器件,下游应用广泛 . 9 2.2、 新能源汽车应用是 IGBT 市场增量主要来源 . 12 2.2.1、 IGBT 是核心开关功率器件,在新能源汽车领域应用广泛 . 12 2.2.2、 受益新能源车迅速渗透,车用 IGBT 市场有望快速发展 . 14 2.3、 新能源发电快速发展,风光发电及储能逆变模块前景广阔 . 15 2.4、 传统工控及电源行业 IGBT 需求稳定增长 . 17 2.5、 白色变频家电快速普及,加速推动 IPM 模块市场成长 . 18 3、 强研发领军国产替代,先发优势明显 . 20 3.1、 自主研发打破国外垄断,已跻身全球前十大模块厂商 . 20 3.2、 车规市场占据竞争优势,有望实现量价齐升 . 23 3.3、 拟自建晶圆厂,踩准节奏布局第三代半导体及高压 IGBT . 24 3.3.1、 拟定增建设晶圆厂,走出迈向 IDM 第一步 . 24 3.3.2、 募资布局 SiC 和高压 IGBT 芯片,有望形成业绩新的增长点 . 25 4、 投资建议与盈利预测 . 29 4.1、 核心假设 . 29 4.2、 投资建议与盈利预测 . 29 5、 风险提示 . 29 附:财务预测摘要 . 30 图表目录图表目录 图 1: 公司 2020 年营业收入主要来自 IGBT 模块 . 5 图 2: 公司产品下游主要为工控和新能源 . 5 图 3: 公司产品矩阵完善、应用领域广泛 . 5 图 4: 公司营收保持快速增长 . 6 图 5: 公司归母净利润保持快速增长 . 6 图 6: 公司股权结构稳定 . 6 图 7: 公司持续加大研发投入 . 8 图 8: 公司研发费用率在可比公司中处于较领先水平 . 8 图 9: 公司毛利率水平行业领先 . 9 图 10: 公司期间费用率不断下降 . 9 图 11: IGBT 是用小电压控制大电流的开关器件 . 9 图 12: IGBT 单管、IGBT 模块、IPM 模块 . 10 图 13: IGBT 兼具高频控制和高功率应用的优势 . 10 图 14: IGBT 适用高压领域应用 . 10 图 15: IGBT 市场空间广阔且有望持续成长 . 11 图 16: IGBT 在新能源汽车应用较为广泛 . 12 pOpRmRpNoOxPpPnMtRvNrMaQcM8OpNqQtRpOeRoOwOkPpNtO7NmNsNvPsQnPuOtOrQ公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 3 / 32 图 17: IGBT 将直流电逆变成交流电 . 12 图 18: 特斯拉 Model S 电驱系统采用 IGBT 单管 . 12 图 19: IGBT 在 OBC 中用于 DC-DC 转换 . 13 图 20: 特斯拉 OBC 示意图 . 13 图 21: IGBT 用于辅助逆变为空调供电调节电压 . 13 图 22: IGBT 在充电桩中用于 DC-DC 转换 . 14 图 23: 特斯拉直流充电桩正在为 Model S 充电 . 14 图 24: 到 2025 年我国新能源汽车销量有望达 600 万辆 . 14 图 25: 全球新能源汽车销量快速增长 . 14 图 26: 光伏发电工作流程图,IGBT 是光伏逆变器的核心器件 . 15 图 27: 全球和国内光伏新增装机量保持增长. 16 图 28: 全球和国内风电装机量保持增长 . 16 图 29: 储能在发电侧、电网侧及用户侧发挥作用 . 16 图 30: 储能变流器用于控制电能在电网和储能设备之间的双向变换 . 17 图 31: 全球储能装机容量预计将快速增长. 17 图 32: 斯达半导变频器应用方案:整流、刹车、逆变 . 18 图 33: 斯达半导 IGBT 应用于逆变焊机 . 18 图 34: 中国变频器行业市场规模预计将持续成长 . 18 图 35: IPM 由控制电路、保护电路和相关功率器件、被动器件组成 . 19 图 36: 变频家电功率半导体价值量将显著提升 . 19 图 37: 全球家电功率半导体市场大幅成长. 19 图 38: 中国变频家电渗透率持续上升 . 20 图 39: 2019 年全球 IPM 市场被海外厂商所占据 . 20 图 40: IGBT 是新型电力电子器件 . 20 图 41: 公司模块和芯片技术不断突破 . 21 图 42: 公司位列全球前十大 IGBT 模块供应商 . 21 图 43: 公司销售的模块产品中自研芯片比例不断提升 . 21 图 44: 汽车半导体验证要求高于消费电子. 22 图 45: 汇川技术和英威腾位列 2018 年国内中低压变频器市场前十 . 22 图 46: 汇川技术及上海电驱动电驱系统销量进入 2020 年国内市场前十 . 22 图 47: 英飞凌占据国内新能源汽车 IGBT 市场的半壁江山 . 23 图 48: A00 级别电动车销量占比在 2017-2019 年持续下降 . 24 图 49: Rohm 的 SiC 功率模块使得逆变器的尺寸和重量大大减少 . 26 图 50: Rohm 的 SiC 功率模块使得逆变器的开关损耗大大减少 . 26 图 51: SiC 方案可以使用更小的散热器 . 27 图 52: 三菱电机实现了逆变器与电机的一体化 . 27 图 53: 新能源汽车市场为 SiC 需求最大的增量来源 . 27 图 54: 柔性直流换流阀是柔性直流输电工程的核心设备 . 28 图 55: 高压 IGBT 应用于张北 4-terminal HVDC . 28 图 56: 牵引变流器是轨交车辆利用电能的核心装备 . 28 图 57: 牵引变流器将接触网高压电转化为电机所需电能 . 28 图 58: 智能电网与轨道交通应用合计占 IGBT 下游的 9% . 28 表 1: 公司管理层和核心技术人员具有深厚的产业背景 . 7 表 2: 公司核心芯片及模块技术均来自自主研发 . 7 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 4 / 32 表 3: 2019H1 公司前五大客户基本情况 . 8 表 4: IGBT 芯片技术历代升级 . 10 表 5: 我国政府部门制定了一系列政策鼓励、促进国内 IGBT 行业的发展 . 11 表 6: IGBT 价值量与输出功率相关 . 15 表 7: 2025 年主驱逆变 IGBT 市场有望达 26.40 亿美元 . 15 表 8: 公司模块产品矩阵完善 . 21 表 9: 华虹宏力和上海先进半导体是公司主要晶圆代工供应商 . 23 表 10: 斯达半导体优势主要在于技术先发优势及独立第三方身份 . 24 表 11: 全球前十大功率半导体厂商均采用 IDM 模式 . 25 表 12: 第三代半导体在高压、高频、高温环境下表现优异 . 25 表 13: 公司市盈率高于可比公司 . 29 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 5 / 32 1、 国产国产 IGBT 龙头,国产替代先行者龙头,国产替代先行者 1.1、 专注专注 IGBT,打破国外垄断快速成长,打破国外垄断快速成长 公司成立于 2005 年 4 月,十几年来始终专注于以 IGBT 为主的功率半导体芯片和模块的设计、研发及生产。公司不断技术积累,在技术路线上走先模块、后芯片;先工业、后车规的路径,从易到难,不断突破,快速成长为国内 IGBT 龙头企业。公司在技术上不断追赶海外先进厂商, 是 IGBT 国产化替代的排头兵。 根据 IHS 数据,公司 2019 年在全球 IGBT 模块市场占有率排名第七,在中国企业中排名第一位。 公司 IGBT 模块收入占据 2020 年营收的 94.65%,型号超过 600 种,电压等级涵盖 100V3300V,广泛应用于新能源汽车、变频器、逆变焊机、UPS、光伏/风电发力、SVG、白色家电等领域。公司其他功率器件产品包括 MOSFET、IPM、FRD、SiC 二极管等。 图图1:公司公司 2020 年年营业收入主要来自营业收入主要来自 IGBT 模块模块 图图2:公司产品下游主要为工控和新能源公司产品下游主要为工控和新能源 数据来源:Wind、开源证券研究所 数据来源:公司招股书、开源证券研究所 图图3:公司产品矩阵完善、应用领域广泛公司产品矩阵完善、应用领域广泛 资料来源:公司招股书 IGBT模块, 94.65%其他业务, 5.35%0%20%40%60%80%100%2016201720182019 1-6月工业控制及电源新能源变频白色家电及其他公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 6 / 32 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。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%。 图图4:公司营收保持快速增长公司营收保持快速增长 图图5:公司归母净利润保持快速增长公司归母净利润保持快速增长 数据来源:Wind、开源证券研究所 数据来源:Wind、开源证券研究所 公司公司控股股东为香港斯达,控股股东为香港斯达,实际控股人为沈华和胡畏夫妇,实际控股人为沈华和胡畏夫妇,其通过香港斯达合其通过香港斯达合计间接持有公司计间接持有公司 44.54%股权股权,持股较为集中持股较为集中,股权结构稳定股权结构稳定。公司主要子公司上海道之主营业务为IGBT芯片的销售与研发, 侧重应用于新能源汽车领域的IGBT模块。2020 年上海道之营业收入 5.09 亿元, 占公司总营收的 52.86%。 斯达欧洲公司负责国际业务的拓展和前沿功率半导体芯片及模块的研发设计。斯达微电子为公司 6 英寸高压 IGBT 及 SiC 芯片产业化项目的实施主体。 图图6:公司股权结构稳定公司股权结构稳定 资料来源:企查查、开源证券研究所 1.2、 公司管理层集聚国际人才公司管理层集聚国际人才,技术团队,技术团队研发实力研发实力强大强大 公司核心管理层具有国际化的视野和深厚的产业背景公司核心管理层具有国际化的视野和深厚的产业背景, 引领, 引领公司获得快速发展公司获得快速发展。公司董事长沈华先生亦是公司核心技术人员, 具有国际领先的半导体企业 IGBT 相关技术研发及生产管理的经验,负责把控公司战略发展方向;汤艺女士有多年 IGBT芯片技术研发及管理经验, 负责公司 IGBT 芯片技术的研发工作。 公司的精英阵容是0%10%20%30%40%50%60%02004006008001,0001,200201520162017201820192020营业总收入(百万元)营业同比增速0%50%100%150%200%050100150200201520162017201820192020归母净利润(百万元)归母净利润同比增速公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 7 / 32 成立以来不断发展的重要基础,是不断取得研发成果和客户开拓的支柱。 表表1:公司公司管理层和核心技术人员具有深厚的产业背景管理层和核心技术人员具有深厚的产业背景 姓名姓名 职位职位 履历履历 沈华 董事长 (核心技术人员) 美国麻省理工学院材料学博士学位; 曾任西门子半导体 (英飞凌前身)高级研发工程师;曾任 XILINX 公司高级项目经理;公司设立以来一直担任公司董事长和总经理 胡畏 董事 (核心技术人员) 美国斯坦福大学经济系硕士学位;曾任美国汉密尔顿证券商业分析师;曾任美国 Providian Financial 公司市场总监及战略策划部经理;现任公司董事兼副总经理 汤艺 副总经理 (核心技术人员) 美国仁斯利尔理工学院电子工程系博士学位;曾在美国国际整流器公司(International Rectifier)工作,历任集成半导体器件高级工程师、 主管工程师、 高级主管工程师、 IGBT器件设计经理、IGBT 器件设计高级经理;2015 年加入公司,现任公司副总经理 戴志展 副总经理 国立清华大学电机工程研究所硕士学位;曾任飞瑞股份有限公司研发部高级工程师;曾任昀瑞公司研发部经理;曾任乾坤科技股份有限公司电源应用部资深经理;2009 年加入公司,现任公司副总经理 刘志红 监事 (核心技术人员) 浙江大学电力电子与电力传动专业硕士研究生,2006 年加入公司,历任公司设计工程师、研发部经理,现任公司研发总监 胡少华 监事 (核心技术人员) 浙江大学材料科学与工程专业硕士研究生,2007 年加入公司,现任公司工艺部总监 资料来源:公司招股书、开源证券研究所 凭借凭借强大的研发实力,强大的研发实力,公司在公司在 IGBT 模块和芯片相关技术上不断突破模块和芯片相关技术上不断突破,历时十历时十余年实现了所有模块芯片的自制量产余年实现了所有模块芯片的自制量产: 公司在 2007 年通过封装外购芯片推出第一款IGBT 模块,并在 11 年后实现量产所有型号的 IGBT 芯片。目前公司量产 IGBT 模块电压等级达到中低压全覆盖, 应用于工业控制、 新能源汽车、 白色家电等行业下游。公司核心能力域覆盖 IGBT+FRD 芯片及大、中、小、工业、车规功率模块,且核心技术均来自于自主研发。此外,公司在第三代半导体功率模块亦有技术积累,公司SiC 模块已实现批量生产。 表表2:公司公司核心芯片及模块技术均来自自主研发核心芯片及模块技术均来自自主研发 核心技术核心技术 技术来源技术来源 成熟程度成熟程度 IGBT 芯片及快恢复二级芯片相关技术芯片及快恢复二级芯片相关技术 自主研发 已实现大规模量产 大功率模块:大功率模块:大功率半导体器件的串并联技术及动静态均流均压技术,基板顶弯补偿技术,多 DBC 并联技术 自主研发 已实现大规模量产 小功率模块:小功率模块:真空氢气无气孔焊接技术,温度场分布仿真技术,无基板技术,接插件技术,芯片表面键合技术 自主研发 已实现大规模量产 工业级中等功率模块:工业级中等功率模块:IGBT 模块的电磁场分布仿真及结构设计技术,金属端子外壳插接和注塑技术 自主研发 已实现大规模量产 车用模块:车用模块:超声波焊接端子技术,金属端子注塑技术,基板集成散热器技术 自主研发 已实现大规模量产 碳化硅模块:碳化硅模块:银浆烧结技术、铜线键合技术 自主研发 已实现批量生产 资料来源:公司招股书、开源证券研究所 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 8 / 32 公司持续不断加大研发投入公司持续不断加大研发投入, 研发费用逐年增长研发费用逐年增长。 2020 年, 公司研发费用达 7707万元,占营收比重达 8%。与宏微科技、银河微电及新洁能等功率半导体行业 Fabless企业相比,公司研发费用率处于领先水平。 图图7:公司公司持续加大研发投入持续加大研发投入 图图8:公司研发费用率在可比公司中处于较领先水平公司研发费用率在可比公司中处于较领先水平 数据来源:Wind、开源证券研究所 数据来源:Wind、开源证券研究所 1.3、 客户质量优异客户质量优异,利润率行业领先利润率行业领先 公司产品进入国内领先的工控变频公司产品进入国内领先的工控变频、新能源汽车电驱厂商新能源汽车电驱厂商,客户质量优异。客户质量优异。公司2019年上半年前三大客户英威腾、 汇川技术及众辰电子是专业的变频器生产厂商,其下游客户以工业为主。合肥巨一动力和上海电驱动则为主流新能源汽车电驱厂商,巨一动力的电驱终端客户包括奇瑞、江淮、云度等国产整车厂商以及广汽本田、江淮大众等合资车厂。 上海电驱动产品涵盖 30-200kW 的系列化电驱产品, 客户包括一汽、奇瑞、长安、上汽、宇通、申沃、苏州金龙等众多国内整车厂,以及雷诺、通用、伊顿、邦奇等海外客户。 表表3:2019H1 公司前五大客户基本情况公司前五大客户基本情况 客户名称客户名称 2019H1 销售占比销售占比 客户主营业务客户主营业务 深圳市英威腾电气股份有限公司 11.55% 变频器、新能源汽车电驱 深圳市汇川技术股份有限公司 10.62% 变频器、新能源汽车电驱 上海众辰电子科技有限公司 5.11% 变频器、伺服系统 合肥巨一动力系统有限公司 4.98% 新能源车电驱系统 上海电驱动股份有限公司 4.66% 新能源车电驱系统 资料来源:公司招股书、各公司官网、开源证券研究所 公司客户质量优异公司客户质量优异,产品多供应给认证壁垒较高的汽车及工控类企业产品多供应给认证壁垒较高的汽车及工控类企业,也凭借,也凭借过硬的产品实力和品牌口碑,获得较强的议价能力,产品毛利率显著高于功率半导过硬的产品实力和品牌口碑,获得较强的议价能力,产品毛利率显著高于功率半导体同行体同行 Fabless 企业。企业。公司经营效率不断提升,期间费用率由 2016 年的 21.50%下降至 2020 年的 12.04%,期间费用率水平已处于同行中较低水平。 0%2%4%6%8%10%12%02040608010020162017201820192020研发费用(百万元)占比0%2%4%6%8%10%12%20162017201820192020斯达半导宏微科技银河微电新洁能公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 9 / 32 图图9:公司公司毛利率水平行业领先毛利率水平行业领先 图图10:公司期间费用率不断下降公司期间费用率不断下降 数据来源:Wind、开源证券研究所 数据来源:Wind、开源证券研究所 2、 乘新能源东风,乘新能源东风,IGBT 前景广阔前景广阔 2.1、 IGBT 是是性能卓越的电力电子器件,性能卓越的电力电子器件,下游应用广泛下游应用广泛 IGBT 本质是用小电压控制大电流的开关器件本质是用小电压控制大电流的开关器件,是电能变换的核心器件。,是电能变换的核心器件。IGBT是 Insulated Gate Bipolar Transistor 的缩写, 即绝缘栅双极型晶体管, 结构和功能上是由 BJT 和 MOSFET组成的复合功率半导体器件。 IGBT 有三个极, 分别为门极 (Gate) 、发射极(Emitter)及集电极(Collector) 。其工作原理可以简化表述为:当 IGBT 门极电压为 0 时,器件处于关断状态;当给门极施加高于阈值的电压时,受电场作用发射极至集电极会形成内部电流通路,此时器件导通;当给门极施加反向关断电压时,内部电流通路阻断,器件关闭。 图图11:IGBT 是用小电压控制大电流的开关器件是用小电压控制大电流的开关器件 资料来源:Eletrical4U 回顾过去几十年的发展,IGBT 芯片经历了 7 代技术及工艺的升级,从平面穿透型(PT)到沟槽型电场截止型(FS-French) ,芯片面积、工艺线宽、通态饱和压降、关断时间和功率损耗等各项指标经历了不断的优化。目前市场上应用最广泛的属 IGBT 第 4 代。 15%20%25%30%35%20162017201820192020斯达半导宏微科技新洁能银河微电0%5%10%15%20%25%20162017201820192020斯达半导宏微科技新洁能银河微电公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 10 / 32 表表4:IGBT 芯片技术历代升级芯片技术历代升级 代际代际 结构特征结构特征 芯片面积芯片面积(相对值)(相对值) 工艺线宽工艺线宽(微米)(微米) 通态饱和压通态饱和压降(伏)降(伏) 关断时间关断时间(微秒)(微秒) 功率损耗功率损耗(相对值)(相对值) 断态电压断态电压(伏)(伏) 出现时间出现时间 第一代 PT 100 5 3.0 0.50 100 600 1988 第二代 改进的 PT-IGBT 56 5 2.8 0.30 74 600 1990 第三代 Trench-IGBT 40 3 2.0 0.25 51 1200 1992 第四代 NPT-IGBT 31 1 1.5 0.25 39 3300 1997 第五代 FS-IGBT 27 0.5 1.3 0.19 33 4500 2001 第六代 FS-Trench IGBT 24 0.5 1.0 0.15 29 6500 2003 第七代 微沟槽场截止 - - 1.4 0.15 - - 2018 数据来源:公司招股书、开源证券研究所 IGBT 按照封装形式和集成程度的不同按照封装形式和集成程度的不同可以进一步分为可以进一步分为 IGBT 单管、单管、 IGBT 模块模块以及以及 IPM 模块, 分别应用于不同的下游领域。模块, 分别应用于不同的下游领域。 IGBT 单管内封装了单颗 IGBT 芯片,适用电流较小的应用场景,功率相对较低。IGBT 模块是由 IGBT 芯片与快恢复二极管(FRD)通过特定的电路桥接封装而成的模块产品,更适合在高压大电流场景中工作。 IPM 智能模块则由 IGBT 模块与驱动 IC 集成, 相比普通 IGBT 模块更智能化,常用于白色变频家电中。 图图12:IGBT 单管、单管、IGBT 模块、模块、IPM 模块模块 资料来源:公司官网 IGBT 具有导通电阻小、开关速度快、工作频率高等特点,可以在各种电路中具有导通电阻小、开关速度快、工作频率高等特点,可以在各种电路中提高功率转换、传送和控制的效率,实现节提高功率转换、传送和控制的效率,实现节约能源及提高约能源及提高控制水平的目的。控制水平的目的。IGBT 与同是高性能开关器件的MOSFET相比, 在高压、 大电流应用场景具备优势, 因此IGBT常用于 650V 及以上的新能源汽车主驱逆变、充电桩、新能源发电、输变电领域等。 图图13:IGBT 兼具高频控制和高功率应用的优势兼具高频控制和高功率应用的优势 图图14:IGBT 适用高压领域应用适用高压领域应用 资料来源:Applied Materials 资料来源:英飞凌 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 11 / 32 IGBT 应用领域广泛应用领域广泛,其市场空间亦十分广阔其市场空间亦十分广阔。IGBT 在产业结构升级、节能减排、新能源等领域发挥着不可替代的作用,在全球追求“碳中和”目标背景下,重要性更为凸显,市场有望持续成长。据英飞凌数据,2019 年全球 IGBT 市场空间为63.40 亿美元。Yole 预计未来 IGBT 市场将以 9.02%的速度持续成长。 图图15:IGBT 市场空间广阔且有望持续成长市场空间广阔且有望持续成长 数据来源:Infineon、Yole、开源证券研究所 疫情和政策环境双推动,国产疫情和政策环境双推动,国产 IGBT 发展飞速前进。发展飞速前进。功率半导体器件直接影响下游电子产品的性能、安全性和寿命,因此客户对功率半导体的价格敏感度较低,而对其可靠性要求较高。过去我国电子产品制造企业,尤其是高端产品厂商,在器件原材料选用过程中往往偏好性能更为稳定可靠的海外功率器件产品。近年来由于海外技术封锁、中美贸易摩擦、 “中兴事件” 、 “华为制裁”等地缘政治事件影响,国内厂商开始尝试引进本土半导体供应商,为我国本土功率半导体厂商带来发展机遇。 此外,新冠疫情发生以来,我国防疫措施得当,供应恢复快速。在全球疫情反复之时,国内供应链安全保障优势也正助推功率半导体国产化进程。 表表5:我国政府部门制定了一系列政策鼓励、促进国内我国政府部门制定了一系列政策鼓励、促进国内 IGBT 行业的发展行业的发展 时间时间 发布机构发布机构 政策名称政策名称 内容概要内容概要 2016 年 3 月 十二届全国人大四次会议 国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要 大力推进先进半导体等新兴前沿领域创新和产业化,形成一批新增长点 2016 年 7 月 中共中央办公厅、国务院办公厅 国家信息化发展战略纲要 制定国家信息领域核心技术设备发展战略纲要, 以体系化思维弥补单点弱势,打造国际先进、安全可控的核心技术体系,带动集成电路、基础软件、核心元器件等薄弱环节实现根本性突破 2016 年 12 月 国务院 “ 十三五” 国家战略性新兴产业发展规划 提出做强信息技术核心产业,提升核心基础硬件供给能力,推动电子器件变革性升级换代, 加强低功耗高性能新原理硅基器件、硅基光电子、混合光电子、微波光电子等领域前沿技术和器件研发, 包括 IGBT 在内的功率半导体分立器件产业将迎来新的一轮高速发展期 2017 年 1 月 发改委 战略性新兴产业重点产品和服务指导目录 将集成电路芯片设计及服务列入战略性新兴产业重点产品目录 2017 年 2 月 国家发展和改革委员会 战略性新兴产业重点产品和服务指导目录(2016 版) 重点支持电子核心产业,其中包括绝缘栅双极晶体管芯片(IGBT)及模块 资料来源:公司招股书、开源证券研究所 -30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%010203040506070802010201120122013201420152016201720182019 2020E 2021E市场规模(亿美元)增速公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 12 / 32 2.2、 新能源汽车应用是新能源汽车应用是 IGBT 市场增量主要来源市场增量主要来源 2.2.1、 IGBT 是核心开关功率器件是核心开关功率器件,在新能源汽车在新能源汽车领域应用广泛领域应用广泛 IGBT 作为耐高压作为耐高压、高频控制的电力电子开关器件高频控制的电力电子开关器件,在以电能为驱动形式的纯在以电能为驱动形式的纯电动汽车电动汽车、混合动力汽车等新能源车上应用广泛。、混合动力汽车等新能源车上应用广泛。其在汽车上的应用主要包括主驱逆变、 车载 OBC 及电池管理/车载空调等辅助系统, 此外也是充电桩实现电能转换功能的核心电力电子器件。 图图16:IGBT 在新能源汽车应用较为广泛在新能源汽车应用较为广泛 资料来源:意法半导体 主驱逆变是主驱逆变是 IGBT 在新能源汽车上价值量最大的应用在新能源汽车上价值量最大的应用。IGBT 是新能源汽车电是新能源汽车电驱系统的核心驱系统的核心,直接影响到新能源汽车的直接影响到新能源汽车的行驶行驶性能性能。纯电动汽车和混合动力汽车中动力电池输出的是直流电,而目前市场上绝大多数驱动电机需要使用交流电驱动,IGBT 在电驱系统中的作用就是在电驱系统中的作用就是 DC-AC 逆变逆变, 将将动力电池动力电池输出输出的直流的直流电逆变成可供电逆变成可供交流电机使用的交流电。交流电机使用的交流电。 图图17:IGBT 将直流电逆变成交流电将直流电逆变成交流电 图图18:特斯拉特斯拉 Model S 电驱系统采用电驱系统采用 IGBT 单管单管 资料来源:三菱电机 资料来源:PntP 车载充电器(on board charger;OBC)是固定安装在电动汽车上的控制和调整蓄电池充电的电能转换装置。而而 IGBT/MOSFET 等功率器件等功率器件在车载在车载充电器充电器(OBC)上上的作用的作用是是调整输入的充电电流和电压调整输入的充电电流和电压,使其满足动力电池的充电使其满足动力电池的充电要求要求。 其工作原理为:市电经过 OBC 中的整流模块变为直流电,通过稳压滤波电容后进入 DC-DC 转换模块, 经过直-直变换输出合适电压的直流电给动力电池充电。 IGBT或高压 MOSFET等开关器件则是 OBC 中DC-DC转换模块实现功能的核心功率器件。 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 13 / 32 图图19:IGBT 在在 OBC 中用于中用于 DC-DC 转换转换 图图20:特斯拉特斯拉 OBC 示意图示意图 资料来源:IEEE Access 注:H. V. Nguyen, D. To and D. Lee, Onboard Battery Chargers for Plug-in Electric Vehicles With Dual Functional Circuit for Low-Voltage Battery Charging and Active Power Decoupling, in IEEE Access, vol. 6, pp. 70212-70222, 2018, doi: 10.1109/ACCESS.2018.2876645. 资料来源:PntP、开源证券研究所 IGBT 模块还可以用于辅助功率逆变器,为车载空调系统等设备供电。模块还可以用于辅助功率逆变器,为车载空调系统等设备供电。出于效率的考虑,新能源汽车有许多应用采用高压供电,如空调压缩机、EPS 电动助力转向、主动底盘控制等。IGBT 可用于以上这些辅助系统的 DC-AC 逆变/DC-DC 变压,使电流电压符合负载端的用电需求。 图图21:IGBT 用于辅助逆变为空调供电调节电压用于辅助逆变为空调供电调节电压 资料来源:英飞凌、开源证券研究所 除了装载除了装载于于新能源汽车上的应用,新能源汽车上的应用,IGBT 亦是亦是直流直流充电桩的核心功率器件。充电桩的核心功率器件。与在 OBC 中的功能类似, IGBT 在直流充电桩中的作用也是 DC-DC 变压。 直流充电桩公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 14 / 32 的一端与交流电网相连,通过整流功率模块将工频交流电转换为直流电,流经DC-LINK 电容稳压滤波进入 DC-DC 变换环节:直流电流通过逆变功率模块逆变为高频交流电,最后由变压器耦合及整流单元将其转换为不同的直流电压等级,为电动汽车充电。 图图22:IGBT 在充电桩中用于在充电桩中用于 DC-DC 转换转换 图图23:特斯拉直流充电桩正在为特斯拉直流充电桩正在为 Model S 充电充电 资料来源:世强硬创电商 资料来源:PntP 2.2.2、 受益新能源车受益新能源车迅速迅速渗透渗透,车用,车用 IGBT 市场有望快速发展市场有望快速发展 新能源汽车新能源汽车行业正快速发展行业正快速发展,有望有望强势带动强势带动 IGBT 产业。产业。根据中国汽车工程学会编制的节能与新能源技术路线图 2.0 ,到 2025 年我国新能源汽车在新车销量中渗透率将达到 20%。根据中汽协预测,2025 年我国汽车销量有望达 3000 万辆,以20%的渗透率计算,届时我国新能源汽车销量有望达 600 万辆。而到 2035 年,新能源汽车更将成为主流,占总销量 50%。 据 EVSales 数据,2020 年全球新能源乘用车销量达 312.48 万辆,即使在全球汽车市场萎缩的情况下, 新能源乘用车仍保持了 41.40%的高速增长。 据 EVTank 预测,至 2025 年,全球新能源汽车销量有望达到 1200 万辆。 图图24:到到 2025 年我国新能源汽车销量有望达年我国新能源汽车销量有望达 600 万辆万辆 图图25:全球新能源汽车销量快速增长全球新能源汽车销量快速增长 数据来源:中汽协、开源证券研究所 数据来源:EVSales、开源证券研究所 IGBT 作为作为实现实现新能源汽车新能源汽车驱动驱动、充电充电、辅助系统辅助系统的核心电力电子器件的核心电力电子器件,将随将随着全球新能源汽车市场一起快速发展着全球新能源汽车市场一起快速发展,市场前景广阔市场前景广阔。从单车价值量来说,IGBT 的价值量与其额定功率直接相关, 采用何种 IGBT 模块方案又取决于新能源汽车的电机功率和电池方案。一

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