士兰微VS时代电气VS斯达半导:国产IGBT更看好谁?

贝壳号 | 发布于2023-05-12

编辑按:本文转载至微信公众号“市值观察”,飞鲸投研经授发布 。

士兰微VS时代电气VS斯达半导:国产IGBT更看好谁?

半导体还在去库存时,IGBT市场却“高烧不退”。

近期包括英飞凌、安森美等在内的海外大厂,交付周期最长达到了53周。一位业内人士感慨:“涨价抢货已不是新鲜事,不是价格多高的问题,而是根本买不到。”

IGBT作为电子行业的“CPU”,市场一直以来被国外厂商占据,而在国产化大潮下,谁能率先站出来?

缺货仍是关键词

功率半导体作为半导体行业的细分领域,是实现能源转换与传输的核心器件,重要性不言而喻。IGBT则是新一代功率半导体分立器件的代表性产品。

相对于二极管、晶闸管等中小功率半导体器件,IGBT具有高频高电压、大电流、损耗小,及易开关等特点,更适合于600V及以上的交流电机、变频器、电源开关等变流系统。

从市场规模来看,国内IGBT行业正处在快速发展阶段。据东方财富研究,国内市场规模到2025年将增长至522亿,复合增速达22%。

下游应用上新能源汽车、消费电子和工业控制是IGBT的主要应用领域。三者占比分别为31%、27%和20%,另外风光储等新能源电力领域占比也达到了11%。

士兰微VS时代电气VS斯达半导:国产IGBT更看好谁?

随着新能源的爆火,缺货成了近年来的“家常便饭”,海外大厂交期普遍在50周以上。积压订单也与日俱增,有的大厂甚至干脆停止接单。

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其中2022年英飞凌积压订单金额达430亿欧元,是同年营收142亿欧元的3倍有余。而安森美早在2022年5月就宣布到2023年底不再接受新订单。

剖析IGBT紧缺的原因,需求自然首当其冲。

2020年之前,工控还是下游应用的第一大领域,而近年来在新能源汽车和电力新能源的带动下,IGBT需求陡然上升。

尤其是新能源汽车,IGBT是电控系统和充电桩的核心器件,决定了整车的能源利用效率。不仅如此,车载空调、逆变器、发电机等也是IGBT的消耗“大户”。

据券商研报,IGBT约占电机驱动系统成本的一半,而电机驱动系统占整车成本的15-20%,也就是说IGBT要占到整车成本的7-10%。

在供给上,受此前疫情和半导体处于下行周期影响,大厂扩产较为谨慎。据DIGITIMES研究数据显示,海外大厂2021-2022年产能仅分别增长了3.6%和2.7%。

此外,两年的建设周期和一年左右的认证周期,也使得全球IGBT芯片供需缺口持续存在。

还有一个重要信号,2023年3月,特斯拉宣布将减少碳化硅SiC用量的75%,而IGBT作为潜在替代方案,或将进一步加剧供应紧张。

SiC作为第三代半导体芯片材料,相对于IGBT的Si硅基材料性能更强。据国信证券,SiC热导率及熔点是Si的2-3倍,电子饱和速度是Si的2-3倍,工作频率是Si的10倍,开关损耗最多可减少74%。

虽然SiC性能优越,但成本居高不下是萦绕在产品端的一道难题。目前SiC器件价格大约是Si的4-5倍,且Si材料在生产工艺上更为成熟,生产周期更短,良率更高。

一旦特斯拉出于降本需求大幅降低SiC用量,启用IGBT替代方案,其他车企跟进后必将影响行业的供需格局。

国内厂商的激荡三年

当前IGBT产业处在一片蓝海,但目前市场主要被英飞凌、安森美等外资品牌占据,国产品牌占有率较小。

从IGBT的产品分类来看,按照其封装形式的不同,可分为IGBT单管、IPM和IGBT模块。其中IGBT单管和IPM模块主要应用在中小功率场景,前者应用在小功率的家用电器、分部式光伏逆变器等;后者应用于变频空调、变频洗衣机等白色家电产品。而IGBT模块应用于大功率变频器、新能源车、集中式光伏等领域。

由于IPM模块主要应用在传统家电领域,未来市场增速慢于应用在新能源领域的IGBT单管和IGBT模块。

国金证券研究,2021年全球IGBT市场规模为84亿美元,其中IPM、IGBT单管及IGBT模块市场规模分别为20亿美元、22亿美元和42亿美元,对应的2016-2021年的期间复合增速分别为11%、19%和17%。

从全球竞争格局看,据东方证券数据,2021年全球IGBT模块前五大厂商占据了67%的市场份额,其中英飞凌占比达33%,国内的斯达半导和时代电气分别仅为3%和2%;在整体分立器件上,英飞凌同样稳居榜首,士兰微则占4%排在第八。

士兰微VS时代电气VS斯达半导:国产IGBT更看好谁?

来源:东方证券

体现在产品技术上,中国IGBT厂商的第6/7代产品与海外差距在5年左右。东吴证券做过研究,当下国内厂商推出的对标英飞凌的6代产品,性能上仍相当于其2007年生产的第4代产品。

士兰微VS时代电气VS斯达半导:国产IGBT更看好谁?

且如斯达半导、士兰微等最新推出的对标英飞凌的第7代产品,离量产都还有距离。

但从IGBT国内外扩产情况看,近年来海外大厂的谨慎扩产恰恰给国内厂商留下了追赶空间。

在下游市场快速增长的2021-2023年,国内厂商产能快速扩张。据DIGITIMES研究统计,同期国内厂商产能年均增速都超过了60%,而海外大厂产能预计到2024年后才会快速释放。据东方财富研究,2021年国产自给率为19.55%,预计到2023年将达32.92%。

士兰微VS时代电气VS斯达半导:国产IGBT更看好谁?

尽管与海外大厂存在差距,但行业每代10年左右的更新周期也给了国产品牌赶超的机会。

在一众国内厂商中,最终谁能突围?

中国的“英飞凌”

国内IGBT行业佼佼者,当属斯达半导、士兰微和时代电气。

从业务上看,三者涉及的业务方向不同,斯达半导优势在于IGBT模块,主要覆盖新能源汽车和工控领域;士兰微则以IGBT单管和IPM模块为主,2021年公司在全球IGBT单管/IPM模块市占率达2.6%、2.2%,均位列国内品类第一。其重点应用在工控和家电领域。

时代电气则背靠中车“大腿”,在轨交、电网领域大幅领先。在国内IGBT模块市场中位居第二位,仅次于斯达半导。

纵观三家厂商,可以说斯达半导吃到了这波新能源汽车发展的红利,士兰微、时代电气虽然积淀很厚,但在新能源利润最为丰厚的模块部分并未做到第一。

而这主要与二者进军新能源汽车领域较晚有关。

时代电气在2012年收购英国丹尼克斯后,开始只在轨交领域研发高压IGBT模块,2017年才开始进军车规级的IGBT产品;而此前一直身处家电领域的士兰微,到2018年才开始接触。且当前士兰微主流产品仍然停留在第五代,时代电气和斯达半导都已经来到了第六代。

反观斯达半导,早在2013年就专注新能源汽车IGBT模块的研发,在高壁垒的IGBT行业,先发优势更为明显。

其基于第七代微沟槽技术,推出的新一代车规级650V/750VIGBT芯片已通过客户验证,预计2023年开始批量供货;而士兰微的第七代产品目前还处在送审阶段,离量产还有距离;时代电气则处于刚刚研发成功的状态,还有待商业化推广。

在SiC碳化硅模块应用上斯达半导也处于国内领先。

斯达半导自2015年开始便研发SiC模块,截至2021年9月,已经获得总金额约3.43亿元的车规级SiC模块的订单,并获得多款车型定点。

而士兰微的车规级SiC模块于2021年才研发成功,2022年10月首个SiC器件芯片初步通线;时代电气在2022年才对首款SiC产品进行小批量验证。

从业务模式来看,士兰微、时代电气以IDM模式为主,产品更新周期短是其一大优势,一般为3个月。斯达半导以Fabless模式为主,迭代周期相对较长,为6个月。这对斯达半导的后续市场开拓会有一定影响。

所谓IDM和Fabless模式,可以理解为厂商自主和外协生产两种模式,在Fabless模式下,厂商只把控芯片设计,将制造环节委托给合作厂商,此后再历经芯片的质量筛选及模块的封装测试。而IDM模式厂商通过自建芯片厂,在芯片出厂时就进行质量测试,能更快满足客户定制化要求,省去了出厂后多轮测试的时间。

但事有两面,没有自己的制造厂资产也更轻,成本费用相对较低。2022年,斯达半导期间费用率仅为7%,远低于士兰微的17.38%和时代电气的19.74%。

而当前斯达半导也在向IDM模式转移,其正在建设超3300V高压IGBT芯片和SIC芯片产线,并将拥有自己的芯片厂线。

另外,斯达半导更专注于IGBT领域,模块营收占比超80%,成长性更好。从净利润增长情况看,2019-2022年由1.35亿增长至8.18亿,期间复合增速达82.31%,规模增长超5倍,增长也相对稳定。

而另外两家涉及领域较多,业绩影响因素也较多。如士兰微,除了分立器件,还有集成电路和发光二极管业务,分立器件营收占比刚刚过半。2019-2020年其净利润表现较差,主要在于LED行业的不景气,2021年随着行业回暖及分立器件业务的快速发展才使得净利润大涨。但2022年净利润再次下降超30%,主要与原材料供应不足、下游家电等消费市场低迷有关。

士兰微VS时代电气VS斯达半导:国产IGBT更看好谁?

而时代电气的功率半导体器件业务营收占比仅10.18%,近年来其业务增长较快,但公司整体净利润规模仍维持在25亿左右水平。

在盈利能力上,2022年斯达半导超40%毛利率和30.34%的净利率,也高于士兰微的29.45%和12.65%,以及时代电气的32.69%和14.34%。

综合来看,国内厂商中斯达半导在IGBT上的技术和产能相对领先,有机会率先实现突围。

尤其是在新能源车功率模块上。据国金证券研究,2022年1-9月,英飞凌、比亚迪半导体和斯达半导的装机量占比分别为25.7%、21.1%和15.8%,与国外厂商的差距并不大。

据了解,2025年前后,国内第七代产品将大规模量产,国产化率将进一步提升,在新能源汽车这一重要领域中,英飞凌有可能丧失国内市场份额第一的位置。

随着技术剪刀差不断缩小,下一代产品是国内外厂商真正交锋的时刻。

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