并购优塾 智能汽车之车规功率半导体产业跟踪：东微半导VS斯达

时间: 2024-07-09 08:51:47 |   作者: 产品类型

　　新能源电动车以驱动电机、动力电池、电控取代了传统燃油车“几大件”（发动机、变速箱和一部分底盘），功率半导体成为重要增量。

　　根据英飞凌测算，纯电和插电混动汽车半导体价值量834美元，438美元增量中，330美元来自于功率器件。

　　目前主流的功率器件是IGBT、MOSEFT。IGBT相当于电力电子领域的“CPU”，也是新能源应用的心脏，这两个领域门槛相比来说较高，国产化率较低。

　　上游——原材料包括：外延片、铜带、环氧树脂、陶瓷片等。其中，外延片生产较为复杂，流程可分为：多晶硅→单晶硅→淹没片→抛光片→外延片，用于晶圆制造。

　　芯片企业有英飞凌、意法半导体、华润微、华虹半导体等，硅片厂商有日本SUMCO、沪硅产业等。

　　中游——功率分立器设计/制造厂商，代表公司为：英飞凌、安森美、意法半导体、三菱电机和东芝等，国内代表公司为：斯达半导、东微半导、比亚迪半导体、新节能、杨杰科技等。

　　国内功率半导体厂商主要是采用FABLESS模式，因此还涉及代工厂和封测厂，代工厂代表公司为：华虹半导体、广州粤芯、上海先进、东部高科等，封测厂代表公司为：天水华天、集佳科技等。

　　下游——新能源车领域，流程为：功率半导体分立器→功率半导体模块→电控器→OEM整车厂，整车代表公司有比亚迪、理想、蔚来、特斯拉等。

　　东微半导（江苏省，苏州市）——2022年前三季度，实现营业收入7.90亿元，同比+41.29%；实现归母净利润2亿元，同比115.62%。

　　斯达半导（浙江省，嘉兴市）——2022年前三季度，实现营业收入18.74亿元，同比+56.60%；实现归母净利润5.90亿元，同比121.43%。

　　功率器件是电子装置中电能转换与电路控制的核心，大多数都用在改变电压、频率、相位和直流交流转换等。常用的功率器件有DC/DC、逆变器、整流器（交流转直流）、变频器和稳压器等。

　　功率半导体（又称为电力电子器件）是功率器件的核心，根据封装方式/集成程度不同，可细分为功率分立器、功率IC、功率模组，2021年占比预计在32%、14%、54%，大范围的应用于移动通讯、消费电子、新能源汽车、轨道交通、工业控制等领域，涵盖低、中、高各个功率层级。

　　功率分立器件基本的产品是MOSFET、二级管、IGBT、晶闸管等，根据IHS数据，2020年结构占比是MOSFET（36%）＞二级管（31%）＞IGBT（27%）＞晶闸管（3%）。

　　其中，功率二极管、三极管以及晶闸管等分立器，在结构上都由简单的PN结组成，开关速度慢，常用于低频领域，且已经实现国产化。目前主流的功率器件是MOSFET、IGBT，向更高频、高压领域拓展，国产化率较低，是我们关注的重点。

　　从结构来看，IGBT融合了BJT（Bipolar junction transistor，双极型三极管）和MOSFET的性能优势，结构为MOSFET+一个BJT。IGBT相比MOSFET，串联结构耐压更高，导通电阻低；能放大电流，但开关频率更低。

　　IGBT和MOS两者均属于电压控制型开关器件，具有开关速度快、易于驱动、损耗低等优势。

　　从应用领域来看：MOSGET应用以高频为主，且价格低于IGBT，因此在新能源领域，主要使用在于高频中高压领域；IGBT以高压为主，在新能源领域主要使用在于电动车主控、风光储逆变器/变流器等高压中低频领域（＜100KHz, 600-6500V）。

　　答案：MOS和IGBT存在内部产品结构升级+材料升级趋势。我们分别来看：

　　1）MOSFET——从1970年代发明至今经历了，平面型MOS（1970s）→沟槽型（1980s）→超结（1990s）→屏蔽栅（2000s）

　　其中，超结MOS主要是针对高压大功率场景，耐压范围600-800V，兼具高耐压、低电阻、更低的导通损耗，因此在新能源领域充电桩、车载OBC、微型逆变器中有大量应用；屏蔽栅MOS主要是针对中低压（10v~300v）的环境，主要使用在在电动工具、家电、电源、新能源发电等中低压环境。

　　此外，东微半导在超结MOS的基础上，开发了超级硅MOS，通过调整器件结构、优化制造工艺，提升开关速度（接近氮化镓功率器件水平），适用于高密度电源系统，如新能源汽车充电桩、通信电源、工业照明电源、快速充电器、模块转换器、快充超薄类PC适配器等领域。

　　IGBT——目前IGBT市场公认采用英飞凌技术平台，结构演变至今经历了七次迭代，目前使用比较广泛的是第四代产品。

　　每一代变动，都带来更高的功率密度：相同功率下，产品尺寸更小，功率密度从30kw/cm2，提升至250kw/cm2。这意味同样8寸晶圆中可以切割出更多的IGBT芯片。英飞凌新一代IGBT产品为第七代，基于新型微沟槽栅技术，可实现更高的器件可控性。英飞凌第七代产品于2022年开始大规模出货。

　　近年来通过结构改良等手段，对硅基材料的物理性能进行突破的空间逐渐缩小，同时由于结构复杂化也导致了成本上升。在此背景下，SiC/GaN/Ga2O3等宽禁带材料，能在耐压和开关频率上获得更好的器件性能，成为功率器件未来发展的一个重要方向。

　　以电压场景来分，0-300V区间内Si材料占据成本优势，600V以上的高压区间内SiC占据主要优势，300V-600V区间则是GaN材料的优势领域。

　　SIC是车规主流的第三代半导体，GaN大多数都用在消费电子快充，Ga2O3属于第四代半导体暂未有商业化方向。

　　单管的功率分立器件，向集成度更高的功率模块和功率IC演进，可以在一定程度上完成更可靠、高效率的性能，在高压大电流场景等场景应用广泛。以IGBT模块为例，其极限电压一般会比IGBT单管高1-2个等级。

　　从2021年收入体量来看，斯达半导（17.07亿元）东微半导（7.82亿元）

　　东微半导——成立于2008年，采用Fabless模式，自主设计芯片，主要由华虹代工。公司管理团队具有英飞凌、奇梦达、华润上华等工作经历，此外，华为哈勃投资参股4.94%。

　　目前收入构成主要为：高压超级结、中低压屏蔽栅、超级硅（对标氮化镓）MOSFET，分别占比72.7%、26.3%和0.27%。

　　此外，2021年起开始销售新产品Tri-gate器件结构的IGBT产品，TGBT产品应用在光伏逆变器、储能、充电桩等领域。并且，2021年已实现碳化硅功率器件的样品。

　　从下游应用行业来看，2021年上半年，51.1%应用于工业及车规级产品，29.6%为消费类产品。其中，工业和车轨级产品可进一步细分为：工业以太网及数据通信产品37.4%（占总收入的19.1%）、新能源汽车充电桩31.4%（占总收入比重16.04%）、大功率电源18.5%（占总收入的9.4%）、逆变器8.7%（占总收入的4.46%）、电池保护板4.1%。

　　斯达半导——成立于2005年，采用Fabless模式，早期立足于工控用功率半导体。2013年开始研发汽车级功率模块，初期主要是通过采购英飞凌芯片进行封装，目前基本实现全部的产品的芯片自产。

　　目前，收入构成中，93.46%为IGBT模块，主要以1200V 产品为主（2018年占比70%以上），在 3300V、4500V 及以上模块产品型号数较少。

　　此外，斯达半导在SIC功率模块上已经研发出21款产品，已经获得宇通定点，共计3.4亿元车规级SIC MOSFET订单，预计交货期是2022~2023年。

　　从下游应用行业来看，工控及电源领域是主要收入来源，占比62.37%，新能源行业占比约33.48%。其中，新能源行业涉及新能源汽车驱动装置、太阳能逆变器和风机逆变器。

　　对比来看，从收入构成来看，东微半导侧重MOSFET产品，斯达半导主打IGBT模块产品。

　　对增长态势有所感知后，我们接着再将各家公司的收入和利润情况拆开，看新一季度数据。

　　东微半导——2022年前三季度，实现营业收入7.90亿元，同比+41.29%；实现归母净利润2亿元，同比115.62%。

　　1）增速贡献较大的是高压超级结MOS，2022Q3实现收入6.37亿元，占总营收的比重80%，主要使用在于微逆和储能逆变器；

　　2）毛利率同比提升5.09pcts，主要受到下游高毛利的应用领域收入占比提升，光伏应用占比达到收入的20%，新能源车OBC占比达到收入的20%，充电桩和工业电源领域占比为15~20%。

　　新业务方面，TGBT实现收入3239万元，同比增长19倍，目前上游产能仍然偏紧，该块业务随着华虹2023Q2新产能（3万片/月）的释放有望进一步加速。

　　斯达半导——2022年前三季度，实现营业收入18.74亿元，同比+56.60%；实现归母净利润5.90亿元，同比121.43%。

　　Q3利润增长来自于：毛利率同比提升6.09pcts，主要得益于高端IGBT产品涨价和产品结构变化。新能源行业收入占比从2022H1的47.37%逐步提升至51.44%。

　　车规级功率模块，2022年Q1~Q3同比增长108.1%，市场占有率达到15.8%，除比亚迪外，排在国内品牌首位，并且800V SIC MOS已经上车量产。

　　根据半年报，2022年上半年，其应用于主电机控制器的车规级IGBT模块持续放量，合计配套超过50万辆新能源汽车其中A级及以上车型超过20万辆，在用于车用空调、充电桩、电子助力转向等新能源汽车半导体器件份额进一步提高。

　　综合来看，2022Q3新能源相关业务景气度依然较高，两家公司新产品均有放量。

　　两家可比公司2021年净利润现金含量较低，但由负转正，2021年供应链不畅，导致国内功率半导体企业迅速增加，毛利率及回款增加所致。

　　斯达半导2021年资本支出较大，资金用于建设高压功率芯片及SiC芯片产线，走向 IDM+Fabless并行模式。

　　从毛利率来看，斯达半导东微半导。斯达半导毛利率更高，还在于其新能源汽车领域IGBT模块毛利率较高。

　　两者整体趋势相近，因为下游应用领域相近，从下游IGBT产品毛利率来看，新能源（约40%）工控及电源（约30%）家电（约20%）。

　　东微半导2021年毛利率有明显提升，主要受到产品结构的影响。2021年后，应用在5G基站电源、通信电源、新能源汽车直流充电桩、工业电源等领域的产品占比提升。这些应用领域由于涉及长时间高电压、高电流的工作环境，对产品的耐用性和可靠性等要求比较高，因此毛利率相对较高。

　　此外，从东微半导的细分产品来看，随着超级硅MOS产品的量产，未来毛利率存在逐步提升可能。

　　斯达半导2021年开始毛利率提升，因为：1）新能源需求旺盛，同时毛利率较高；2）下游需求旺盛的同时，上游晶圆产能增长较慢，导致功率半导体模块普遍涨价。从扩产周期来看IGBT需要1~2年，此次扩产周期下国外厂商相对谨慎，根据中信证券的统计，2023年下半年预计产能释放较快。

　　东微半导总资产周转率更快，主要受到固定资产影响。东微半导2021年末固定资产仅0.07亿元，因为采用Fabless模式，未采购机器设备和产线，且东微研发大楼采用租赁形式，不具有自有房产。

　　根据富昌电子，2022年Q4，部分供应商低压MOSFET、高压MOSFET及肖特基二极管交期出现环比缩短，但IGBT交期仍保持高位。总的来看，低压MOSFET安森美与英飞凌交期环比缩短，高压MOSFET并未改善。

　　以英飞凌为例，Q4英飞凌低压MOSFET交期环比缩短，目前为40-60周，军用-航空晶体管交期环比缩短，目前为14-45周，高压MOSFEST、IGBT、宽带隙MOSFET、数字晶体管交期环比变动不大，分别为50-54、39-50、42-52、12-52、12-52周。

　　供给端受卫生事件/地缘冲突停产减产等扰动，IGBT芯片供应持续紧缺。英飞凌、意法半导体等厂商持续的长交货周期，为国产替代提供机遇。

　　总体来看，少数高压MOSFET渠道价格持续上涨，多数MOSFET渠道价格微降，部分IGBT单管产品出现下滑。