公司于 2005 年成立,主营业务是以 IGBT 为主的功率半导体芯片和模块 的设计研发和生产,并以 IGBT 模块形式对外实现销售。
公司自主研发设计的 IGBT 芯片和快恢复二极管芯片是公司的核心竞争力。2018 年公司成功量产所有型号 IGBT 芯片及快恢复二极管芯片,历经升级迭代,如今公司第七代 FS-Trench 型 IGBT 芯片通过验证,领先优势进一步巩固。
根据 Omdia 报告,公司 2020 年度 IGBT 模块的全球市场份额占有率国际排名第六,在中国企业中排名第一,是国内 IGBT 行业的领军企业。
公司产品细分种类丰富。公司主要产品为功率半导体元器件,包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC 等等,且成功研发出了全系列 IGBT 芯片、FRD 芯片和 IGBT 模块。其中 IGBT 模块产品超过 600 种,电压等级涵盖 100V~3300V,电流等级涵盖 10A~3600A,产品种类丰富,能有效全面地覆盖下游客户的各类需求。
公司股权结构稳定,实控人持股比例高。公司实控人为沈华、胡畏夫妇,通过斯达控股、香港斯达持有公司41.74%股权。员工持股平台富瑞德投资持股5.09%,用于对员工实施股权激励计划,有助于维持核心技术团队的稳定性。
公司专注主业,IGBT 模块收入占营收 90%以上,是公司业绩重要支撑。
2017-2021 年,公司营收由 4.4 亿高速增长至 17 亿,同期归母净利润从 0.53 亿增至 4 亿,利润增速持续高于营收,盈利能力明显提升。
2022 年前三季度,公司实现营收 18.3 亿,同比增长 57%;归母净利润 5.9 亿,同比增长 121%,均已超过 2021 全年经营业绩。
从业务分类上看,工业控制和电源业务是公司业绩的支柱,占 2017 年报营收比例达八成。
2017-2021 年,公司工控业务营收从 3.5 亿增至 10.6 亿,复合增速 32%,是公司高速发展的重要推动力。随着近年来新能源产业的蓬勃发展,公司新能源业务呈现快速增长,营收由 2017 年 0.66 亿快速增至 2021 年的 5.7 亿,复合增速高达 72%。
2022 上半年,公司新能源业务营收同比增长近两倍,营收规模已接近工控业务。公司营收格局已从工控为主转为工控、新能源并重。
2017-2021 年,公司 IGBT模组产销基本平衡,工控和新能源业务下游需求持续旺盛,IGBT 模组销量与营收增速同步提升。
而产品单价则维持稳定,历年变动在 5%左右。2020 年公司小功率模块销量增速高于整体增速,其单价较低,使得 IGBT 模组单 价出现下降。2021 年,公司 IGBT 模组销量 878 万只,同比增长 68%;单价 182 元,同比增长 4%。
毛利率稳步提升,期间费用率逐年降低,盈利能力明显增强。随着公司技术进步与产品迭代,附加值提升,公司毛利率从 30%左右提升至 2022 前三季度的 41%。受益于营收增长带来的规模效应,公司销售、管理、财务费用率均呈下降趋势,带动净利率由 12%大幅提升至 2022 前三季度的 32%。
IGBT 业务表现突出,相较同业优势明显。公司的毛利率、净利率均明显高出东微半导、宏微科技、士兰微、华润微等同业对手。
在应用领域方面,宏微科技、士兰微以工控业务为主,华润微以汽车和工控应用为主,兼有新能源应用。公司在新能源领域成果显著,率先实现应用领域扩展。
研发投入提升,技术人员增加。公司自成立以来一直追求技术发展和产品质量进步,并以开发新产品、新技术为公司的主要工作,持续大幅度增加研发投入。2022前三季度,公司研发费用 1.27 亿,同比增长 81%。公司研发队伍持续发展壮大,2018-2021年,技术人员数从 132 人增至 245 人,接近翻倍。
公司研发费用率处于行业前列。在从事功率半导体业务的可比公司中,公司研发费用率处于较高水平且较为稳定,历年均在 6%-9%之间。2021 年,公司研发费用率为 6.5%,继续保持较高水平。
高管经验丰富,助力研发工作。公司高管具有名校技术背景,拥有英飞凌、XILINX、美国国际整流器公司等业内领先公司的丰富从业经验,在 IGBT 领域积累了丰富的技术储备,涵盖了 IGBT、快恢复二极管、SiC 等功率芯片和模块的设计、工艺开发、产品测试、产品应用等,在半导体技术、电力电子、控制、材料、力学、热学、结构等多学科具备了深厚的技术积累。同时,公司位于纽伦堡的欧洲研发中心研发工作持续高效开展,对前沿芯片以及模块封装技术持续探索,有力保障了公司的技术先进性。
公司的核心技术为 IGBT 芯片和快恢复二极管芯片的设计、工艺和测试及 IGBT 模块的设计、制 造和测试。
公司目前已经开发出平面栅 NPT 型 1200V 全系列 IGBT 芯片和沟槽栅场终止 650V、750V、1200V 及 1700V 全系列 IGBT 芯片,成功解决了包括 8 英寸晶圆减薄技术、背面高能离子注入技术、背面激光退火激活技术以及沟槽栅挖槽成型技术等关键工艺技术。
针对细分行业客户 对 IGBT 模块产品性能、拓扑结构等的不同要求,公司开发了不同系列的 IGBT 模块产品,在新能源汽车、新能源、工业控制等细分市场领域形成了一定的竞争优势。
英飞凌第七代 IGBT 器件在能量密度、能量损耗、可控性和适应性方面均有提升,性能表现突出。2021 年,公司基于第七代微沟槽 Trench Field Stop 技术的新一代车规级 650V/750V/1200V IGBT 芯片研发成功,并于 2022 上半年通过客户验证,预计下半年开始批量供货。公司实现先进技术对标,增强了公司的核心竞争力,为公司的产品竞争力打下良好基础。
公司 IGBT 芯片应用广泛。在新能源汽车领域,公司已成功跻身于国内汽车级 IGBT模块的主要供应商之列,车规级 IGBT 模块配套超 50 万辆新能源汽车,主要客户有比亚迪、理想、上汽等车企;
在新能源领域,公司使用自主芯片的 650V/1200V 单管 IGBT 和模块为户用型、工商业、地面电站提供从单管到模块全部解决方案,已成为户用和工商业并网逆变器和储能变流器的主要供应商,公司应用于光伏的 1200V IGBT 模块在 1500V 系统地面电光伏电站和储能系统中开始批量应用;
在工业控制领域,公司目前已经成为国内多家头部变频器企业 IGBT 模块的主要供应商。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)即绝缘栅双极型晶体管,其通过加正向栅极电压形成沟道,给 PNP 晶体管提供基极电流,使 IGBT 导通;反之,加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使 IGBT 关断。
IGBT 是由 BJT(双极型三极管)和 MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,既具有 MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点,又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点,适合应用于直流电压为 600V 及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、 照明电路、牵引传动等领域。
IGBT 模块是由 IGBT 与快恢复二极管通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品,封装后的 IGBT 模块直接应用于变频器、UPS 不 间断电源等设备上。
快恢复二极管芯片在 IGBT 模块中与 IGBT 芯片配合使用,需要承受高电压、大电流的同时,要求具有极短的反向恢复时间和损耗。IGBT 模块按封装工艺来看主要可分为焊接式与压接式两类,随着 IGBT 芯片技术的不断向前,芯片的最高工作结温与功率密度不断提高,IGBT 模块技术也在逐步发展。
从 IGBT 技术划分来看,第一二代 IGBT 主要为平面栅型;第三四代主要为沟槽栅型,通过创新的沟槽设计大大减少了 IGBT 的体积和功耗,并演化出了第五六代的沟槽格栅型;第七代为2018年后出现的微沟槽栅型,沟道密度更高,元胞间距更小,可实现最佳开关性能。从 IGBT 电压划分来看,IGBT 可分为低/中/高压。
IGBT 行业呈现“广空间+高增速”特征,国内外 IGBT 市场规模持续攀升。中商产业研究院数据显示,2022 年全球 IGBT 市场规模预计可达 81 亿美元,17-22 年 CAGR 为 12%。
根据集邦咨询预测,2025 年国内 IGBT 市场规模有望突破 522 亿元,17-25 年 CAGR 达 19%,是细分市场中发展最快的半导体功率器件之一,市场前景广阔。
IGBT 模块是变频器、逆变焊机等传统工业控制及电源行业的核心元器件。从全球 IGBT 应用情况来看,工业控制、新能源汽车和新能源发电是最主要的需求领域,需求占比之和约为 74%。其中,工业控制占比约为 37%,是 IGBT 下游需求最大的领域。
随着工业自动化改造的不断升级,工控领域对功率半导体器件的的需求持续增加,2021 年全球工控 IGBT 市场规模达到 151 亿元,预计 2025 年将稳健增长至 170 亿元。
国内外新能源车终端需求火热,IGBT 需求随之崛起。2021 年全球新能源汽车总销量为 653 万辆,同比增长 107%。
根据中汽协数据,预计 2022 年中国新能源汽车销量将达到 680 万辆,同比增长 94%, 2026年中国新能源汽车销售量将达到汽车销售总量的近50%。国内新能源车市场具备领先优势,随着渗透率的进一步提升以及汽车电子化程度的持续推进,车用 IGBT 规模有望快速突破。
Trendforce 数据显示,新能源汽车在国内 IGBT 下游应用中占比约 31%,是 IGBT 的最大增量市场。IGBT 是新能源汽车电控系统和充电桩的核心器件,决定了整车的能源利用率;同时,新能源车的车载空调、OBC、逆变器、DC/AC、发电机等也需大量应用 IGBT 器件。
根据 Digitimes Research 的数据,新能源汽车中电机驱动系统是关键成本之一,约占整车成本的 15-20%,而 IGBT 约占电机驱动系统成本的一半,因此 IGBT 约占新能源汽车成本的 7-10%,其动力性能越强,所需要的 IGBT 组件数量就越多。
汽车电气化进程加速,新能源车相比传统燃油汽车需要更多电流转换部件,驱动 IGBT 等电子元器件需求量攀升。
在主逆变器中,IGBT 将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电;在车载充电机中,IGBT 将交流电转化为直流电并为高压电池充电;在 DC-DC 变换器中,IGBT 将高压电池输出的高电压转化成低电压后供汽车低压供电网络使用;此外,IGBT 也广泛应用在 PTC 加热器、水泵、油泵、空调压缩机等辅逆变器中,完成小功率 DC-AC 转换。
全球新能源汽车新增 IGBT 测算与关键假设:假设 2022 年新能源汽车 IGBT 价值约为 1906 元/辆,假设 2023 年及以后单车 IGBT 价值量年增 1%。
此外,根据 yole 数据,2021 年新能源车 IGBT 渗透率为 96%,预计随着 SiC 器件的成熟, IGBT渗透率有下降趋势。根据我们的测算,全球新能源汽车IGBT市场规模2022年为189亿元,到 2026 年将增长到 476 亿元,21-26E CAGR 为 32%。
大功率充电时代的到来有望推升 IGBT 市场空间。充电桩的充电模块是整个产品的核心设备,主要功能是将电网中的交流电经过整流滤波后转换为可充电的直流电,其关键技术在于 IGBT。
根据充电桩视界数据,充电模块占整个充电设施建设成本的 45%~55%;根据前瞻产业研究院数据,IGBT 模块占充电桩成本约 20%。
随着超充时代的到来,充电模块的容量升级、可靠性以及安全性面临着更高的要求,同尺寸的充电模块的功率密度逐渐升级,IGBT 品质和需求量有望持续升级。
全球充电桩新增 IGBT 测算与关键假设:假设 2022 年私人充电桩单价为 0.3 万元,公共快充桩单价为 2 万元,公共慢充桩单价为 0.5 万元,假设 2023 年及以后的充电桩平均价值量年降 2%。
碳中和背景下,光伏和风力发电在能源结构中的地位越发举足轻重,储能行业亦迎来良机。IGBT 元器件作为光伏逆变器、风电变流器以及储能变流器的核心半导体器件,能够对电流进行整流和逆变等作用,以实现新能源发电的交流并网、储能电池的充放电等功能,风光储行业的快速发展将进一步打开 IGBT 的市场。
光伏新增装机量快速增长,迎来黄金发展期。根据 CPIA 乐观预测数据,全球光伏年新增装机在 2022 年将首次突破 200GW,达到 240GW 的水平,到 25 年全球年新增装机将达到 330GW,20- 25 年光伏新增装机的复合增长率达 20%;与此同时,2025 年我国新增装机规模有望达到 110GW,相当于 2021 年的 2 倍。
光伏逆变器是光伏系统的核心部件,可以将太阳能板产生的可变直流电转换为交流电,并反馈回输电系统或供离网的电网使用。
近年来,光伏产业的持续景气,带动光伏逆变器市场规模快速提升,2020 年全球光伏逆变器的市场规模为 136GW,2025 年将有望达到 401GW,20-25 年 CAGR 为 24%。
在光伏逆变器成本结构方面,IGBT 元器件是半导体器件的主要组成部分,在驱动保护、过电流/短路保护、过温保护、机械故障保护等方面发挥巨大作用,是逆变器的“心脏”,约占逆变器成本的 13%左右。近年光伏逆变器的快速增长,将会给 IGBT 的发展带来重大机遇。
根据中国光伏行业协会数据,到 2030 年集中式逆变器的单机功率将超过 6000kW/台,集中式逆变器的功率密度将超过 1.6kW/kg,相较 2021 年分别提升 102%和 43%。
逆变器额定功率和功率密度的提升,对于 IGBT 等功率器件的需求量将进一步增加,同时要求 IGBT 模块拥有更好的耐压等级和散热设计,这将推动 IGBT 市场规模的进一步提升。
我国的风电发展保持着强劲的势头,2021 年国内风电新增并网装机容量 47.6GW,占全球总量的 51%,预计到 2026 年,新增装机量将超过 60GW,其中陆上风电超过 50GW,海上风电超过 10GW,有利于促进我国能源转型,IGBT 作为风电变流器的主要元器件同样受益。
根据彭博新能源财经(BNEF)最新发布的《全球能源存储展望》报告中显示,2020 年末全球的在线 亿美元的投资用于正在建设中的 345GW 储能装置,到 2030 年累计安装量将达到 358GW,是 2020 年 16.5GW 的 20 倍以上。
随着装机量的提升,储能变流器的市场规模也随之提高。头豹研究院数据显示,中国储能变流器新增市场规模从 2015 年的 1 亿元跃升至 2020 年的 13.3 亿元,2025 年有望达到 60.5 亿元。IGBT 作为储能变流器的核心器件,储能变流器的发展将进一步打开 IGBT 的市场。
风电市场:假设 2022 年风电变流器的平均价格为 0.29 元/W,以后价格每年下降 2%。据我们 的测算,2021 年全球风电逆变器 IGBT 规模为 28 亿元,到 2026 年将增长到 33 亿元,21-26E CAGR 为 4%。
综合以上测算,我们认为新能源产业(新能车及风光储充)的快速发展极大拉动了 IGBT 市场空间。2022 年新能源产业所对应的 IGBT 市场规模为 309 亿元,2026 年有望增长至近 700 亿元 市场,21-26 年 CAGR 为 27%。
其中,21-26 年 IGBT 规模增速最快的领域依次是新能源车、储能和充电桩;21-26 年 IGBT 空间增量最多的领域依次是新能源车、充电桩和光伏。
受益于中国政府支持新能源行业发展等因素,中国半导体功率器件市场规模稳步扩大,预计到 2027 年将达到 116 亿元,20-27 年 CAGR 为 8%。然而,虽然国内市场广阔,但 IGBT 等功率器件自给率依然较低,高端产品仍严重依赖进口。
全球 IGBT 市场竞争格局较为集中,据英飞凌数据统计,2021 年度 IGBT 模块的全球市场份额排名中,全球前五大厂商占据 67%的市场份额,其中英飞凌以 33%的市占率占据领先地位,国内厂商斯达半导和中车时代电气分别占据全球份额的 3%和 2%。
IGBT分立器件方面,英飞凌以 29%的市占率稳坐榜首,国内厂商士兰微以 4% 的市占率排名第八,未来提升空间仍然较大。
当下 IGBT 全球市场供需缺口仍然较大,且海外厂商产能受疫情影响更为严重。据富昌电子公布的交期数据,2021 年开始,海外各大厂呈明显的 IGBT 交货周期拉长趋势,其中意法半导体的变化最为突出,从 20Q4 的 13-20 周拉长至 22Q4 的 39-52 周。
近年来为了推动功率半导体行业尤其是 IGBT 产业健康快速发展,国家相关部门不仅制定了相关的一系列政策措施,还不断加大扶持力度。其中,IGBT 曾被划为 02 专项重点扶持项目实施长达 15 年并于 2021 年成功收官。同时,IGBT 国产化还是国家十四五规划中关键半导体器件的发展重点之一。
来自市场需求持续增长和国家大量投入资金的双重刺激,不仅吸引了一批拥有丰富 IGBT 经验的海外华人归国,也给包括斯达半导、比亚迪、中车时代电气等在内的企业提供了掌握 IGBT 核心技术的机会,进一步推进 IGBT 国产化进程,早日摆脱 IGBT 产品进口依赖这一现状。
受益于新能源等下游需求旺盛,叠加国家对于半导体产业的扶持,近年来 IGBT 自给率不断上升。据《中国 IGBT 行业发展现状分析与投资前景研究报告(2022-2029 年)》数据显示,2021 年国内 IGBT 需求量达 1.3 亿只,而产量为 2580 万只,自给率为 20%。而 2015 年国内 IGBT 自给率仅为 10%,15-21 年增加了 10pct,发展十分迅速。随着国内新能源汽车、光伏等领域的功率器件延续高景气度, IGBT 国产化发展未来可期。
以斯达半导为代表的国内厂商先后入场 IGBT 产业,加速追赶欧美大厂的步伐,进一步打破海外大厂对高端功率半导体市场的垄断。
技术方面,国内厂商积极创新迭代,坚持提升自研能力以实现核心技术突破,斯达半导已率先实现了第 7 代 IGBT 产品的研发;
产品方面,国内厂商 IGBT 产品种类进一步增加,覆盖电压/电流范围进一步扩大,斯达半导基于第六代 Trench Field Stop 技术的车规级 IGBT 模块已获得多个平台/项目定点;
下游应用及客户方面,国内厂商 IGBT 产品广泛应用于汽车、新能源、家电等领域,积极寻求华为、宁德时代、松下、索尼、比亚迪等品牌客户的认可和订单。
3 IGBT 国产化先锋,卡位 SiC 开启第二成长曲线 IGBT 模块布局全面,新能源领域强势成长
2021 年公司使用自主 650V/1200V IGBT 芯片以及配套快恢复二极管芯片的模块和分立器件在国内主流光伏逆变器客户大批量装机应用。
2022 年使用自主芯片的 650V/1200V 单管 IGBT 和模块为户用型、工商业、地面电站提供从单管到模块全部解决方案,已成为户用和工商业并网逆变器和储能变流器的主要供应商。同时,公司应用于光伏行业的 1200V IGBT 模块在 1500V 系统地面电光伏电站和储能系统中开始批量应用。
2022 年 H1,公司基于第六代 Trench Field Stop 技术的 650V/750V 车规级 IGBT 模块新增多个双电控混动以及纯电动车型的主电机控制器平台定点,1200V 车规级 IGBT 模块新增多个 800V 系统纯电动车型的主电机控制器项目定点,将对 2024 年-2030 年公司新能源汽车 IGBT 模块销售增长提供持续推动力。
定增项目锚定 3300V 及以上 IGBT 芯片,高压 IGBT 国产化未来可期。
目前国内 3300V 及以上功率器件基本依赖进口,公司在 600V/650V、1200V、1700V 等中低压 IGBT 芯片已经实现国产化,但是在 3300V、4500V 等高压功率芯片仍依赖进口,亟需发展国产核心功率半导体器件,助力智能电网、轨道交通、风力发电行业核心器件的国产化。公司预计投入 15 亿元新建厂房及仓库等配套设施,购置光刻机、显影机、刻蚀机、PECVD、退火炉、电子显微镜等设备,用于实施高压特色工艺功率芯片的研发和产业化项目。
2018 年,特斯拉的 Model 3 首次采用意法半导体和英飞 凌的 SiC 逆变器取代了 Si-IGBT,逆变器效率提升了 5-8%。
2020 年,比亚迪将自主研发制造的 SiC MOSFET 功率器件搭载在汉 EV 四驱高性能版上,实现了 200KW 的输出功率,功率密度提升一倍。预计到 2023 年,比亚迪将实现 SiC 基车用功率半导体对硅基 IGBT 的全面替代,将整车性能在现有基础上再提升 10%。目前,已有多家厂商推出了面向 HEV/EV 等电动汽车充电器的 SiC 功率器件。
国内各 SiC 厂商加速进行产品研发和产能扩张,有望把握新能源时代下IGBT需求高速增长的机遇期,实现SiC器件领域的国产替代。
从业务进展来看,斯达半导车规级 SiC MOSFET 模块开始大批量装车应用,同时新增多个使用车规级 SiC MOSFET 模块的主电机控制器项目定点;三安光电、华润微等企业在 SiC 二极管、SiC MOSFET 等器件领域已逐步实现产品系列化;士兰微、闻泰科技等企业也积极布局 SiC 器件研发,并已取得阶段性进展。
2022 年上半年公司应用于乘用车主控制器的车规级 SiC MOSFET 模块开始大批量装车应用,同时公司新增多个使用车规级 SiC MOSFET 模块的 800V 系统的主电机控制器项目定点,将对公司未来车规级 SiC MOSFET 模块销售增长提供持续推动力。
定增项目保障 SiC 芯片自主可控,产品供应能力和竞争力有望进一步提高。
公司车规级 SiC 模块虽已获得多个项目定点并拿到批量订单,但车规级 SiC 模块中所使用的 SiC MOSFET 芯片仍为进口芯片。
1) 收入的大幅增长主要来自于公司主营的 IGBT 模块业务和 SiC 募投项目的建设。
受益于行业高景气度,叠加公司自主技术强势突破和产品结构升级改善,公司产品销量和盈 利能力稳步提升。我们预测公司 22-24 年收入分别为 27.9/41.4/58.2 亿元。
公司产品按下游领域主要应用于工控及电源行业、新能源行业、变频白色家电及其他行业。工控及电源领域——受益于自动化改造的不断升级,工控领域对 IGBT 模块的需求持续增加,公司持续拓展下游客户,我们预测 22-24 年公司该业务收入为 13.4、15.4、17.2 亿元;
公司 SiC 项目建设周期 3 年,2025 年达产后预计将形成年产 6 万片 6 英寸 SiC 芯片生产能力,对应 6.6 亿元营收和 1.8 亿元净利润,我们预测 22-24 年该业务收入分别为 0、1.3、5.3 亿元。
研发费用方面,22-24 年研发费用率稳定在 5%以上,分别为 5.90%、5.32%、5.02%,主要考虑到公司研发持续投入以维持产品竞争力。
我们预测公司 2022-2024 年每股收益分别为 4.59、6.99、9.85 元,我们选择国内 IGBT 领先公司宏微科技、东微半导和士兰微,化合物半导体的代表公司三安光电和赛微电子,以及半导体 IC 设计厂商纳芯微,根据可比公司 23 年平均 52 倍 PE 估值水平,对应 364.0 元人民币目标价。
报告来自:远瞻智库-为三亿人打造的有用知识平台报告下载战略报告管理报告行业报告精选报告论文参考资料远瞻智库
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