進入2024年以後,半導體行業漲聲不斷。
三大儲存晶片巨頭、SK海力士、美光已經確認儲存晶片漲價,大家會發現固態硬碟已經漲價。
現在漲價也傳導到了功率半導體行業。伴隨全球新增產能節奏放緩,尤其是新能源為主的下游需求持續增加,功率半導體產品的漲價勢在必行。
這其中,IGBT作為功率半導體的主要型別,行業將受益於漲價驅動帶來的機遇。
那麼,IGBT都有哪些重要性呢?
IGBT,中文全名為絕緣柵雙極型電晶體,是由雙極型三極體(BJT)和絕緣柵型場效電晶體(MOS)組成的功率半導體器件,是第三代功率半導體技術革命的代表性產品,具有高頻、高電壓、大電流,易於開關等優良效能,被譽為電力電子裝置的“CPU”。
一般來說,金氧半場效電晶體(MOSFET)輸入阻抗高、驅動功率小、開關速度快;而雙極型三極體(BJT)飽和壓降低。BJT 更強調工作功率,MOSFET 更強調工作頻率。而IGBT 兼有以上兩種器件的優點,因此效能優勢顯著。
IGBT的工作原理在於,以最小能量損耗實現電流轉換,是一種具有隔離柵極結構的雙極電晶體;柵極自身就是半導體電晶體結構,因此結合了雙極電晶體的高載流能力和高阻斷電壓的優點。
IGBT透過調節改變電子元器件的功率來實現電源開關和電能轉換的功能,主要體現在變頻、整流、變壓、開關等方面。應用範圍廣泛,包括工控、風電、光伏、電動汽車與充電樁、軌交、消費電子等領域。
按照應用場景的電壓不同,IGBT有超低壓、低壓、中壓和高壓等型別,其中新能源汽車、工業控制、家用電器等使用的IGBT以中壓為主,而軌道交通、新能源發電和智慧電網等對電壓要求較高,主要使用高壓IGBT。
尤其是汽車電子領域,由於使用環境複雜,一旦失效可能引發嚴重後果,所以市場對於車規級IGBT產品的要求要高於工控類與消費類 IGBT產品。車規級 IGBT對於溫度的覆蓋要求更高、對出錯率的容忍度更低且要求使用時間也更長、工藝處理和電路設計方面對可靠性和散熱性要求更高。
IGBT作為電動汽車和直流充電樁等裝置的核心器件,直接影響電動汽車的動力釋放速度、車輛加速能力和高速度,相對來說汽車晶片認證週期高達3-5年,因此行業龍頭容易發揮領先優勢,下游客戶粘性高。
那麼,IGBT的市場規模又有多大呢?
近十年來,全球IGBT市場規模保持連續增長,從2012年的32億美元增長至2022年的68億美元,2023年市場規模預計達到71億美元。
目前,我國是全球最大的IGBT需求市場,需求量約佔全球四成,未來佔比有望持續提升。根據世界半導體貿易統計組織的資料,中國 IGBT市場銷售規模從2016年的88億元增長至2022年的220億元,增速遠超全球平均水平,預計至2025年仍將維持高速增長,市場規模將有望超486億元。
這主要還是得益於新能源汽車、新能源發電為主的新型經濟發展的帶動作用。根據中國汽車協會資料,2019年中國新能源車銷量達到120.6萬輛,2022 年持續大幅增長達688.7萬輛,2019-2022年複合增長率達到78.74%。2023年繼續保持增長勢頭,全年銷量高達949.5萬輛。這也持續帶動IGBT的銷量。
那麼,在IGBT產業鏈中有哪些優秀的國內公司呢?
作為半導體大行業中的一員,IGBT的核心工藝也有晶片設計、晶圓代工、封裝測試三個環節。
不過,IGBT模組的效能表現、穩定性和可靠性對下游客戶來說至關重要,下游客戶將供應鏈安全穩定作為所考慮首要因素,更傾向於和 IGBT供應商保持長期合作關係,這導致產業鏈核心環節幾乎都是海外企業為主,但在每一個產業鏈環節,國內企業在積極佈局,逐步突破。
海外龍頭企業多為垂直整合製造商,如英飛凌、安森美等企業。國內垂直整合製造商較少,有比亞迪半導、士蘭微、時代電氣等公司。國內主流的晶片生產是採用無工廠設計公司,典型公司有斯達半導、宏微科技等,華虹目前是國內最先進、最全面的代工廠。
斯達半導,公司是目前國內IGBT領域的龍頭企業,IGBT模組市場份額全球第六,國內第一,是唯一進入全球前十的IGBT模組國內供應商。
公司已經在新能源汽車、新能源發電和工業控制領域成為多家頭部企業的供應商,建立了極大的競爭優勢,同時公司的歐洲業務規模快速增長,車規級產品在海外市場在歐洲一線品牌Tier1開始大批量出貨,海外新能源汽車市場業務實現階段性突破。
2022年,光伏、儲能和新能源汽車需求持續景氣,公司客戶黏性強,疊加上游晶片代工成本下降,公司毛利率和淨利率持續提升,突顯龍頭優勢。2023年前三季度代工成本有所上升,公司也保持了較高的毛利和淨利水平,隨著產品漲價趨勢來臨,有望保持較高利潤水平。
公司營收從2018年的6.75億,增長到2022年的27.05億元,2023年前三季度實現營收26.19億。尤其是2022年以來,公司新能源業務快速爆發,新能源業務營收為14.56億元,同比增速達154.81%,營收佔比達到54%,實現突破性增長。2023年上半年,新能源業務持續發力,營收佔比進一步提高到59%,成為公司業績持續增長的重要充足動力。
時代電氣,公司是中車旗下子公司,是國內軌交和車規級 IGBT 龍頭企業。
公司在2008年收購加拿大公司進入IGBT領域,掌握了IGBT晶片設計、封裝的關鍵技術工藝。2017年時代電氣IGBT模組首次應用於新能源汽車,2018年IGBT產品在復興號動車上裝車,2021年車規級 IGBT模組線建成並順利投產,在國內新能源汽車領域的市場佔有率逐步提升,排名攀升至國內第四。
總的來說,隨著我國IGBT技術的不斷更新迭代,國產廠商逐步突破產能受限問題,目前行業正處於國產替代的增長階段。