這兩天過了一下功率半導(dǎo)體的幾家上市公司，記錄一下學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容。

功率半導(dǎo)體可以分為功率 IC 和功率分立器件兩大類，其中功率分立器件主要包括功率二極管、晶閘管、高壓晶體管MOSFET、IGBT等產(chǎn)品。功率二極管、功率三極管、晶閘管大部分已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，而功率 MOSFET 特別是超級(jí)結(jié)MOSFET、IGBT 等高端分立器件產(chǎn)品由于其技術(shù)及工藝的復(fù)雜度，還較大程度上依賴進(jìn)口，未來進(jìn)口替代空間巨大。比如，2021 年國(guó)內(nèi) IGBT 需求量達(dá) 1.3 億只，而產(chǎn)量為 2580 萬只，自給率僅為 20%。2021年MOSFET國(guó)產(chǎn)化率為30%左右。

下面就聊一下MOSFET和IGBT這兩個(gè)國(guó)產(chǎn)替代空間較大，且受益于下游新能源需求的領(lǐng)域。

一、MOSFET

從事MOSFET和IGBT業(yè)務(wù)的相關(guān)上市公司主要有：華潤(rùn)微、楊杰科技、士蘭微、新潔能、東微半導(dǎo)、斯達(dá)半導(dǎo)，其中華潤(rùn)微、楊杰科技、士蘭微這三家是老牌的功率半導(dǎo)體器件廠家，產(chǎn)品線更廣，業(yè)務(wù)規(guī)模比較大，目前增速就低一些；而新潔能、東微半導(dǎo)、斯達(dá)半導(dǎo)是近幾年新發(fā)展起來的企業(yè)，由于基數(shù)小，增速就非常高，當(dāng)然相應(yīng)地估值也非常高。

我沒有找到最新的市場(chǎng)份額的數(shù)據(jù)，只能看一下東微半導(dǎo)招股書中提供的2019年的市場(chǎng)份額數(shù)據(jù)。

2019 年全球 MOSFET 器件市場(chǎng)中，英飛凌排名第一，市場(chǎng)占有率達(dá)到 24.79%，前十大公司市場(chǎng)占有率達(dá)到 74.42%。中國(guó)本土企業(yè)中，聞泰收購的安世半導(dǎo)體、中國(guó)本土成長(zhǎng)起來的華潤(rùn)微電子、揚(yáng)杰科技進(jìn)入前十，分別占比 3.93%、3.09%和 1.80%。

中國(guó)企業(yè)在全球的銷售收入排名靠前的有：華潤(rùn)微、楊杰科技、華微電子、新潔能、士蘭微、東微半導(dǎo)。

東微半導(dǎo)由于是后起之秀，其業(yè)績(jī)?cè)鏊俑撸?020 年高壓超級(jí)結(jié)與超級(jí)硅產(chǎn)品合計(jì)的銷售收入約為2.5 億元，占全球高壓超級(jí)結(jié)市場(chǎng)的份額為 3.8%，占中國(guó)高壓超級(jí)結(jié)市場(chǎng)的份額經(jīng)估算約為 8.6%。

而且其產(chǎn)品的整體技術(shù)水平更高，所以相應(yīng)地其售價(jià)也更高，根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù)，2019 年中國(guó)市場(chǎng) MOSFET 功率器件平均銷售價(jià)格為 1.04 元/顆，全球市場(chǎng)為 1.25 元/顆。同行業(yè)可比上市公司新潔能 2019 年度功率器件成品的平均銷售單價(jià)為 0.44 元/顆，其中超級(jí)結(jié) MOSFET 平均銷售單價(jià)為1.67 元/顆。相比之下，東微半導(dǎo)2019 年度功率器件成品的整體平均銷售價(jià)格為2.19 元/顆，其中高壓超級(jí)結(jié) MOSFET 器件成品平均銷售價(jià)格為 2.36 元/顆，高于行業(yè)平均水平。

對(duì)于功率 MOSFET 而言，技術(shù)驅(qū)動(dòng)的性能提升主要包括三個(gè)方面：更高的開關(guān)頻率、更高的功率密度以及更低的功耗。為了實(shí)現(xiàn)更高的性能指標(biāo)，功率器件主要經(jīng)歷了工藝進(jìn)步、器件結(jié)構(gòu)改進(jìn)與使用寬禁帶材料等幾個(gè)方面的演進(jìn)。在制造工藝上，線寬制程從 10 微米縮減至 0.15-0.35 微米，提升了功率器件的密度、品質(zhì)因數(shù)（FOM）以及開關(guān)效率。

在器件結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面，功率器件經(jīng)歷了平面（Planar）、溝槽（Trench）、超級(jí)結(jié)（Super Junction）等器件結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)一步提高了器件的功率密度和工作頻率。在材料方面，新興的第三代半導(dǎo)體功率器件采用了碳化硅（SiC）、氮化鎵(GaN)材料，進(jìn)一步提升了器件的開關(guān)特性、降低了功耗，也改善了其高溫特性。

二、IGBT

（1）斯達(dá)半導(dǎo)基本情況

重點(diǎn)說一下國(guó)內(nèi)IGBT的龍頭斯達(dá)半導(dǎo)，公司專注于主業(yè)，IGBT 模塊收入占營(yíng)收 90%以上。工業(yè)控制和電源業(yè)務(wù)是公司業(yè)績(jī)的支柱，占 2017 年報(bào)營(yíng)收比例達(dá)八成。2017-2021 年，公司工控業(yè)務(wù)營(yíng)收從 3.5 億增至 10.6 億，復(fù)合增速 32%; 但近幾年公司新能源業(yè)務(wù)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)，營(yíng)收由 2017 年 0.66 億快速增至2021 年的 5.7 億，復(fù)合增速高達(dá) 72%。2022上半年，公司新能源業(yè)務(wù)營(yíng)收同比增長(zhǎng)近兩倍，營(yíng)收規(guī)模已接近工控業(yè)務(wù)。

根據(jù)Omdia 報(bào)告，公司 2020 年度 IGBT 模塊的全球市場(chǎng)份額占有率國(guó)際排名第六，在中國(guó)企業(yè)中排名第一。其產(chǎn)品電壓等級(jí)涵蓋 100V～3300V，電流等級(jí)涵蓋 10A～3600A。

在從事功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的可比公司中，公司研發(fā)費(fèi)用率處于較高水平且較為穩(wěn)定，歷年均在 6%-9%之間。2021 年，公司研發(fā)費(fèi)用率為 6.5%。

產(chǎn)能規(guī)劃方面，斯達(dá)半導(dǎo)預(yù)計(jì)投入15億元于錨定3300V及以上的高壓特色工藝功率芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目；另一方面，公司積極布局碳化硅市場(chǎng)，不僅已獲多個(gè)主控制器用車規(guī)級(jí)SiC MOSFET模塊項(xiàng)目定點(diǎn)外，而且募投5億元開展SiC芯片項(xiàng)目。

（2）技術(shù)迭代及未來發(fā)展趨勢(shì)

從 IGBT 技術(shù)劃分來看，第一二代 IGBT 主要為平面柵型；第三四代主要為溝槽柵型，通過創(chuàng)新的溝槽設(shè)計(jì)大大減少了 IGBT 的體積和功耗，并演化出了第五六代的溝槽格柵型；第七代為2018年后出現(xiàn)的微溝槽柵型，溝道密度更高，元胞間距更小，可實(shí)現(xiàn)最佳開關(guān)性能。

從 IGBT 電壓劃分來看，IGBT 可分為低/中/高壓。其中消費(fèi)電子使用的 IGBT 模塊主要集中在 600V 以下，新能源汽車中的 IGBT 為600-1200V，動(dòng)車組中的IGBT 主要為 3300V 和 6500V，軌道交通中的 IGBT 電壓在 1700V-6500V 之間，智能電網(wǎng)中的IGBT 電壓通常為 3300V，目前國(guó)內(nèi) 3300V 及以上功率器件基本依賴進(jìn)口。

展望未來，IGBT 技術(shù)研發(fā)將著重在開發(fā) 6500 V 以上的超高壓 IGBT、超結(jié) IGBT、基于 SiC 的 IGBT 芯片等方面。

SiC半導(dǎo)體性能優(yōu)異，是制作高溫高頻、大功率高壓器件的理想材料。SiC禁帶寬度是硅的3倍，擊穿電壓是硅的 8-10 倍，導(dǎo)熱率是硅的 3-5 倍，電子飽和漂移速率是硅的 2-3 倍，因此能夠有效滿足電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化要求。Yole 數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球SiC 功率器件市場(chǎng)規(guī)模為 11 億美元，預(yù)計(jì) 2027 年將增長(zhǎng)至 63 億美元，CAGR 約 34%。

2018 年，特斯拉的 Model 3 首次采用意法半導(dǎo)體和英飛凌的 SiC 逆變器取代了 Si-IGBT，逆變器效率提升了 5-8%。預(yù)計(jì)到 2023 年，比亞迪將實(shí)現(xiàn) SiC 基車用功率半導(dǎo)體對(duì)硅基 IGBT 的全面替代，將整車性能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再提升10%。

（3）IGBT市場(chǎng)規(guī)模及競(jìng)爭(zhēng)格局

從全球 IGBT 應(yīng)用情況來看，工業(yè)控制、新能源汽車和新能源發(fā)電是最主要的需求領(lǐng)域，需求占比之和約為 74%。其中，工業(yè)控制占比約為 37%，是 IGBT 下游需求最大的領(lǐng)域，但工控領(lǐng)域的增速比較低，只有個(gè)位數(shù)增速。

新能源汽車是 IGBT 的最大增量市場(chǎng)，一個(gè)方面是新能源車?yán)飼?huì)直接使用IGBT芯片,約占新能源汽車成本的 7-10%; 另一方面是充電樁里也會(huì)大量使用IGBT,占充電樁成本約 20%。全球新能源汽車IGBT市場(chǎng)規(guī)模2022年為189億元。

新能源發(fā)電領(lǐng)域，IGBT主要用在逆變器里，約占逆變器成本的 13％左右。2022 年全球光伏逆變器 IGBT 規(guī)模為 50 億元，全球儲(chǔ)能 PCS 用 IGBT 的市場(chǎng)規(guī)模為 16 億元。

全球 IGBT 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局較為集中，據(jù)英飛凌數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021 年度 IGBT 模塊的全球市場(chǎng)份額排名中，全球前五大廠商占據(jù) 67%的市場(chǎng)份額，其中英飛凌以 33%的市占率占據(jù)領(lǐng)先地位，國(guó)內(nèi)廠商斯達(dá)半導(dǎo)和中車時(shí)代電氣分別占據(jù)全球份額的 3%和 2%，分別排名第6和第9。IGBT分立器件方面，英飛凌以 29%的市占率穩(wěn)坐榜首，國(guó)內(nèi)廠商士蘭微以 4%的市占率排名第八。